紫茎泽兰和黄顶菊入侵对土壤微生物群落结构和旱稻生长的影响

为比较入侵植物与本地植物对土壤微生态影响的差异, 探索外来植物入侵的土壤微生物学机制, 本研究通过同质园试验, 比较分析了2种入侵菊科植物(紫茎泽兰、黄顶菊)和2种本地植物(马唐、猪毛菜)对土壤肥力和微生物群落的影响, 并通过盆栽反馈试验验证入侵植物改变后的土壤微生物对本地植物旱稻生长的反馈作用。同质园试验结果表明: 2种入侵植物和2种本地植物分别对土壤微生态产生了不同的影响, 尤其是紫茎泽兰显著提高了土壤有效氮、有效磷和有效钾含量,紫茎泽兰根际土壤中有效氮含量为39.80 mg·kg^-1,有效磷含量为48.52 mg·kg^-1。磷脂脂肪酸指纹图谱结果表明, 2种入侵植物与2种本地植物相比, 较显著增加了土壤中放线菌数量, 而紫茎泽兰比其他3种植物显著增加了细菌和真菌数量。盆栽结果表明: 黄顶菊生长过的土壤灭菌后比灭菌前旱稻株高增加113%, 紫茎泽兰也使旱稻的株高增加17%。由以上结果可知, 紫茎泽兰和黄顶菊可能通过改变入侵地土壤的微环境, 形成利于其自身生长扩散的微生态环境从而实现其成功入侵。     

五爪金龙、 南美蟛蜞菊入侵对土壤化学和微生物学性质的影响

【目的】五爪金龙(Ipomoea cairica)、 南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata)已入侵我国华南地区并造成严重危害。本文研究了五爪金龙入侵群落、 南美蟛蜞菊入侵群落与土著植物类芦(Neyraudia reynaudiana)群落内的土壤养分、 土壤微生物量、 土壤酶活性以及微生物群落代谢活性、 碳源利用特征与功能多样性的变化规律,探讨两种外来植物入侵对土壤生态系统的影响,为揭示其野外入侵机制提供科学依据。【方法】采用野外样方法于2010年1月在广州市东郊的火炉山森林公园设置五爪金龙入侵区、 南美蟛蜞菊入侵区和土著植物类芦区3类样地,测定土壤养分、 土壤酶活性、 土壤微生物量与微生物功能多样性。【结果】1)与土著植物区相比,五爪金龙入侵区土壤有机碳、 全氮、 全磷以及速效氮、 速效磷、 速效钾含量显著提高,增幅达到60.38%~230.01%; 南美蟛蜞菊入侵区土壤有机碳、 全氮、 速效氮、 速效磷含量亦显著提高,增幅达到50.54%~145.52%; 两种外来植物入侵区土壤C/N比显著降低,但对全钾含量的影响不明显。2)两种外来植物能够显著提高入侵地的土壤微生物量,其中五爪金龙、 南美蟛蜞菊入侵区的土壤微生物量碳(Cmic)、 氮(Nmic)、 磷(Pmic)含量分别比土著植物区增加105.00%~152.15%和61.51%~138.27%,但土壤微生物量在两个入侵区之间的差异不明显; 对于土壤微生物熵,南美蟛蜞菊入侵区的Cmic/Corg值显著高于土著植物区,但Nmic/Nt、 Pmic/Pt值3类样地之间差异不显著。3)两种外来植物入侵显著提高土壤脲酶、 蛋白酶、 蔗糖酶和纤维素酶的活性,其中南美蟛蜞菊入侵区的土壤脲酶、 蛋白酶和纤维素酶活性最高,分别比土著植物区增加70.35%、 21.51%和227.86%; 对于蔗糖酶活性,五爪金龙、 南美蟛蜞菊入侵区的增幅则分别达到322.58%和157.14%; 过氧化氢酶活性各处理间的差异较小,差异均不显著。4)两种外来植物入侵能够提高土壤微生物群落的代谢活性,平均孔颜色变化率(AWCD)在整个培育周期内均表现为五爪金龙入侵区＞南美蟛蜞菊入侵区＞土著植物区,其中72 h的AWCD值分别为1.18、 0.88和0.56,差异显著。与土著植物区相比,五爪金龙入侵区6种类型碳源的利用效率显著提高,其增幅高达75.00%~162.86%; 南美蟛蜞菊入侵区碳水化合物类、 羧酸类和聚合物类碳源的利用率亦显著提高,其增幅分别为87.72%、 41.18%和83.72%; 两种入侵植物对不同类型碳源的利用程度存在一定差异,五爪金龙对羧酸类、 胺类碳源的利用率显著高于南美蟛蜞菊。主成分分析显示,PC1与PC2能够解释不同入侵区土壤微生物群落碳源利用数据71.89%的总体变异,其中PC1主要受碳水化合物类、 氨基酸类与聚合物类碳源的影响,PC2则主要受碳水化合物类与羧酸类碳源的制约。两种外来植物入侵对土壤微生物群落的功能多样性产生重要影响,其中入侵地土壤微生物群落的Shannon-Wiener指数(H)、 Mc Intosh指数(U)、 丰富度指数(S)和Simpson优势度指数(Ds)显著高于土著植物区,但两个入侵区之间的差异较小; 三个处理区的Pielou均匀度指数(E)差异不明显。【结论】五爪金龙、 南美蟛蜞菊两种外来植物能够改善入侵地的土壤营养环境,提高土壤肥力水平,形成对自身生长、 竞争有利的微环境,从而加快入侵扩散。     

