紫茎泽兰与不同植物群落土壤养分及酶活性差异

为了研究紫茎泽兰(Ageratina adenophora Sprengel)与不同植物群落土壤养分及酶活性间的差异,解析不同植物群落抵御紫茎泽兰入侵的生态机制,选取紫茎泽兰不同入侵程度(重度入侵群落、轻度入侵群落、未入侵群落)和不同功能型植物群落样地(禾本科植物群落、双子叶植物群落),测定其植物群落土壤养分和酶活性变化,并对土壤酶活性与土壤养分进行相关性分析。结果表明,紫茎泽兰入侵显著增加了土壤中全氮含量,降低了全磷、全钾含量,土壤中有效养分硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾含量显著增加,重度入侵群落的土壤硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾含量显著大于未入侵群落的,是双子叶植物群落的2.29、2.28、8.13、4.01倍,禾本科植物群落的7.73、3.22、6.91、5.12倍。紫茎泽兰入侵显著提高了入侵区植物群落土壤中脲酶、磷酸酶和蛋白酶活性,重度入侵群落土壤脲酶活性是禾本科群落的3.49倍,磷酸酶活性是双子叶群落的1.65倍,蛋白酶活性是双子叶群落的2.31倍。土壤养分含量与酶活性密切相关,土壤脲酶活性与土壤全氮、硝态氮、铵态氮、全钾和速效钾显著正相关,与全磷显著负相关;土壤磷酸酶、蛋白酶活性与土壤全氮、硝态氮、铵态氮、速效钾和有效磷显著正相关,与全磷含量显著负相关。与不同植物群落相比,紫茎泽兰能更好改变土壤养分的供求平衡,这种改变可使紫茎泽兰在入侵过程中处于优势地位,植物群落间土壤酶活性差异可能是驱动土壤养分变化的重要因子。外来入侵植物紫茎泽兰通过影响土壤酶活性来改变入侵生境土壤养分的供求平衡可能是其成功入侵的生态机制之一。     

2种入侵植物对根际土壤微生物种群及代谢的影响

选取2种入侵植物（一年蓬Annual Fleabane及加拿大蓬Erigeron Canadensis）及本土植物（艾蒿Artemisia argyi）的根际土壤微生物种群为研究对象,以分析不同根际土壤微生物种群的数量及测定根际土壤微生物酶活的活性为切入点来探析入侵植物对土壤微生物的影响及其响应机制。结果显示：2种入侵植物显著增加了其根际土壤中的细菌的数量,而显著抑制了真菌与放线菌的数量。另外,入侵植物一年蓬显著抑制其根际土壤中纤维素酶的活性,而3种植物的根际土壤硝酸还原酶活性无显著差异。入侵植物对其他3种土壤酶（即转化酶、脲酶及酸性磷酸酶）活性的影响却呈现出截然相反的影响,即一年蓬显著增加了3种根际土壤酶的活性,而加拿大蓬却显著减少了3种根际土壤酶的活性。导致这种现象的原因可能是不同入侵植物的根系释放不同的化学物质进而对土壤微生物的数量和活性造成不同的影响。     

