三裂叶蟛蜞菊入侵对土壤微生物和PH的影响

摘要：为了探究三裂叶蟛蜞菊（Wedelia trilobata）入侵对土壤微生物和pH的影响，比较了三裂叶蟛蜞菊群落内和群落外土壤细菌、放线菌和真菌的数量以及土壤pH。结果表明，与三裂叶蟛蜞菊群落外相比，群落内土壤中细菌数量、放线菌数量、细菌/真菌（B/F值）及放线菌/真菌（A/F值）均显著降低，真菌数量却显著升高。三裂叶蟛蜞菊群落内土壤放线菌数量、B/F值及A/F值与土壤pH呈显著正相关，细菌总数与土壤pH呈极显著正相关，真菌数量却与土壤pH呈极显著负相关。三裂叶蟛蜞菊的入侵导致土壤发生“真菌化”，显示土壤质量下降，可能是三裂叶蟛蜞菊形成单优群落的原因之一。

关键词：三裂叶蟛蜞菊（Wedelia trilobata）；土壤；微生物；pH

中图分类号：S154 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）11-2543-04

目前，入侵我国的外来植物共计188种，种数最多的为菊科植物，约50种[1]。入侵菊科植物中，危害较大的有紫茎泽兰（Ageratina adenophora）、黄顶菊（Flaveri abidentis）、薇甘菊（Mikania micrantha）以及三裂叶蟛蜞菊（Wedelia trilobata）等。外来植物到达新的环境后，通过与本地植物竞争各种资源，抑制本地植物生长，并逐渐发展为单优种群落，严重影响原有地区的物种多样性[2]。三裂叶蟛蜞菊原产于南美洲及中美洲地区，其环境适应性强，繁殖快，最初是以绿化环境、恢复裸地为目的引进我国，入侵后迅速侵占草地和路边空地，影响当地植物生长，形成单优群落，表现出极强的竞争能力，给当地农、林、牧、渔等产业造成了严重的经济损失及破坏[3]。到目前为止，关于三裂叶蟛蜞菊的研究主要集中在其对杂草和作物化感作用方面[4-9]。

近年来，已有学者开始关注外来入侵植物对土壤微生态环境的影响。李伟华等[10]研究认为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显著正相关。牛红榜等[11]研究证实紫茎泽兰的入侵导致土壤微生态结构出现明显变化，细菌、放线菌含量降低；真菌含量显著增高，微生物群落数量与土壤pH之间存在明显相关性，并且土壤微生物类群的变化与植物可吸收养分的变化显著相关。这些研究表明，外来入侵植物对土壤微生态环境造成了很大的影响。但三裂叶蟛蜞菊作为华南地区主要外来入侵的菊科植物，其对土壤微生物群落结构和土壤pH有何影响尚未见报道。

本研究通过研究三裂叶蟛蜞菊群落内与群落外土壤细菌、真菌、放线菌菌落数量和土壤pH等指标，旨在确定三裂叶蟛蜞菊入侵对土壤的影响程度，并对三裂叶蟛蜞菊的治理工作提供了一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域自然情况

研究区域位于广东省珠海市北京师范大学珠海分校校园内，属亚热带季风气候，雨量充沛，气候宜人。年平均气温22.3 ℃，最低气温2.5 ℃，年降雨量为1 770～2 300 mm，年平均相对湿度79%。校园绿化率较高，土壤类型为红壤，土质相对均匀，生境差异较小。三裂叶蟛蜞菊生长呈单优种群落特征，而当地植物区植物主要以混生生长，主要以当地植物中华蕨叶（Sinopteris albofusca）、扶桑（Hibiscus rosa-sinensis）、勒杜鹃（Bougainvillea spectabilis）、百喜草（Paspalum notatum）等为主。在研究区域内，包括三裂叶蟛蜞菊群落内和三裂叶蟛蜞菊群落外两个区。群落内以三裂叶蟛蜞菊为优势种群，覆盖度达95%以上；群落外无三裂叶蟛蜞菊生长，为当地植物混合生长，地表植被盖度40%～50%。

1.2 土壤采集与保存

2012年2月16日，在北京师范大学珠海分校校园内选取三裂叶蟛蜞菊群落内和三裂叶蟛蜞菊群落外两个样地，每个样地面积约为15 m×15 m，两个样地间距离约为2 m，光照、温度、土壤质地等条件基本相同。在每个样地内选取3个小样方，面积均为1.5 m×1.5 m，3个小样方呈“品”字形排列。在每个小样方内采用五点取样法用打孔器钻取0～5 cm土层土壤，将5个土样混匀作为一个土样，即三裂叶蟛蜞菊群落内与群落外均得到3个混合土样。除去土样中的植物残根、碎石等杂物，装入塑料袋，封口，并作好标记带回校工程技术学院微生物实验室。取部分土壤样品测定土壤含水量，土壤鲜样用于测定微生物数量，风干过筛后的土样用于测定土壤pH。