蕉园土壤养分和酶活性周年动态变化及对植被覆盖的响应

本文拟研究了植被覆盖对香蕉土壤养分含量和土壤酶活性的影响,以期为覆盖植物对香蕉生产可持续发展性提供理论依据和技术支持。在亚热带干热河谷蕉园内,设置无覆盖、自然杂草和豆科覆盖3种植被覆盖方式,通过不同季节(春、夏、秋、冬)、不同土壤区域(种植区和覆盖区)的土壤养分含量和酶活性测定结果,分析植被覆盖对蕉园土壤质量的影响。结果表明,(1)蕉园土壤的理化性质和酶活性变化呈明显的周年动态特征,从秋季至翌年夏季,土壤pH值和有机质含量显著降低,土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性增加。(2)覆盖区土壤的养分含量和酶活性与种植区明显不同,前者土壤pH值、磷酸酶、过氧化氢酶活性相对较高而土壤养分和含量、有机质含量、蔗糖酶、脲酶活性相对较低,后者反之。(3)植被覆盖可显著改变蕉园土壤理化性质及酶活性;与无覆盖处理相比,豆科覆盖提升了覆盖区土壤的有效磷含量、过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性以及种植区土壤有机质和氮、磷含量;自然杂草区降低了土壤的pH值、有效磷和速效钾含量降低,尤其在种植区,而相应增加了土壤的磷酸酶活性升高。总体而言,蕉园豆科植物覆盖可显著提高土壤有机质、养分含量及酶活性,可作为改善蕉园土壤质量的有效方式。     

辽宁地区两种菊科入侵植物与本地植物光合特性比较

为明确外来植物生理生态学性状及其与其强入侵性的关系,本研究采用野外原位气体交换参数测定的方法,分析了菊科入侵植物豚草、三裂叶豚草与其共生本地植物紫菀光合特性和叶片性状的差异。结果表明,豚草、三裂叶豚草、紫菀3种植物的光饱和点(LSP)均高于800μmol·m~(-2)·s~(-1),且两种入侵植物的LSP显著高于紫菀,表观量子效率(AQY)则显著低于紫菀;3种植物的最大净光合速率(P_(nmax))大小顺序为豚草三裂叶豚草紫菀,其中,豚草和三裂叶豚草的P_(nmax)分别比紫菀高出151.28%、82.80%,且差异显著。两种入侵植物的比叶面积(SLA)、叶片的单位质量氮含量(N_(mass))、叶片单位质量磷含量(P_(mass))、光合能量利用效率(PEUE)、光合氮利用效率(PNUE)均显著高于紫菀,但3者叶片单位质量建成成本(CC_(_(mass)))差异不显著。综上所述,辽宁的两种菊科入侵植物相对于本地共生种来说有着较高的气体交换参数和叶片特性指标,且其光合特性和叶片特性也存在着密切的联系,表现在这些菊科入侵植物有着更高的P_(nmax)、PNUE、PEUE和水分利用效率(WUE)等光合特性指标和能量利用指标,使得入侵植物能够更有效地捕获和利用环境资源,成为其得以成功入侵的原因之一。     