紫茎泽兰与伴生植物小藜的竞争效应及其生理生化特征

外来入侵物种紫茎泽兰（Ageratina adenophora Sprengel）是一种世界性入侵杂草,其与本地物种的竞争会对生态系统结构和演替造成严重影响,带来较大经济损失;拟通过分析紫茎泽兰与本地物种小藜的竞争效应及生理生化特征,以探讨外来入侵物种紫茎泽兰的竞争机理。在温室条件下,设置紫茎泽兰、小藜（Chenopodium serotinum）的种内和种间竞争盆栽试验,测定了两种植物不同处理下的植株生物量;并通过氮蓝四唑光化还原法、紫外吸收法、三氯乙酸法和酸性茚三酮法,分别测定了功能叶片的超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、丙二醛含量、脯氨酸含量。结果表明：紫茎泽兰与小藜混种时,紫茎泽兰的单株生物量、相对产量（RY）均显著高于小藜对应指标,其竞争平衡指数（CB）显著大于0,而相对产量总和（RYT）显著小于1。混种与单种的结果比较表明,紫茎泽兰的混种生物量比在单种时显著增高,增幅达22.01%;而小藜的混种生物量比在单种时显著降低,降低了44.81%。在混种中,紫茎泽兰功能叶片的丙二醛、脯氨酸含量均比在单种时显著降低,而超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性均比在单种时显著升高;小藜功能叶片的丙二醛含量显著高于单种,而脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性与单种无显著变化。这说明紫茎泽兰的相对竞争能力比小藜强,紫茎泽兰通过调整生理生化特征来应对种间竞争可能是其竞争取胜的重要策略。     

蜈蚣草生长对其根际铜尾矿土壤酶活性的影响

通过盆栽模拟试验,研究了蜈蚣草(Pteris vittata)生长对其根际铜尾矿土壤酶活性的影响。结果表明,蜈蚣草根际土壤中过氧化氢酶、脲酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性均随着植物的生长而呈现不同程度的升高,其中过氧化氢酶和脲酶活性均与植物生长时间之间呈显著正相关,多酚氧化酶和蔗糖酶活性在植物生长旺盛期达到峰值,分别为对照组的3.59和2.58倍,随后逐渐下降;而磷酸酶活性却随着植物的生长而显著降低。过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性与蜈蚣草地下部分干质量的相关性大于其地上部分,且5种土壤酶活性与土壤有机质含量之间相关显著。蜈蚣草生长可有效改善根际铜尾矿的基质环境和根际土壤肥力水平,因此,在铜尾矿废弃地恢复实践中具有较大的应用潜力。     

滨海4种盐生植物根际土壤酶活性特征与主要养分的关系

植物可直接或间接地影响土壤酶的活性,根际土壤酶的种类和活性对土壤养分的速效化产生影响,从而影响植物的吸收利用。以滨海盐土和轻度盐化潮土为材料,利用根袋法研究滨海盐生植物对根际与非根际土壤养分含量以及酶活性的影响,为盐生植物在滨海盐渍土壤中的修复利用提供理论依据。结果表明：在两种土壤中,植物根际过氧化氢酶,脲酶和蛋白酶的活性表现出相反的变化,滨海盐土中,根际土3种酶的活性均高于非根际土;而轻度盐化潮土中的根际土3种酶活性均低于非根际土。在两种土壤中,根际土全氮质量分数比非根际土高,但全磷却比非根际土低。根际土速效态养分的变化则与全态养分的变化相反,4种植物的根际土速效氮质量分数均显著低于非根际土。除芦苇外,根际土速效磷质量分数均高于非根际土。滨海盐土中碱性磷酸酶、过氧化氢酶和转化酶和土壤中几种主要养分的相关性最紧密,较好地体现了4种滨海盐生植物根际的养分状况,也说明盐生植物对滨海盐土酶活性有较大的影响。对比4种植物根际土壤中的酶活性,在高盐质量分数的滨海盐土中,盐地碱蓬对根际土壤酶活性的影响最大     

六氯苯胁迫下2种湿地植物根际土壤微生物数量与酶活性变化

为揭示人工湿地植物根际效应对氯苯类化合物生物降解的影响,选取典型湿地植物芦苇(Phragmites australis)和香蒲(Typha angustifolia),模拟室外人工湿地微宇宙系统,研究六氯苯(hexachlorobenzene,HCB)胁迫下根际土壤中微生物数量和酶活性变化。结果显示:芦苇和香蒲表现出明显的根际效应,根际土壤微生物(细菌、真菌、放线菌)数量以及土壤脱氢酶(DEH)、过氧化氢酶(CAT)和多酚氧化酶(PPO)活性均表现为根际土大于非根际土,且香蒲组土壤微生物数量和酶活性均显著高于芦苇组(P0.05);芦苇和香蒲组土壤中HCB含量与微生物数量和3种酶活性呈负相关,香蒲组土壤中HCB含量与DEH活性和PPO活性呈显著负相关(P0.05)。研究表明随着芦苇和香蒲根际土壤微生物数量与酶活性的增加,2种植物的根际效应增强,进而促进湿地系统对HCB的去除。     

紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）入侵地的生物多样性

生物多样性演变是全球变化的重要组成部分,物种入侵对生物多样的影响已成为当前全球变化领域的研究热点之一。本文研究了西双版纳紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）入侵地的植物、土壤动物与土壤微生物的多样性,结果表明：（1）不同程度入侵区的植物种类及其重要值差别较大,在重度入侵区,紫茎泽兰的重要值高达237.74%,但随着入侵程度的降低,植物种类有所增加且紫茎泽兰的重要值随之降低;丰富度指数、多样性指数、优势度指数与均匀度指数均表现为轻度入侵区〉中度入侵区〉重度入侵区。（2）三种入侵区的土壤动物隶属23目,其中弹尾目（Collembola）、蜱螨目（Acarina）和膜翅目（Hymenoptera）为优势种群,三者总量占捕获总数的61.77%;丰富度指数、多样性指数、优势度指数、均匀度指数与密度类群指数均表现为轻度入侵区〉中度入侵区〉重度入侵区。（3）土壤微生物可培养数量类群方面,细菌表现为中度入侵区〉重度入侵区〉轻度入侵区,放线菌、真菌、自生固氮菌与氨氧化细菌均表现为重度入侵区〉中度入侵区〉轻度入侵区;多样性指数表现为重度入侵区〉轻度入侵区〉中度入侵区,优势度指数表现为轻度入侵区=中度入侵区〉重度入侵区,均匀度指数表现为重度入侵区〉轻度入侵区=中度入侵区。可见,紫茎泽兰入侵地的植物与土壤动物多样性随入侵程度加重而降低,但土壤微生物多样性却随入侵程度加重反而呈上升趋势。今后,加强室内模拟与野外定点长期观测相结合试验是探究紫茎泽兰入侵对生物多样性影响机制的研究方向。     

杂草五爪金龙对入侵地植物群落和土壤肥力的影响

五爪金龙（Ipomoeacairica）是粤东地区入侵性极强的外来杂草。在野外调查的基础上,选取5个被五爪金龙种群重度入侵地作为样地,并以5个相邻的无五爪金龙和其他外来植物入侵的地段作为对照,采用样方法对样地内的植物进行群落学调查并计算多样性指数,采集样地内的土壤样品进行土壤酶活性与理化指标测定,探讨五爪金龙入侵地生态因子间的相互作用关系,评价五爪金龙入侵对入侵地生态系统的影响。结果表明,与未入侵对照样地比较,五爪金龙入侵导致入侵地植物丰富度和多样性显著或极显著下降（P〈0．05或P〈0．01）,对本土植物的排斥效应明显;除森林公园样地外,其余样地与土壤肥力密切相关的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶及硝酸还原酶4种酶活性均明显升高,增幅为26．91％～55．52％;五爪金龙种群的入侵明显提高了其入侵地土壤全氮、碱解氮、全钾及有效钾含量,降低了全磷、有效磷及有机质含量,且与对照样地间差异均达显著或极显著水平（P〈0．05或P〈0．01）。推测五爪金龙可能通过改变其入侵地的植物群落结构,改善土壤酶活性及养分水平,从而形成对自身生长发育和种群扩张有利的微生态环境。     

