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生物入侵是人类全球化进程的负效应之一,并且对入侵地的生物多样性,生态系统功能和经济发展都造成了巨大的危害。生物入侵已经引起了生态学家们高度关注,生物入侵的效应是其中重要的科学问题,其中外来植物对土壤系统的影响是重要的内容之一。
薇甘菊(Mikania micrantha H.B.K.)、南美蟛蜞菊(Wedelia trilobeta(L.)Hitchc)和喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides(Mart.)Griseb.)原产地均为南美洲和中美洲,目前在许多国家和地区广为分布,都是世界上公认的恶性杂草。试验中所选的伴生种鸡矢藤(Paederia scandens(Lour.)Merr.)、金钮扣(Spilanthes paniculata Wall.ex DC)和莲子草(Alternanthera sessills(L.)DC)原产地都是亚洲。
本研究以以上3种入侵杂草种对为材料,通过在半自然半受控条件下的栽培实验,研究外来植物入侵对两种不同类型土壤营养成分和微生物群落结构与功能的影响及其自身响应,并结合野外采样分析,探讨了不同入侵历史外来植物薇甘菊对同类土壤营养成分的影响,以期为被入侵生态系统的恢复提供理论依据。主要结果如下:
1.不同类型土壤中外来入侵植物薇甘菊和南美蟛蜞菊的月均生长量不存在显著差异,潜育性水稻土中喜旱莲子草和所有本土植物的月平均生长量均显著高于花岗岩红壤中。可见,薇甘菊和南美蟛蜞菊对土壤环境的适应能力要远大于伴生的本土种,这也可能是其能够形成大面积的爆发的主要原因之一。
2.盆栽实验中,薇甘菊对土壤化学性质的影响最大,其次为南美蟛蜞菊,喜旱莲子草最小,这可能与其月均生长量的大小有较大的关联。同种入侵植物对花岗岩赤红壤的影响程度要大于潜育性水稻土。
3、3种外来入侵植物均能够提高土壤微生物生物量碳和氮含量,且可显著增高土壤中与氮相关的酶的活性,可见外来入侵植物会通过改变土壤微生物总量,加速土壤氮循环来促进入侵。其中,薇甘菊还会显著提高土壤其它酶活性,可见薇甘菊对土壤微生物群落功能多样性的影响要远大于其余两种外来入侵植物,这可能是其危害大于它们的主要原因之一。
4.随着入侵时间的延长,薇甘菊对土壤微生物生物量碳、氮、多数营养元素的影响都有所加剧,可能是随着入侵时间的延长薇甘菊凋落物得到较好的分解引起的,薇甘菊对土壤pH值和含水量的影响不会随着入侵年限的延长而加剧,可能是由薇甘菊根系分泌物和群落郁蔽度等因素引起的。
综上所述,外来入侵植物对土壤环境具有较大的适应能力,这有助于其在大范围内爆发,形成入侵;3种外来入侵植物都改变了土壤特性,这也是可能是其成功入侵的重要原因之一;随着入侵时间的延长,薇甘菊对土壤特性的影响也在加剧,这就要求在对其进行防控治理时要迅速,及时,以减少费用。