民勤绿洲边缘固沙植物土壤养分及土壤生物学性质演变规律

在民勤绿洲边缘,以林龄为30a左右的不同固沙植物和不同林龄的梭梭林为研究对象,测定和分析了表层土壤的养分、微生物数量和酶活性。结果表明:随着裸沙地植被的恢复,不同固沙植物土壤的养分含量、土壤微生物数量和土壤酶活性都表现出不同程度的增加。30a生梭梭林土壤有机质、全氮含量分别是裸沙地的2.93倍和10.0倍,细菌、放线菌和真菌数量分别是裸沙地的3.36,2.84,23.98倍,土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、磷酸酶活性分别是裸沙地的3.26,5.65,1.51倍。各固沙植物土壤养分具有低氮、低磷、高钾的特点,且全钾含量差异不显著;土壤微生物数量和除全钾外的各养分含量都以梭梭林地最大;不同林龄梭梭林土壤微生物数量、土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶活性都以30a生梭梭林最大,40a生梭梭林地土壤氮素、钾素和有机质含量、微生物数量及土壤酶活性均有所下降。相关性研究表明,不同固沙植物土壤养分与微生物数量和酶活性之间有较好的相关性,它们相互制约、互相促进,对植物生长发育和土壤质量改善具有显著作用。     

外来植物水花生和苏门白酒草入侵对土壤碳氮过程的影响

外来入侵植物对土壤生态系统的影响已成为入侵生态学研究的热点问题。以我国典型入侵植物水花生（Alternanthera philoxeroides,Ap）和苏门白酒草（Conyza sumatrensis,Cs）为对象,选取撂荒的稻田为试验样地,以土著优势物种马唐（Digitaria sanguinalis,Ds）为参照,通过对入侵植物和土著植物的根际土壤进行采样分析,研究了入侵植物对入侵地土壤特性及土壤碳氮过程的影响。结果表明,与土著物种Ds相比,Ap和Cs入侵分别使土壤有机质含量增加106和27,全氮量增加63和97,铵态氮含量增加97和94,硝态氮含量增加71和243,微生物量碳增加123和225,微生物量氮增加225和399,氮净矿化速率增加2.1倍和3.8倍,反硝化速率增加1.0倍和0.8倍,酶的活性和硝化速率亦显著增加;矿化过程中Cs和Ap的CO2平均排放速率分别增加2.3倍和2.6倍,土壤N2O的平均排放速率分别增加1.9倍和2.2倍。由此可见,入侵植物显著地改变了入侵地土壤的理化特性,加速了土壤碳氮转化过程,呈现正反馈效应。     

植物-土壤反馈对外来植物节节麦入侵过程的影响

【目的】土壤及其与植物的相互作用可能在外来植物的入侵过程中起主要作用。探讨植物土壤反馈在节节麦入侵过程中的作用,以期为节节麦的入侵机理研究提供参考。【方法】以节节麦为研究对象,分析了节节麦入侵对土壤养分的影响,并通过种子萌发及盆栽控制试验,探讨了不同入侵程度土壤对节节麦及其主要伴生植物-小麦种子萌发及幼苗生长的反馈作用。【结果】节节麦的入侵降低了入侵地土壤养分,其中,至重度入侵时,入侵土壤中全钾、硝态氮、铵态氮及有效磷含量较裸土下降达到显著水平（P <0.05）;入侵土壤对节节麦自身种子萌发影响较为明显,且整体呈正反馈作用,但对小麦种子萌发影响相对较小;入侵土壤的化感物质残留对小麦生长表现出负反馈作用,且占绝对优势;而土壤真菌对节节麦幼苗株高生长、叶和总生物量的积累则呈占主导地位的正反馈作用。【结论】节节麦的入侵降低了土壤养分,改变了土壤真菌及化感作用,创造了有利于其自身种子萌发及幼苗生长的土壤生境,一定程度上提高了其对小麦的竞争优势。因此,积极的植物土壤反馈促进了节节麦的入侵。     