外来入侵植物紫茎泽兰对昆明地区土壤动物群落的影响

2005年雨季前后的6月至9月,共布设144个样方,采样分析了外来入侵植物紫茎泽兰(Eupatorium adeno-phorum)对云南昆明地区针叶林、阔叶林和草地3种主要生态系统类型地表腐叶层土壤动物群落的影响。研究结果表明,紫茎泽兰入侵后土壤动物类群总数显著减少,其中针叶林减少41.3%,阔叶林减少29.0%,草地减少36.7%;土壤动物群落个体总数下降,其中针叶林减少63.5%,阔叶林减少20.4%,草地减少43.2%。紫茎泽兰入侵影响土壤动物群落多样性和均匀度。6月至8月,在没有紫茎泽兰入侵情况下,针叶林和草地生态系统土壤动物群落多样性、均匀度逐步升高;紫茎泽兰入侵后,由于土壤动物类群数量及部分类群个体数量减少,针叶林和草地土壤动物群落多样性、均匀度有所降低。     

豆科植物对根际土壤微生物种群及代谢的影响

自然界中很多种类的植物与固氮微生物共生,故其自身可进行氮同化,尤以豆科植物为甚。豆科植物由于与固氮微生物共生,所以豆科植物根际土壤的氮素较高于非固氮类植物种类。由于氮素是微生物代谢必需的营养元素之一,所以,豆科植物与非豆科植物的根际微环境存在一定的差异,自然而然两者根际土壤微生物的种群数量及其代谢活性也应存在一定的差异。基于此,本研究拟选取两种豆科植物(合欢Albizia julibrissin和豌豆Pisum sativum)及两种非豆科植物(樱花Prunus serrulata和艾蒿Artemisia argyi)的根际土壤微生物为研究对象,以平板梯度稀释法测定其种群数量,并通过测定纤维素酶、转化酶、脲酶、硝酸还原酶和酸性磷酸酶的活性为切入点分析其代谢活性,进而分析豆科植物对根际土壤微生物种群数量及其代谢的影响。本研究结果显示豆科植物的根际土壤细菌和真菌数量显著低于非豆科植物的。木本非豆植物和木本豆科植物根际土壤放线菌数量无显著差异,但是草本豆科植物根际土壤放线菌数量却显著高于草本非豆科植物的。另外,豆科植物根际土壤纤维素酶、转化酶、硝酸还原酶和酸性磷酸酶活性均显著大于非豆科植物的,而豆科植物根际土壤脲酶活性却显著低于非豆科植物的。另外,转化酶和脲酶活性与真菌数量呈显著相关。     

从生态化学计量学的角度初探五爪金龙（Ipomoea cairica）的入侵机制

五爪金龙（Ipomoea cairica）是一种入侵性极强的外来杂草,在我国华南地区已造成严重危害。前人从传粉、种子萌发特性、再生能力、光能利用能力、土壤肥力利用等方面,对五爪金龙成功入侵华南地区进行研究,文本旨在从生态化学计量学的角度,进一步揭示五爪金龙成功入侵华南地区的机制。本研究通过对华南农业大学校园内10个五爪金龙严重入侵样地进行调查,收集样方中（0.5 m2）的全部植物样品,及植物所在样地20 cm表层土,调查五爪金龙的常见伴生种,测定五爪金龙及伴生种的含水率、叶绿素 SPAD 值,生物量、以及植物、土壤样品的 C、N、P、K 含量,并计算得出植株及土壤的化学计量学指标。结果表明,五爪金龙常与本地种鸡矢藤（Paederia scandens）形成共生群落,共生群落中五爪金龙和鸡矢藤的生物量比值稳定,在5？1~6？1间波动。共存群落中,五爪金龙植株的N、P、K质量分数显著高于鸡矢藤,但C质量分数、w（C）/w（N）、w（C）/w（P）则显著低于鸡矢藤。更有趣的是,共存群落中五爪金龙与鸡矢藤的生物量比值与土壤全量w（N）/w（P）、速效（N）/w（P）呈显著正相关关系,既在五爪金龙生物量在共生群落中的优势程度,随土壤 w（N）/w（P）在5？1~15？1这个范围内的提高而提高。此外,在五爪金龙严重入侵的样地中,五爪金龙植株w（C）/w（P）、w（C）/w（P）、w（N）/w（P）、w（N）/w（K）、w（P）/w（K）等化学计量学特征相比鸡矢藤,也与土壤对应化学计量学特征更为接近。以上4个结果暗示着,在五爪金龙可入侵新样地时,可能通过改变入侵地土壤矿质元素比例,使其更加适合自身吸收,从而促进其成功入侵。本研究将为解释五爪金龙入侵机制提供新的理论参考。     

