摘要：為了探究三裂葉蟛蜞菊（Wedelia trilobata）入侵對(duì)土壤微生物和pH的影響，比較了三裂葉蟛蜞菊群落內(nèi)和群落外土壤細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量以及土壤pH。結(jié)果表明，與三裂葉蟛蜞菊群落外相比，群落內(nèi)土壤中細(xì)菌數(shù)量、放線菌數(shù)量、細(xì)菌/真菌（B/F值）及放線菌/真菌（A/F值）均顯著降低，真菌數(shù)量卻顯著升高。三裂葉蟛蜞菊群落內(nèi)土壤放線菌數(shù)量、B/F值及A/F值與土壤pH呈顯著正相關(guān)，細(xì)菌總數(shù)與土壤pH呈極顯著正相關(guān)，真菌數(shù)量卻與土壤pH呈極顯著負(fù)相關(guān)。三裂葉蟛蜞菊的入侵導(dǎo)致土壤發(fā)生“真菌化”，顯示土壤質(zhì)量下降，可能是三裂葉蟛蜞菊形成單優(yōu)群落的原因之一。

關(guān)鍵詞：三裂葉蟛蜞菊（Wedelia trilobata）；土壤；微生物；pH

中圖分類號(hào)：S154 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）11-2543-04

目前，入侵我國的外來植物共計(jì)188種，種數(shù)最多的為菊科植物，約50種[1]。入侵菊科植物中，危害較大的有紫莖澤蘭（Ageratina adenophora）、黃頂菊（Flaveri abidentis）、薇甘菊（Mikania micrantha）以及三裂葉蟛蜞菊（Wedelia trilobata）等。外來植物到達(dá)新的環(huán)境后，通過與本地植物競(jìng)爭(zhēng)各種資源，抑制本地植物生長(zhǎng)，并逐漸發(fā)展為單優(yōu)種群落，嚴(yán)重影響原有地區(qū)的物種多樣性[2]。三裂葉蟛蜞菊原產(chǎn)于南美洲及中美洲地區(qū)，其環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，繁殖快，最初是以綠化環(huán)境、恢復(fù)裸地為目的引進(jìn)我國，入侵后迅速侵占草地和路邊空地，影響當(dāng)?shù)刂参锷L(zhǎng)，形成單優(yōu)群落，表現(xiàn)出極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)、林、牧、漁等產(chǎn)業(yè)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失及破壞[3]。到目前為止，關(guān)于三裂葉蟛蜞菊的研究主要集中在其對(duì)雜草和作物化感作用方面[4-9]。

近年來，已有學(xué)者開始關(guān)注外來入侵植物對(duì)土壤微生態(tài)環(huán)境的影響。李偉華等[10]研究認(rèn)為薇甘菊的入侵使土壤pH升高，而且土壤pH和土壤微生物生物量呈顯著正相關(guān)。牛紅榜等[11]研究證實(shí)紫莖澤蘭的入侵導(dǎo)致土壤微生態(tài)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯變化，細(xì)菌、放線菌含量降低；真菌含量顯著增高，微生物群落數(shù)量與土壤pH之間存在明顯相關(guān)性，并且土壤微生物類群的變化與植物可吸收養(yǎng)分的變化顯著相關(guān)。這些研究表明，外來入侵植物對(duì)土壤微生態(tài)環(huán)境造成了很大的影響。但三裂葉蟛蜞菊作為華南地區(qū)主要外來入侵的菊科植物，其對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和土壤pH有何影響尚未見報(bào)道。

本研究通過研究三裂葉蟛蜞菊群落內(nèi)與群落外土壤細(xì)菌、真菌、放線菌菌落數(shù)量和土壤pH等指標(biāo)，旨在確定三裂葉蟛蜞菊入侵對(duì)土壤的影響程度，并對(duì)三裂葉蟛蜞菊的治理工作提供了一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域自然情況

研究區(qū)域位于廣東省珠海市北京師范大學(xué)珠海分校校園內(nèi)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，雨量充沛，氣候宜人。年平均氣溫22.3 ℃，最低氣溫2.5 ℃，年降雨量為1 770～2 300 mm，年平均相對(duì)濕度79%。校園綠化率較高，土壤類型為紅壤，土質(zhì)相對(duì)均勻，生境差異較小。三裂葉蟛蜞菊生長(zhǎng)呈單優(yōu)種群落特征，而當(dāng)?shù)刂参飬^(qū)植物主要以混生生長(zhǎng)，主要以當(dāng)?shù)刂参镏腥A蕨葉（Sinopteris albofusca）、扶桑（Hibiscus rosa-sinensis）、勒杜鵑（Bougainvillea spectabilis）、百喜草（Paspalum notatum）等為主。在研究區(qū)域內(nèi)，包括三裂葉蟛蜞菊群落內(nèi)和三裂葉蟛蜞菊群落外兩個(gè)區(qū)。群落內(nèi)以三裂葉蟛蜞菊為優(yōu)勢(shì)種群，覆蓋度達(dá)95%以上；群落外無三裂葉蟛蜞菊生長(zhǎng)，為當(dāng)?shù)刂参锘旌仙L(zhǎng)，地表植被蓋度40%～50%。