外来植物入侵对乡土植物土壤氮素及其代谢酶活性的影响

[目的] 探究外来植物入侵对乡土植物土壤氮素及其代谢酶活性的影响的微生物学机制,为中国入侵植物的有效防治和生态管理提供科学依据。[方法] 采用田间小区控制试验,通过连续5 a的观测,研究了4种外来入侵植物（独行菜、紫茎泽兰、小飞蓬和黄顶菊）和乡土植物矮牵牛（对照）土壤氮素、酶活性及微生物学特征。[结果] ①植物入侵降低了叶片、茎和根氮含量,其大小依次表现为：矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>黄顶菊>小飞蓬; ②植物入侵降低了土壤氮素含量（包括全氮、硝态氮、铵态氮）,其大小依次表现为：矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>小飞蓬>黄顶菊;而土壤pH值呈相反的变化趋势,植物入侵增加了土壤pH值。③不同入侵植物土壤蛋白酶、脲酶和硝酸还原酶活性表现出一致的变化趋势,其中土壤蛋白酶大小依次表现为：矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>小飞蓬>黄顶菊,矮牵牛、紫茎泽兰、独行菜显著高于小飞蓬和黄顶菊（p<0.05）,小飞蓬和黄顶菊差异不显著（p>0.05）。④不同入侵植物土壤微生物量碳和氮表现出一致的变化趋势,其中土壤微生物量碳和氮大小依次表现为：矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>小飞蓬>黄顶菊,矮牵牛、紫茎泽兰、独行菜显著高于小飞蓬和黄顶菊（p<0.05）,土壤微生物量磷大小依次表现为：矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>小飞蓬>黄顶菊,不同植物差异均不显著（p>0.05）。⑤主成分分析结果表明,土壤硝态氮、铵态氮和pH值是入侵植物主要影响因子。[结论] 不同入侵植物可以改变土壤氮素形态、酶活性和微生物特征,较强的氮素同化能力与加速土壤氮素的转化可能是植物成功入侵的重要机制之一。     

刺萼龙葵入侵对不同类型土壤特性的影响

外来入侵植物对土壤生态系统的影响已成为入侵生态学研究的热点。本文选取河北宣化和吉林白城2个刺萼龙葵(Solanum rostratum Dunal.)入侵典型地区,研究刺萼龙葵入侵对不同类型土壤养分及酶活性的影响。每个地区分别选择4个生境作为样地,宣化地区生境包括荒地、路边、农田和林地,白城地区生境包括荒地、路边、农田和草原,其中宣化的林地和白城的草原为每个地区特有的生境。采用滴定法和比色法测定土壤养分和酶活性。结果表明,与未入侵样地(CK)相比,刺萼龙葵入侵显著提高了农田、林地和草原的土壤全氮含量(P0.05),其中宣化(灌淤土)农田和林地全氮含量比CK增加102.49%、79.02%,白城(淡黑钙土)农田和草原比CK增加44.04%、21.81%;刺萼龙葵入侵显著提高了农田和林地的土壤铵态氮含量(P0.05),其中宣化农田、林地中土壤铵态氮含量比CK增加137.59%、50.32%,白城农田中增加140.18%;刺萼龙葵入侵也提高了路边、林地、农田(白城)和荒地(宣化)的土壤硝态氮含量(P0.05),其中,宣化荒地、路边和林地土壤硝态氮含量较CK增加65.52%、32.96%和22.68%,白城路边和农田分别增加132.59%、153.96%。刺萼龙葵入侵显著提高了宣化地区及白城荒地和农田的土壤有机质含量(P0.05);降低了宣化荒地、农田和林地的土壤全磷含量(P0.05),土壤全磷分别比CK降低54.63%、70.81%和29.68%,白城路边和草原的土壤全磷含量分别较CK下降17.40%、14.69%(P0.05);刺萼龙葵入侵对2个地区土壤全钾和速效钾则无显著影响。刺萼龙葵入侵显著提高了荒地、农田、林地、草原和路边(宣化)的土壤脲酶活性(P0.05);宣化路边和白城荒地、草原的中性磷酸酶的活性,宣化荒地和林地土壤过氧化氢酶活性均显著提高(P0.05),对白城过氧化氢酶则无显著影响。刺萼龙葵入侵对某些生境的土壤养分和酶活性无显著影响可能与入侵生境的小气候、入侵时间长短等因素相关,需进一步深入研究。总之,刺萼龙葵入侵改变了2个地区土壤理化性质和酶活性,其可能通过改变土壤养分及土壤酶活性,以创造对自身有利的土壤环境,从而进一步扩散蔓延。     

