一个可能的植物入侵机制- 入侵种通过改变入侵地土壤微生物群落影响本地种的生长.pdfVIP

第50 卷 第9 期 2005 年5 月 论 文 一个可能的植物入侵机制: 入侵种通过改变入侵地土壤 微生物群落影响本地种的生长 于兴军 于 丹 卢志军 马克平 * ( 武汉大学生命科学学院, 武汉 430072; 中国科学院植物研究所植被数量生态学重点实验室, 北京 100093. * 联系人, E-mail: kpma@) 摘要 测定了紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum )重度入侵地土壤(对照于轻度入侵地土壤) 的pH, 有机 质, N, P, K 养分状况和细菌群落特征(Biolog EcoPlateTM)的变化; 并通过紫茎泽兰的水浸提液处理土壤, 检测了紫茎泽兰对土壤细菌群落作用; 然后通过盆栽实验研究了土壤性质的改变对外来植物紫茎泽兰 入侵过程的意义. 土壤性质分析结果表明, 2 个样地间的土壤pH, 有机质, 全N, 全P 和全K 差异较小, + 而重度入侵地土壤的NH -N, NO -N 和有效性P, K 比轻度入侵地显著地提高, 2 个样地间的土壤细菌群 4 3 落结构存在明显的差异; 紫茎泽兰水浸提液处理的轻度入侵地土壤在细菌功能群结构上与原土壤存在 较大差异, 而与重度入侵地土壤具有很高的相似性. 盆栽实验结果表明, 当生长于重度入侵地土壤时, 紫茎泽兰和三叶鬼针草的生长不受影响, 但本地植物生长受到明显的抑制, 在用活性炭除去土壤中可 能残留的紫茎泽兰化感物质后, 仍然表现出相同的规律. 在以上结果中, 土壤养分状况的差异无法解释 生长于二种土壤上的本地植物生长的差异, 而土壤细菌群落特征在样地间的变化与本地植物的生长表 现出明显的相关性, 暗示着改变土壤细菌群落可能是紫茎泽兰入侵过程的一个重要组成部分. 土壤微 生物群落可能在外来植物与本地植物的关系中起到了重要的“桥梁” 的作用, 外来植物可以通过改变重 度入侵地土壤微生物群落结构阻碍本地植物的生长和更新. 关键词 外来入侵植物 紫茎泽兰(Eupatorium aden ophorum ) 土壤微生物群落 土壤养分 外来植物入侵已对全球的农业和自然生态系统 外来植物与本地植物的关系是复杂的, 外来植 的生产力和生态系统健康造成了严重的威胁. 为什 物可以通过化感作用直接对相邻的植物产生影响, 么在原产地只是普通群落组成种的外来种, 而在入 也可能通过化感作用或其他方式改变周围的某些环 侵地却恣肆扩张呢 人们常常用外来植物的繁殖 生 境因子的性质间接地对本地植物产生影响. 土壤是 [1~3] 本地植物和外来植物共同的环境媒介. 有研究证明 活史和生理学特性来解释它的入侵性 , 但区域尺 度的数据分析表明, 并非所有的入侵种都具有这些 土壤的生物 非生物性质会受到外来入侵植物的影 [4,5] [14~ 16] 特征 . “ 天敌释放学说” 也被广泛的引用来说明外 响 , 也有研究证明土壤生物 非生物性质会对外 来植物的入侵现象, 提出入侵植物的成功入侵是因 来植物的入侵进程产生影响[17,18] . 然而, 由于土壤系 为入侵植物在入侵地逃避了它的天敌, 从而发挥了 统的复杂性和实验手段的限制,