薇甘菊对入侵地植物群落及土壤理化性质的影响

薇甘菊对入侵地植物群落及土壤理化性质的影响
作者：吴双桃
来源：《湖北农业科学》2011年第18期
摘要：在野外样方调查和室内试验分析的基础上，通过测定物种多样性指数与土壤理化性质指标，分析了杂草薇甘菊（ＭｉｋａｉｎａｍｉｃｒａｎｔｈａＨ．Ｂ．Ｋ．）对入侵地植物群落与土壤理化性质的影响。

结果表明，薇甘菊入侵后明显改变了入侵地的植物群落结构，使物种多样性显著降低；薇甘菊入侵显著提高了土壤ｐＨ值、速效钾含量以及土壤含水量，对土壤有机质和碱解氮等性质的影响不明显。

薇甘菊入侵后土壤养分含量增加，形成了对自身生长有利的土壤环境。

关键词：入侵杂草；薇甘菊（ＭｉｋａｉｎａｍｉｃｒａｎｔｈａＨ．Ｂ．Ｋ．）；植物群落；土壤理化性质；生境
中图分类号：Ｑ１４３文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）18－3711-03
Effects of Mikania micrantha on Plant Community and Physical-chemical Properties
of Soil
ＷＵＳｈｕａｎｇ－ｔａｏ
（ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨａｎｓｈａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｏｚｈｏｕ５２１０４１，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆＭｉｋａｎｉａｍｉｃｒａｎｔｈａｏｎｐｌａｎｔｃｏｍｍｕｎｉｔｙａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌ－ｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｏｉｌｉｎｉｔｓｈａｂｉｔａｔｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｕｒｖｅｙｏｆｃｏｍｍｕｎｉｔｙｐｌｏｔｓａｎｄｌａｂｏｒａｔｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｉｎｖａｓｉｏｎｏｆＭ. ｍｉｃｒａｎｔｈａｃｈａｎｇｅｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐ
ｌａｎｔｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｐｌａｎｔｄｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｐＨｖａｌｕｅａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆａｖａｉｌａｂｌｅＫａｎｄｓｏｉｌｗａｔｅｒ，ｗｈｉｌｅｈａｄｎｏｏｂｖｉｏｕｓｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒａｎｄａｌｋａｌｉ－ｈｙｄｒｏｌｙｚａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎ． Nutrition content in soil increased after the invasion， which could favor the growth of Ｍ. ｍｉｃｒａｎｔｈａ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｖａｓｉｖｅｗｅｅｄ；ＭｉｋａｉｎａｍｉｃｒａｎｔｈａＨ．Ｂ．Ｋ．；ｐｌａｎｔｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；ｐｈｙｓｉｃａｌ－ｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｏｉｌ；ｈａｂｉｔａｔ
入侵地是入侵植物繁衍生息的直接场所，入侵植物在与本地植物竞争水分、光、养分及生存的空间或释放化感物质等过程中，可能改变土壤的有机质、有效营养成分、土壤生物组成及土壤的酶活性，引起入侵地生物群落及土壤理化性质的相应变化。

因此，入侵植物与入侵生境的相互作用备受关注。

薇甘菊（ＭｉｋａｉｎａｍｉｃｒａｎｔｈａＨ．Ｂ．Ｋ．）属菊科（Ｃｏｍｐｏｓｉｔａｅ）假泽兰属，原产于美洲［１，２］，目前成为广布于我国华南地区的主要入侵杂草。

薇甘菊在种间竞争中排挤当地植物，极易形成单优种群，表现出很强的竞争优势，给粤东地区的农林业生产及自然生态系统造成严重威胁［３］，是国家环境保护部公布的首批入侵我国的外来物种之一。

近年来，国内外针对薇甘菊的生物学特性、生物和化学防除等方面开展了大量研究工作［４－６］，而关于薇甘菊对入侵地生态系统影响的定量研究尚未见报道。

研究选择薇甘菊入侵的不同生境为试验样地，并以邻近无薇甘菊入侵的地段作为对照，通过生态学调查和室内样品测定，探讨薇甘菊对入侵地植物群落及土壤理化性质的影响，可为全面评估薇甘菊入侵对入侵地生态系统功能、生物多样性的影响提供试验证据，且为进一步研究薇甘菊入侵的土壤微生物机制提供基础资料。

１材料与方法
１．１材料
试验样地位于粤东潮州，属南亚热带常绿阔叶林生态系统类型，海洋性东南季风气候，年平均气温２１．４℃，年平均降水量１６８５．８ｍｍ，日照充足。