植物篱对紫色土物理性质及养分的影响

在四川盆地紫色土区通过标准径流小区试验研究香根草植物篱对不同坡度的坡耕地表层(0-20cm)土壤容重、颗粒分布及养分流失的影响.结果表明,香根草植物篱有利于土壤容重减小,但总体上效果不显着.在植物篱的影响下,土壤细颗粒(粉粒、粘粒)在坡脚、坡腰明显富集,且总体上细颗粒流失减少,所以砂粒含量相对降低.香根草植物篱能有效控制表土各养分的流失,保持土壤肥力;能减少各养分在坡顶的流失,但全氮的流失依然严重;能加剧各养分在坡脚的富集,其中对有机质的影响最明显;能明显提高篱带前土壤肥力,尤其是总磷和速效钾含量.有机质、全氮、总磷、有效磷、速效钾的变化量分别与牯粒变化量呈显著线性正相关(r=0.859,0.896,0.821,0.807,0.927),与粉粒变化量相关性不强,所以它们在坡面上的变化趋势与粘粒基本一致.在植物篱小区,坡度对有机质、全氮、碱解氮、全钾的富集影响不明显,但坡度较小时,有效钾、坡顶碱解氮和坡顶有效磷的流失显著减少,所有小区坡面上的全钾含量均增加.因此,该区紫色土坡耕地要注意补充氮肥,减少钾肥,加强坡顶和远篱带处土壤的培肥.     

滨海重盐碱地人工栽植柽柳生长动态及生态效应

柽柳(Tamarix chinensis)是盐碱地土壤改良和植被构建的先锋物种,但仅靠柽柳的自然扩散难以在滨海重盐碱地形成灌木优势群落,对盐碱地的改良作用不明显,因此探索重盐碱地人工栽植柽柳的生态效应有重要意义。本研究以撂荒地为对照,对不同树龄的人工柽柳群落的个体生物量、碳储量动态、植物物种组成及其重要值和土壤特性进行分析,以评估重盐碱地栽植柽柳的生态效应。结果显示:3年生、5年生和7年生柽柳个体单株生物量逐渐增加,群落的植被碳密度分别为4.78 t(C)·hm 2、5.56 t(C)·hm 2和6.89 t(C)·hm 2,而对照撂荒地碳密度只有0.98 t(C)·hm 2;与对照地相比,栽植柽柳显著降低了土壤表层的含盐量,对照地土壤0～10 cm的平均盐分含量高达10.53 g·kg 1,而3年生、5年生和7年生0～10 cm土壤平均含盐量分别为3.35g·kg 1、1.86 g·kg 1和5.54 g·kg 1。栽植柽柳后土壤有机质和有效氮呈增高趋势,有效钾含量显著增加,7年生柽柳土壤0～5 cm和5～15 cm的有效钾含量分别比对照地高出65.59%和28.90%。随着柽柳树龄增加群落中草本植物的丰富度逐渐升高,对照地的草本物种只有8种,7年生柽柳群落达到15种;耐盐物种在群落中的重要值随着栽植的时间逐渐降低,盐地碱篷的重要值由34.8下降到0.7,以种子兼营养繁殖的植物如獐毛和苦荬菜的优势度逐渐增大。这证明,重盐碱地人工栽植柽柳可以快速构建灌木优势群落,固碳作用明显;同时栽植柽柳为生态系统提供了进展演替的动力,灌草结合的群落结构和稳定的群落环境不仅促进盐碱地土壤表层盐分含量的降低,也促进了物种多样性的增加和群落的进展演替,是提高滨海重盐碱地利用率的有效途径。     