土荆芥不同发育期根际土壤养分、酶活及微生物数量的变化

采用盆栽试验,通过比较土荆芥营养期和果期根际土壤中养分、土壤酶活和微生物数量的变化规律,明确土荆芥入侵对土壤生态系统的影响效应,为进一步了解土荆芥入侵机理和制定防控措施提供理论依据.结果表明：（1）土荆芥入侵对土壤养分具有一定的影响.与对照相比,除了土荆芥营养期根际土壤总钾的含量增加了12.26%外,所测其它土壤养分指标均不同程度下降.其中,果期总钾含量降低3.27%,营养期和果期的有机质含量分别降低20.41%和1.22%、总氮含量分别降低27.87%和16.39%、总磷含量分别降低29.41%和14.71%、速效磷含量分别降低49.24%和34.69%、速效钾含量分别降低76.65%和57.22%;（2）土荆芥的生长对土壤胞外酶具有-定的影响.与对照相比,营养期和果期土壤硝酸还原酶活性显著升高（P〈0.05）,分别升高了87.23%和137.23%;营养期的脲酶活性降低了45.92%,与对照差异显著（P〈0.05）;营养期和果期根际土壤的蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性的变化均未达到显著程度（P〉0.05）;（3）土壤微生物数量随着土荆芥生长而增加,但只有真菌数量与对照的差异达到显著水平（P〈0.05）,营养期和果期真菌数量分别增加32.11%和86.18%;（4）与果期相比,营养期土壤养分含量、土壤酶活性和微生物数量普遍较低,推测土荆芥生长初期通过降低土壤营养水平,抑制其周围对营养水平要求较高的植物生长,以获得竞争优势,而果期则通过释放根系分泌物增加了土壤微生物数量和土壤酶活,使土壤养分回升,从而为其繁殖提供有利条件.     

东北北部温带森林和干草地土壤养分分布及影响因素

土壤是陆地生态系统碳储存的重要场所,其养分变化与全球陆地碳循环密切相关。土壤养分是植物生长的重要保证,而土壤各养分之间是紧密联系的。理解土壤养分变化与环境因素的关系有助于更好地了解陆地生态系统碳、氮、磷循环。本研究以东北北部自东向西沿降水量梯度变化纬度带上的温带森林与干草地生态系统为研究对象,利用气象数据和野外土壤实测数据,分析了纬度带上不同植被类型土壤的有机碳、全氮、碳氮比、速效磷的空间分布格局及其与环境因子（年降水量、年均温、土壤pH值）的关系。研究纬度带上降水量自东向西逐渐减少,植被类型从温带森林过渡到干草原,与降水量和植被类型对应,植被生物量也自东向西呈现从高到低的分布梯度。研究结果表明：从整个研究带上来说,降水量与土壤pH值是土壤养分空间分布的决定因素,沿纬度带从东到西,随着降水量逐渐减少,土壤pH值逐渐增加,而土壤有机碳、全氮、碳氮比、速效磷含量逐渐减少。但如果将森林和草地分别讨论则发现,森林和草地生态系统的土壤养分环境控制因素有较大差别。对于草地生态系统而言,降水量和土壤pH值仍然是其土壤养分含量的控制因子,但森林生态系统由于所处区域降水量充足,降水量不再是其土壤养分的控制因子,降水量只与森林土壤碳氮比呈显著正相关。研究还发现森林土壤的速效磷含量与温度呈正相关,与土壤pH值呈负相关,说明温度对东北北部温带森林的土壤养分含量具有一定的控制作用。     