1.2 土壤采集與保存

2012年2月16日，在北京師范大學(xué)珠海分校校園內(nèi)選取三裂葉蟛蜞菊群落內(nèi)和三裂葉蟛蜞菊群落外兩個(gè)樣地，每個(gè)樣地面積約為15 m×15 m，兩個(gè)樣地間距離約為2 m，光照、溫度、土壤質(zhì)地等條件基本相同。在每個(gè)樣地內(nèi)選取3個(gè)小樣方，面積均為1.5 m×1.5 m，3個(gè)小樣方呈“品”字形排列。在每個(gè)小樣方內(nèi)采用五點(diǎn)取樣法用打孔器鉆取0～5 cm土層土壤，將5個(gè)土樣混勻作為一個(gè)土樣，即三裂葉蟛蜞菊群落內(nèi)與群落外均得到3個(gè)混合土樣。除去土樣中的植物殘根、碎石等雜物，裝入塑料袋，封口，并作好標(biāo)記帶回校工程技術(shù)學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室。取部分土壤樣品測(cè)定土壤含水量，土壤鮮樣用于測(cè)定微生物數(shù)量，風(fēng)干過篩后的土樣用于測(cè)定土壤pH。

1.3 分析方法

1.3.1 土壤中微生物類群的分析 采用稀釋平板法測(cè)定微生物數(shù)量。細(xì)菌培養(yǎng)采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，培養(yǎng)溫度為31 ℃，培養(yǎng)時(shí)間2 d；放線菌采用高氏1號(hào)培養(yǎng)基，培養(yǎng)溫度為28 ℃，培養(yǎng)時(shí)間7 d；真菌培養(yǎng)采用馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基，培養(yǎng)溫度為31 ℃，培養(yǎng)時(shí)間4 d。微生物計(jì)數(shù)以每克土壤中菌落數(shù)量（CFU/g）表示。

1.3.2 土壤pH的測(cè)定 土壤pH的測(cè)定選用PH6308型pH計(jì)，用1∶3水土比溶液測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

測(cè)定結(jié)果采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行One-way ANVOA方差分析，并進(jìn)行Duncan’s多重比較。pH與土壤微生物相關(guān)指標(biāo)相關(guān)性采用Pearson法分析。顯著性水平設(shè)置為0.05，圖表中數(shù)據(jù)均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 三裂葉蟛蜞菊入侵對(duì)土壤pH的影響

三裂葉蟛蜞菊群落內(nèi)土壤pH為5.95，顯著低于三裂葉蟛蜞菊群落外的土壤pH（6.68）（圖1），表明三裂葉蟛蜞菊根系分泌物中含有大量的酸性物質(zhì)，使土壤pH降低。

2.2 三裂葉蟛蜞菊入侵對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響

三裂葉蟛蜞菊群落內(nèi)與群落外之間微生物結(jié)構(gòu)組成存在明顯差異（圖2）。在三裂葉蟛蜞菊群落內(nèi)，細(xì)菌數(shù)量和放線菌數(shù)量顯著低于三裂葉蟛蜞菊群落外；真菌數(shù)量變化趨勢(shì)相反，表現(xiàn)為顯著升高。表明三裂葉蟛蜞菊的入侵不利于土壤中細(xì)菌和放線菌生長(zhǎng)，但有利于真菌生長(zhǎng)。

細(xì)菌數(shù)量/真菌數(shù)量（B/F值）和放線菌數(shù)量/真菌數(shù)量（A/F值）的大小能夠反映微生物群落組成結(jié)構(gòu)。三裂葉蟛蜞菊群落內(nèi)土壤B/F值和A/F值顯著低于三裂葉蟛蜞菊群落外（圖3），表明三裂葉蟛蜞菊的入侵對(duì)本地土壤微生物群落組成與結(jié)構(gòu)造成了巨大影響。

2.3 土壤微生物數(shù)量、B/F和A/F與pH之間的相關(guān)性

由表1可知，土壤中放線菌數(shù)量、B/F和A/F指標(biāo)與pH呈顯著正相關(guān)，細(xì)菌數(shù)量與pH呈極顯著正相關(guān)，而真菌數(shù)量與pH呈極顯著負(fù)相關(guān)。表明三裂葉蟛蜞菊入侵后，根部的分泌物降低了土壤pH，從而影響土壤中微生物種群數(shù)量以及種群結(jié)構(gòu)。