转CryIAb水稻对稻田杂草群落组成及多样性的影响

尽管基因工程技术可以增加作物产量, 但转基因作物是否对农田生态产生影响受到广泛关注。本研究通过田间定位试验, 应用群落生态学方法研究了转CryIAb基因抗虫水稻"Mfb"连续2年在传统栽培和半野生条件下对稻田杂草群落组成及多样性的影响。调查结果显示: 转CryIAb基因稻"Mfb"与非转基因稻"明恢86"田间杂草种类没有显著差异。稻田杂草的频度和密度与栽培方式有关, 半野生稻田杂草的频度和密度显著高于传统稻田, 但相同栽培条件下, 转基因稻"Mfb"与非转基因稻"明恢86"田间杂草频度和密度在整个生长期内均无显著差异。半野生稻田物种丰富度(Sr)指数明显大于传统稻田; 相同栽培条件下, 相同生长时期抗虫转基因水稻"Mfb"与其非转基因对照"明恢86"对稻田杂草群落丰富度的影响差异不显著。稻田杂草群落优势度(D)、均匀度(J)以及多样性(H)各处理、各生长时期内转基因稻与非转基因稻相比均没有显著差异。稻田杂草Shannon-Wiener多样性指数变化无明显规律, 相同栽培方式相同生长期的抗虫转基因水稻"Mfb"与其非转基因对照"明恢86"的Shannon-wiener指数差异不显著。综合上述分析, 转CryIAb基因抗虫稻对稻田杂草群落的组成及多样性没有显著影响。     

盐胁迫环境下接种根际促生细菌对白蜡树根际生物学特征及其生长的影响

[目的]探讨不同盐胁迫生境中接种根际促生细菌(PGPR)对白蜡树根际的作用效果,为明确PGPR对白蜡树耐盐性的改善效果以及盐胁迫环境下PGPR的推广应用提供理论依据。[方法]通过盆栽试验,研究不同盐胁迫(轻度、中度、重度)及其接种阴沟肠杆菌(PGPR)对白蜡树根际生物学特征与生长的影响。[结果]盐胁迫显著降低了白蜡树根际微生物数量、微生物量碳、氮含量和脲酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性,且其降幅随盐胁迫梯度的增加而增大;当接种PGPR后,白蜡树根际微生物数量、微生物量碳、氮含量和脲酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性均呈上升趋势,其中轻度盐胁迫接种PGPR处理的细菌数、放线菌数和微生物总量达最高,分别较对照显著提高14.64%,24.01%和17.04%,而脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶活性与对照差异不显著,但显著高于其他处理。同时,白蜡树的根体积、根系总吸收面积与活跃吸收面积随着盐胁迫程度的加剧呈递减趋势,但接种PGPR后,对应的根系指标均有增加,其中轻度盐胁迫接种PGPR处理的活跃吸收面积显著高于对照15.97%。此外,同对照相比,不同程度盐胁迫均显著降低了白蜡树的地径、株高,而接种PGPR却显著提高了地径、株高,其中轻度盐胁迫接种PGPR处理的地径、株高与对照差异不显著,但显著高于其他处理。[结论]轻度盐胁迫下(盐分含量0.2%)接种阴沟肠杆菌能显著改善白蜡树根际生物学特征,并促进白蜡树生长,其作用效果显著优于中度、重度盐胁迫下接种阴沟肠杆菌。     

南美蟛蜞菊、蟛蜞菊和杂交蟛蜞菊土壤磷组分特征及其影响因素

为探究入侵植物南美蟛蜞菊土壤磷转化过程与驱动机制,采用野外控制试验,比较研究了南美蟛蜞菊、蟛蜞菊和杂交蟛蜞菊土壤磷组分、微生物生物量磷以及酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活性。结果表明：3种蟛蜞菊土壤易分解态磷仅占全磷的2.2%~6.3%,且全碳与有机磷的比例大于200,表明本研究区受到磷限制。有机磷是土壤磷库的主要组分,在南美蟛蜞菊、蟛蜞菊和杂交蟛蜞菊土壤中分别占全磷的28.7%、17.6%和25.0%。相关分析表明,三种蟛蜞菊土壤有机磷磷组分矿化主要受碱性磷酸酶影响,受酸性磷酸酶影响较小,且碱性磷酸酶与有机磷呈显著负相关,与易分解态磷呈显著正相关。因此,在缺磷的亚热带地区,碱性磷酸酶对有机磷的分解可能是该地区入侵植物对磷限制的适应机制。     