通过野外调查，确定将薇甘菊入侵的３个异质性生境作为试验样地，样地基本概况如表１所示。

以样地内的植物群落为调查对象，通过样方法对其进行生态学调查；对样地内的土壤进行取样，带回实验室测定其理化指标。

１．２研究方法
１．２．１取样调查在野外调查的基础上，分别确定不同生境的薇甘菊种群样地３个，同时确定相同地段无薇甘菊分布的３个群落为试验对照样地；采用样方法对薇甘菊入侵地的植物群落结构特征进行调查：每个样方面积１００ｍ２，在每个样方的对角线上设置５个１ｍ×１ｍ的小样方进行灌木层和草本层调查统计，记录其种类、株（丛）数、高度、盖度等；对胸径大于２ｃｍ的木本进行每木调查，包括胸径、冠幅及树高等；藤本植物按样方所有种类记录。

１．２．２土样的采集与保存在群落生态学调查之后，清除样地地面植物和凋落物，用土钻沿样地对角线随机钻洞取０～１５ｃｍ层的土样，每个样区钻１６个洞混合为一个土样，取土样时避免阳光照射，去除石块、植物根系和土壤动物等，置于聚乙烯袋中，立即带回实验室过孔径为２ｍｍ的筛，将过筛后的土样分为２份：第一份用于土壤理化性质测定，室温保存；第二份预备补充试验。

１．２．３土样的测定土壤ｐＨ值用电极法（ｐＨＳ－２５）测定，土壤悬浊液为水土质量比１．０∶２．５；土壤有机质和土壤速效钾采用土壤养分测试仪（ＲＬ－２Ｆ智能电脑联网两用型）测定；土壤速效磷采用钼锑抗比色法测定（紫外可见分光光度计，ＵＶ－４８０２Ｈ）测定；土壤碱解氮采用碱解扩散法测定。

土壤含水量测定采用土壤烘干法：将采集的土壤于１０５℃烘干至恒重，称烘干土重。

土壤含水量计算公式如下：
土壤含水量＝×１００％
１．２．４数据处理试验数据处理及统计：采用丰富度指数、生物多样性指数、群落相似性指数等生态学模型对试验数据进行处理；采用ＳＰＳＳ统计软件对各指标进行方差分析和相关性检验。

２结果与分析
２．１薇甘菊入侵后植物群落的变化
２．１．１样地常见植物样地中除薇甘菊外共有３０种植物，隶属１８科２９属，禾本科：水蔗草（ＡｐｌｕｄａｍｕｔｉｃａＬ．）、牛筋草［Ｅｌｅｕｓｉｎｅｉｎｄｉｃａ（Ｌｉｎｎ．）Ｇａｅｒｔｎ］、竹节草［Ｃｈｒｙｓｏｐｏｇｏｎａｃｉｃｕｌａｔｕｓ（Ｒｅｔｚ）Ｔｒｉｎ．］；鸭跖草科：鸭跖草（ＣｏｍｍｅｌｉｎａｃｏｍｍｕｎｉｓＬ．）；旋花科：五爪金龙（ＴｅｔｒａｓｔｉｇｍａｈｙｐｏｇｌａｕｃｕｍＰｌａｎｃｈ）；大戟科：叶下珠（ＰｈｙｌｌａｎｔｈｕｓｇｌａｕｃｕｓＷａｌｌ）、乌桕［Ｓａｐｉｕｍｓｅｂｉｆｅｒｕｍ（Ｌｉｎｎ．）Ｒｏｘｂ］；苋科：空心莲子草（Ｈｅｒｂａａｌｔｅｒｎａｎｔｈｅｒａｅ）；茜草科：顶湖耳草（ＨｅｄｙｏｔｉｓｅｆｆｕｓａＨａｎｃｅ）、百花蛇舌草（ＨｅｄｙｏｔｉｓｄｉｆｆｕｓａＷｉｌｌｄ）、鸡矢藤（Ｈｅ
ｒｂａｐａｅｄｅｒｉａｅ）；茄科：水茄（ＳｏｌａｎｕｍｔｏｒｖｕｍＳｗａｒｔｚ）；锦葵科：肖凡天花（ＵｒｅｎａｌｏｂａｔａＬ．）；含羞草科：含羞草（ＭｉｍｏｓａｐｕｄｉｃａＬｉｎｎ．）、簕仔树（ＭｉｍｏｓａｓｅｐｉａｒｉａＢｅｎｔｈ）；蝶形花科：野苜蓿（ＭｅｄｉｃａｇｏｆａｌｃａｔａＬ．）、假地豆［Ｄｅｓｍｏｄｉｕｍｈｅｔｅｒｏｃａｒｐｕｍ（Ｌ．）Ｄ．Ｃ．］；莎草科：毛果珍珠茅（ＳｃｌｅｒｉａｌｅｖｉｓＲｅｔｚ．）、条穗莎草（ＣａｒｅｘｎｅｍｏｓｔａｃｈｙｓＳｔｅｕｄ）、水蜈蚣（ＫｙｌｌｉｎｇａｂｒｅｖｉｆｏｌｉａＲｏｔｔｂ）；荨麻科：雾水葛［Ｐｏｕｚｏｌｚｉａｚｅｙｌａｎｉｃａ（Ｌ．）Ｂｅｎｎ．］；蓼科：扛板归（ＰｏｌｙｇｏｎｕｍｐｅｒｆｏｌｉａｔｕｍＬ．）；菊科：山莴苣（ＬａｃｔｕｃａｉｎｄｉｃａＬ．）、小飞篷（Ｃｏｎｙｚａｃａｎａｄｅｎｓｉｓ（Ｌ．）Ｃｒｏｎｑ．）、下田菊（Ａｄｅｎｏｓｔｅｍｍａｌｅｖｅｎｉａ（Ｌ．）Ｏ．Ｋｔｚｅ）、蟛蜞菊（Ｗｅｄｅｌｉａｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｏｓｂ．）Ｍｅｒｒ．）；无患子科：龙眼（ＤｉｍｏｃａｒｐｕｓｌｏｎｇｇａｎａＬｏｕｒ．）；乌毛蕨科：乌毛蕨（ＢｌｅｃｈｎｕｍｏｒｉｅｎｔａｌｅＬ．）；海金沙科：海金沙［Ｌｙｇｏｄｉｕｍｊａｐｏｎｉｃｕｍ（Ｔｈｕｎｂ．）Ｓｗ．］；樟科：阴香［Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍｂｕｒｍａｎｎｉｉ（Ｃ．Ｇ．＆Ｔｈ．Ｎｅｅｓ）Ｂｌ．］。

