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

• 作者: 全国明 毛丹鹃 秦钟 章家恩 谢俊芳
• 来源期刊: 植物营养与肥料学报
• 学科: 生物学
• 关键词: 五爪金龙 南美蟛蜞菊 土壤化学 土壤微生物群落
• 年，卷（期）: 2016,（2）
• 页码范围: 437-449
• 页数: 13页
• 分类号: Q143|Q16|Q948
• 字数: 10353字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11674/zwyf.14417

摘要

【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。