外来入侵植物黄顶菊残体的恢复再生能力和在土壤中的分解特性

在华北平原, 外来入侵植物黄顶菊[Flaveria bidents (L.) Kuntze]是一种农田和生态环境中的恶性杂草, 使用除草剂清除势必威胁到农业生产尤其是蔬菜生产的安全性。本课题研究了黄顶菊的不同部位离体茎段和残留部分的恢复再生能力; 并采用土壤培养试验, 研究了含氮量为12.2 g·kg^-1的黄顶菊烘干残体和含氮量为23.3 g·kg^-1的白三叶草残体在土壤中的分解过程及矿质氮的供应能力, 探讨人工拨除的黄顶菊作为绿肥的可能性。试验表明, 黄顶菊不同部位离体茎段的再生能力达10%~80%, 不同大小的残留部分再生能力达70%~100%。因而人工除草后必须将拔除的黄项菊残体带出田间以防其再生。在整个60 d的土壤培养期间, 黄顶菊和白三叶草残体均表现为施入土壤的前10 d内表观CO₂-C日释放量最大, 以后趋于平稳; 但黄顶菊残体处理土壤的CO₂-C日释放量一直低于白三叶草。黄顶菊残体处理的土壤微生物量氮高于白三叶草残体处理及土壤对照; 微生物量碳则为黄顶菊残体处理低于白三叶草残体处理, 且与土壤对照相近。在培养的前20 d, 黄顶菊残体分解过程中显著固定了土壤矿质氮素, 培养40 d后的表现为矿质氮释放。黄顶菊残体具有提高土壤氮素营养和微生物量, 增肥土壤的作用, 人工拨除的黄顶菊经灭活处理后可以作为绿肥施入田间。     

空心莲子草在稻田生态系统中的生长特性及对水稻生长发育的影响

为了解空心莲子草在正常耕作稻田中的入侵能力与水稻对该草的抵抗能力,本文通过在秧苗移栽后的稻田中移植少量空心莲子草繁殖体,人工模拟空心莲子草入侵稻田的方法,研究了该草在稻田中的入侵生长繁殖特性及其对水稻生长发育的影响。结果显示:在人工移入空心莲子草后的第一个水稻生长季内,空心莲子草长势较弱,其植株克隆数与直立茎秆数从水稻分蘖前期至成熟期均无显著变化,仅株高增长极显著,但茎秆纤细柔软,部分茎秆顶端弱化,叶片弱小卷曲,出芽量很低或几乎没有新芽生长。空心莲子草对水稻分蘖、有效分蘖与株高等参数均无显著影响。空心莲子草在田埂上与稻田边缘的生长主要表现为该草的覆盖度、直立茎秆数与株高的显著增加,难以向稻田中扩散生长。研究结果表明,空心莲子草在耕作稻田中不能形成严重入侵态势。建议保持稻田于耕作状态,可有效防止空心莲子草的入侵。     