长期棉花连作对北疆棉区土壤生物活性与酶学性状的影响

以长期连作棉田为研究对象,通过对5-15年连作棉田土壤理化性质和生物学性状的测定,揭示北疆长期连作对土壤主要肥力性质、土壤酶活性、微生物量碳氮以及土壤呼吸的影响。结果表明：长期棉花（Gossypium spp）连作对土壤肥力性状影响显著,表层土壤（0-20cm）肥力明显高于亚表层（20-40cm）。长期棉花连作对土壤酶活性、微生物量碳氮、土壤呼吸等生物活性有显著影响,脲酶、碱性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶和多酚氧化酶均随棉花连作年限增加而下降,棉花/苜蓿（Medicago sativa Linn）轮作（CtR-AR）处理各酶酶活性均高于棉花连作处理。微生物量碳（MBC）随棉花连作年限逐渐下降,而微生物量氮（MBN）随不同棉花连作年限并无一致性变化。不同棉花连作年限处理之间的呼吸商（q（CO2））有很大的差异,15年棉花连作非病区（CtN15）土壤呼吸商最高为19.00g？mg-1？h-1,CtR-AR处理的呼吸商最低为13.64g？mg-1？h-1。土壤微生物商随棉花连作年限延长呈现下降趋势,CtN15处理出现最低值,为0.81%。随棉花连作年限增加,土壤微生物活性降低,不利于土壤健康持续利用。     

林下和撂荒地生境紫茎泽兰幼苗的生长特征及其种内竞争形态反应

比较研究了林下和撂荒地生境有无竞争条件下紫茎泽兰（Ageratina adenophora（Sprengel））幼苗的生长特征、生长速率、生物量和种内竞争的形态反应。结果表明：（1）2类生境条件下紫茎泽兰植株幼苗形态特征基本一致,无竞争条件下紫茎泽兰幼苗根长和叶片数明显高于在竞争条件下对应指标值;（2）同类生境中,在无竞争条件下紫茎泽兰幼苗的生长速率、生物量积累显著比在竞争条件下的高;（3）不同生境中,撂荒地生境紫茎泽兰幼苗生物量显著高于林下生境的值,在无竞争条件下,林下生境紫茎泽兰幼苗生长速率比撂荒地生境的高,而在竞争条件下反之;（4）林下和撂荒地生境紫茎泽兰幼苗植株竞争强度差异不显著,但在林下生境其地上部分的竞争强度显著大于其在撂荒地生境的值,而根的竞争强度相反。可见,紫茎泽兰幼苗在种群建立的过程中具有不同的生态适应性和形态反应,这可能是其能成功入侵不同生境的一种重要生理生态策略。     

紫茎泽兰入侵过程中生物群落的交互作用

生物入侵在全球范围内影响了生物群落的结构与功能,打破了群落内物种共存的生态格局,继而反馈性影响全球环境。该文就外来杂草紫茎泽兰入侵对生物群落之间交互作用的影响进行了分析。1）紫茎泽兰通过竞争排斥降低了土著植物群落的多样性,造成依赖于土著植物的节肢动物群落减少或丧失适宜的栖息环境。2）打破了土著植物与节肢动物之间相互依存的状态,并通过单优群落优势和强烈化感作用制约天敌昆虫的自然控制作用。3）通过改变地表生境和枯落物种类影响土壤动物群落。4）引起土壤微生物群落组成和功能的变化,改变土壤中可利用资源的形式和数量,影响并重塑了生物种间互作模式,并动态反馈于地面植物群落新格局的形成。分析指出：1）入侵过程中群落之间的交互作用通过多层次生态过程对群落结构与功能的生态改变发挥影响。2）入侵对生物群落的改变所产生的生态驱动反馈性作用于群落互作模式的重塑、群落和生态系统新格局的重建。同时,指出了生物入侵对群落影响的复杂性以及后续研究的方向。