２．１．２样地植物群落物种多样性特征对样地中植物群落进行物种多样性分析，结果如表２所示。

由表２可知，各样地处理组Ｄ值和Ｈ值均低于对照组。

样地Ａ和Ｂ中，处理组和对照组的Ｄ值和Ｈ值差异均达到显著水平；样地Ｃ中，处理组和对照组的Ｄ值和Ｈ值均达到极显著（Ｐ＜０．０１）水平。

野外调查发现，薇甘菊攀缘、缭绕于其他植物之上生长并很快将该植物覆盖，因阻挡光照而影响其他植物生长甚至造成死亡。

薇甘菊对样地中的植被造成严重危害，乔木和灌木被覆盖以至枯死，导致样方内物种多样性降低，显著低于对照组。

２．２薇甘菊对土壤理化性质的影响
通过测定土壤的ｐＨ值、有机质含量、速效钾、速效磷和碱解氮，考察薇甘菊对入侵地土壤理化性质的影响，结果如表３所示。

由表３可知，各样地中，处理组ｐＨ值显著高于对照组，处理组速效钾含量极显著高于对照组，说明薇甘菊入侵明显提高了样地土壤的ｐＨ值和速效钾含量。

另外，处理组速效磷含量极显著或显著低于对照组，表明薇甘菊入侵明显降低了样地土壤的速效磷含量。

处理组含水量（除了Ｂ样地）极显著高于对照组，而有机质含量和碱解氮含量在各样地处理组和对照组没有明显的规律性，由此认为薇甘菊入侵对于有机质含量、碱解氮含量和密度等性质的影响并没有表现出明显的相关规律。

３讨论
通过对薇甘菊入侵后植物群落物种多样性的比较，发现薇甘菊入侵后明显改变了入侵地的植物群落结构，降低了物种多样性。

牛红榜等［７］研究发现入侵植物可以改变土壤微生物群
落，加速土壤养分循环，增强入侵植物的养分吸收，进而促进其生长、竞争和扩张。

薇甘菊在广东沿海地区迅速蔓延，影响本地种的生长和种群的更新，从而对入侵地生态系统产生严重破坏，显著降低了当地的物种多样性，成为名副其实的头号生物杀手。

在研究中，薇甘菊入侵显著提高了速效钾的含量和土壤含水量，降低了速效磷含量，而对土壤有机质和碱解氮等性质的影响不明显。

薇甘菊在入侵地生长迅速，生物量大，从理论上来说将消耗大量的土壤养分，造成土壤营养成分流失，但试验结果发现薇甘菊的生长能有效提高土壤中的钾含量，这可能与土壤微生物群落变化有关，特别是增加了与土壤养分代谢密切相关的土壤微生物生理功能类群的数量，提高了土壤中植物可直接利用的养分水平［７，８］。

李钧敏等［９，１０］发现入侵植物可以通过其凋落物、根系分泌物等显著提高土壤的微生物生物量，改变土壤酶活性，影响土壤微生物功能及营养循环，改变土壤特性，提高了植物可以吸收利用的土壤养分含量。

薇甘菊群落下土壤的ｐＨ值升高，这可能是因为凋落物分解产生的酸性物质较少。

同时，ｐＨ值升高能避免土壤过度酸化，从而使得土壤理化性质保持良好状态，有利于薇甘菊对土壤养分的吸收。

入侵植物对土壤微生物群落及土壤养分的影响，创造了对自身生长、竞争有利的土壤环境，这可能是薇甘菊能快速扩张和成功入侵的原因之一。

参考文献：
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