土壤微生物对紫茎泽兰生长与竞争的反馈: 不同灭菌方法的比较

土壤微生物去除是验证土壤微生物反馈调节入侵植物竞争排斥本地植物群落的重要手段。为了确定土壤微生物反馈效应的最佳土壤微生物去除方法,以及土壤微生物对紫茎泽兰与本地植物竞争中的反馈作用,本试验比较了添加蛭石和未添加蛭石下,3种常见土壤微生物灭菌方式(干热灭菌、湿热灭菌、辐照灭菌)处理的紫茎泽兰单优群落根际土壤对紫茎泽兰与本地植物香茶菜生长的影响。结果表明:与未灭菌处理土壤相比,3种灭菌处理土壤均显著抑制了紫茎泽兰和香茶菜的生长;添加蛭石灭菌的土壤相对于未添加蛭石的灭菌土壤显著促进了2种植物的生长;灭菌土壤添加蛭石的情况下辐照灭菌土壤的两种植物的生物量显著地高于干热灭菌和湿热灭菌土壤两种植物的生物量,其中辐照灭菌下紫茎泽兰的生物量分别比干热灭菌和湿热灭菌条件下增加30.8%和66.5%,香茶菜生物量分别显著增加109.5%和63.4%。辐照灭菌土壤添加蛭石的处理方式最接近真实地反映土壤微生物对植物生长的反馈效应。进一步进行辐照灭菌土壤添加蛭石处理与未灭菌土壤添加蛭石处理的紫茎泽兰与香茶菜混种的盆栽试验,结果显示,土壤微生物显著增强了紫茎泽兰对香茶菜的竞争优势,相对竞争优势度增加16.0%,说明土壤微生物在紫茎泽兰竞争排斥本地植物的入侵过程中具有正反馈偏利调节作用     

砒砂岩中植物促生芽孢杆菌的筛选及其对土壤的改良作用

[目的]筛选砒砂岩土壤中植物促生芽孢杆菌,为微生物强化植物改良砒砂岩土壤的科学设想提供资源和技术基础。[方法]以产生植物激素IAA(indole acetic acid)、铁载体和生物膜为筛选指标,从内蒙古砒砂岩区土壤和植物样品中筛选植物促生芽孢杆菌,采用盆栽试验探究植物促生芽孢杆菌改良砒砂岩土壤特性和促进苜蓿和黑麦草生长的作用。[结果]筛选到的12株芽孢杆菌产生IAA、铁载体和生物膜的能力不同,分别属于Bacillus halotolerans,B.atrophaeus,B.siamensis和B.zhangzhouensis种群。与对照相比,B.halotolerans P75能够显著增加砒砂岩土壤的有机质含量(24.7%)、速效磷含量(11.9%)和速效钾含量(21.0%)等养分指标,每1 g土壤可培养细菌达到7.4 lg CFU,土壤蔗糖酶活性显著增强(58.8%)。接种B.halotolerans P75后,在砒砂岩土壤中生长的苜蓿和黑麦草干重增加22.3%～81.5%,[结论]从生长于砒砂岩土壤的苜蓿根内筛选到B.halotolerans P75,可提高砒砂岩土壤肥力,促进苜蓿和黑麦草生长,具有强化植物改良砒砂岩土壤的潜力。     

千金子与异型莎草对直播水稻产量的影响及其生态经济阈值研究

千金子和异型莎草均是直播稻田的恶性杂草,危害水稻的生长发育,对水稻生产造成严重威胁。为明确千金子和异型莎草对直播稻产量的影响及其生态经济阈值,采用添加系列试验法和模型拟合法研究不同密度千金子和异型莎草组合和与水稻不同共生时间下水稻产量性状的变化规律。结果表明,随着千金子和异型莎草组合密度增加以及与水稻共生时间延长,水稻的有效穗数、每穗实粒数、千粒重和产量均逐渐下降。当千金子+异型莎草密度增加至8株·m~(-2)+8株·m~(-2),水稻产量仅2 236.37kg·hm~(-2),与空白对照相比产量损失率为71.14%;在千金子4.67株·m~(-2)+异型莎草3.50株·m~(-2)的平均密度下,二者与水稻在整个生育期共生时,水稻产量为5 138.33 kg·hm~(-2),与空白对照相比产量损失率为33.37%。低密度、短时间共生的两杂草组合对水稻产量无显著影响。但从密度梯度看,在两种杂草与水稻整个生育期共生条件下,杂草复合密度达到4.14株·m~(-2)时,则必须对其进行防除;从共生时间的尺度看,在试验设置密度条件下,必须在水稻种植后的16.7 d进行杂草防除,否则将对水稻产量和经济效益造成显著影响。在对复合杂草生态经济阈值分析的基础上进行杂草防除,可避免除草剂盲目使用,对减少除草剂使用次数,降低除草剂用量、节约除草成本和保护农田生态环境具有指导作用。