3 小結(jié)與討論

隨著對(duì)土壤微生態(tài)系統(tǒng)的深入研究，外來植物入侵對(duì)土壤環(huán)境的影響越來越得到中外學(xué)者的重視[12]。土壤pH作為評(píng)價(jià)土壤質(zhì)地的一個(gè)重要化學(xué)指標(biāo)，它的變化直接影響土壤礦物質(zhì)溶解、土壤中酶的有效活性、微生物活動(dòng)強(qiáng)度以及植物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收[13，14]。本研究中三裂葉蟛蜞菊群落內(nèi)土壤pH降低，表明三裂葉蟛蜞菊根系分泌的化感物質(zhì)為酸性。而酸性物質(zhì)能夠增強(qiáng)土壤磷的活化效應(yīng)[15]，三裂葉蟛蜞菊可能就是通過這種適應(yīng)性反應(yīng)，以這種吸收機(jī)制促進(jìn)土壤中某些難吸收成分轉(zhuǎn)化為自身容易吸收的成分，使其在生態(tài)系統(tǒng)中處于有利地位。

三裂葉蟛蜞菊的入侵不但改變了土壤pH，同時(shí)也影響了土壤中微生物的組成。土壤微生物參與土壤中生物化學(xué)反應(yīng)，在土壤能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮著重要的作用[16]。三裂葉蟛蜞菊入侵本地后，土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量降低，而真菌數(shù)量增加，使土壤呈現(xiàn)“真菌化”。一般認(rèn)為，土壤中細(xì)菌、放線菌數(shù)量的減少，真菌數(shù)量的增加是土壤質(zhì)量降低的表現(xiàn)。土壤質(zhì)量降低不利于其他植物在三裂葉蟛蜞菊群落內(nèi)生長(zhǎng)，但蟛蜞菊具有耐土壤貧瘠的特性，這可能是除了化感作用以外，三裂葉蟛蜞菊形成單優(yōu)種群落的另一重要原因。另外，真菌具有耐酸性特點(diǎn)，土壤真菌菌絲體粗大，可形成網(wǎng)狀物，通常能專一性結(jié)合植物根系。研究表明，植物與入侵地菌根真菌結(jié)合形成共生體，使寄主植物獲得更多的土壤養(yǎng)分，增加入侵力，有利于自身生長(zhǎng)，因此逐漸演替為單優(yōu)種群落[5]。

外來植物的入侵會(huì)在一定程度上改變本地原有的生態(tài)平衡。有研究證實(shí)，外來入侵植物可以改變?nèi)肭值赝寥赖膒H，進(jìn)而影響植物根系周圍微生物群落的組成[11，17，18]，并且土壤pH與土壤中微生物種群數(shù)量存在明顯的相關(guān)關(guān)系。三裂葉蟛蜞菊群落內(nèi)，土壤中細(xì)菌數(shù)量、放線菌數(shù)量、B/F和A/F指數(shù)均降低，而真菌數(shù)量顯著增加。通過相關(guān)性分析，土壤pH與土壤微生物種群數(shù)量之間存在明顯的相關(guān)性。放線菌數(shù)量、B/F和A/F指數(shù)與土壤pH呈顯著正相關(guān)（P<0.05），細(xì)菌總數(shù)與土壤pH呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），表明酸性環(huán)境不利于細(xì)菌和放線菌的生長(zhǎng)；真菌數(shù)量與土壤pH呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01），表明酸性環(huán)境有利于真菌生長(zhǎng)，這與以往的研究相吻合[19，20]。

外來入侵物種可以通過根部分泌化感物質(zhì)進(jìn)入土壤，通過直接或間接的方式改變土壤微生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而改變土壤微生物群落組成和功能，提高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[5，6]。目前，國內(nèi)外通過氣象色譜-質(zhì)譜連用等方法對(duì)三裂葉蟛蜞菊根系揮發(fā)油成分進(jìn)行測(cè)定，分離鑒定其化感物質(zhì)含有苯甲酸等有機(jī)酸，這些物質(zhì)可能導(dǎo)致三裂葉蟛蜞菊群落內(nèi)土壤pH降低[21]。而且鑒定的化感物質(zhì)還含有D-檸檬烯、2，6，6-三甲基[3，1，1]-2-庚烯等，這些物質(zhì)具有較強(qiáng)抑菌作用。三裂葉蟛蜞菊正是借助這種化感作用，不但可以抑制本地植物生長(zhǎng)，而且通過其具有抗本地病原菌的作用，成功入侵并形成單優(yōu)種群落[22，23]。

本研究采用微生物傳統(tǒng)的平板計(jì)數(shù)法，這種方法在分析土壤微生物結(jié)構(gòu)變化方面存在一定的局限性，因?yàn)橥寥乐幸淮蟛糠治⑸锓N類無法通過傳統(tǒng)方法進(jìn)行培養(yǎng)與分離，今后需從試驗(yàn)方法上加以改進(jìn)。同時(shí)，土壤酶活性和養(yǎng)分狀況與微生物的活動(dòng)存在緊密的聯(lián)系。要全面認(rèn)識(shí)三裂葉蟛蜞菊對(duì)土壤微生態(tài)環(huán)境的影響及其入侵機(jī)制，還需將土壤酶和養(yǎng)分作為研究的重點(diǎn)之一。

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