1.3 分析方法

1.3.1 土壤中微生物类群的分析 采用稀释平板法测定微生物数量。细菌培养采用牛肉膏蛋白胨培养基，培养温度为31 ℃，培养时间2 d；放线菌采用高氏1号培养基，培养温度为28 ℃，培养时间7 d；真菌培养采用马铃薯葡萄糖培养基，培养温度为31 ℃，培养时间4 d。微生物计数以每克土壤中菌落数量（CFU/g）表示。

1.3.2 土壤pH的测定 土壤pH的测定选用PH6308型pH计，用1∶3水土比溶液测定。

1.4 数据分析

测定结果采用SPSS18.0统计软件进行One-way ANVOA方差分析，并进行Duncan’s多重比较。pH与土壤微生物相关指标相关性采用Pearson法分析。显著性水平设置为0.05，图表中数据均用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 三裂叶蟛蜞菊入侵对土壤pH的影响

三裂叶蟛蜞菊群落内土壤pH为5.95，显著低于三裂叶蟛蜞菊群落外的土壤pH（6.68）（图1），表明三裂叶蟛蜞菊根系分泌物中含有大量的酸性物质，使土壤pH降低。

2.2 三裂叶蟛蜞菊入侵对土壤微生物数量的影响

三裂叶蟛蜞菊群落内与群落外之间微生物结构组成存在明显差异（图2）。在三裂叶蟛蜞菊群落内，细菌数量和放线菌数量显著低于三裂叶蟛蜞菊群落外；真菌数量变化趋势相反，表现为显著升高。表明三裂叶蟛蜞菊的入侵不利于土壤中细菌和放线菌生长，但有利于真菌生长。

细菌数量/真菌数量（B/F值）和放线菌数量/真菌数量（A/F值）的大小能够反映微生物群落组成结构。三裂叶蟛蜞菊群落内土壤B/F值和A/F值显著低于三裂叶蟛蜞菊群落外（图3），表明三裂叶蟛蜞菊的入侵对本地土壤微生物群落组成与结构造成了巨大影响。

2.3 土壤微生物数量、B/F和A/F与pH之间的相关性

由表1可知，土壤中放线菌数量、B/F和A/F指标与pH呈显著正相关，细菌数量与pH呈极显著正相关，而真菌数量与pH呈极显著负相关。表明三裂叶蟛蜞菊入侵后，根部的分泌物降低了土壤pH，从而影响土壤中微生物种群数量以及种群结构。

3 小结与讨论

随着对土壤微生态系统的深入研究，外来植物入侵对土壤环境的影响越来越得到中外学者的重视[12]。土壤pH作为评价土壤质地的一个重要化学指标，它的变化直接影响土壤矿物质溶解、土壤中酶的有效活性、微生物活动强度以及植物对土壤养分的吸收[13，14]。本研究中三裂叶蟛蜞菊群落内土壤pH降低，表明三裂叶蟛蜞菊根系分泌的化感物质为酸性。而酸性物质能够增强土壤磷的活化效应[15]，三裂叶蟛蜞菊可能就是通过这种适应性反应，以这种吸收机制促进土壤中某些难吸收成分转化为自身容易吸收的成分，使其在生态系统中处于有利地位。

三裂叶蟛蜞菊的入侵不但改变了土壤pH，同时也影响了土壤中微生物的组成。土壤微生物参与土壤中生物化学反应，在土壤能量流动和物质循环中发挥着重要的作用[16]。三裂叶蟛蜞菊入侵本地后，土壤细菌、放线菌数量降低，而真菌数量增加，使土壤呈现“真菌化”。一般认为，土壤中细菌、放线菌数量的减少，真菌数量的增加是土壤质量降低的表现。土壤质量降低不利于其他植物在三裂叶蟛蜞菊群落内生长，但蟛蜞菊具有耐土壤贫瘠的特性，这可能是除了化感作用以外，三裂叶蟛蜞菊形成单优种群落的另一重要原因。另外，真菌具有耐酸性特点，土壤真菌菌丝体粗大，可形成网状物，通常能专一性结合植物根系。研究表明，植物与入侵地菌根真菌结合形成共生体，使寄主植物获得更多的土壤养分，增加入侵力，有利于自身生长，因此逐渐演替为单优种群落[5]。

外来植物的入侵会在一定程度上改变本地原有的生态平衡。有研究证实，外来入侵植物可以改变入侵地土壤的pH，进而影响植物根系周围微生物群落的组成[11，17，18]，并且土壤pH与土壤中微生物种群数量存在明显的相关关系。三裂叶蟛蜞菊群落内，土壤中细菌数量、放线菌数量、B/F和A/F指数均降低，而真菌数量显著增加。通过相关性分析，土壤pH与土壤微生物种群数量之间存在明显的相关性。放线菌数量、B/F和A/F指数与土壤pH呈显著正相关（P

外来入侵物种可以通过根部分泌化感物质进入土壤，通过直接或间接的方式改变土壤微生态环境，进而改变土壤微生物群落组成和功能，提高竞争优势[5，6]。目前，国内外通过气象色谱-质谱连用等方法对三裂叶蟛蜞菊根系挥发油成分进行测定，分离鉴定其化感物质含有苯甲酸等有机酸，这些物质可能导致三裂叶蟛蜞菊群落内土壤pH降低[21]。而且鉴定的化感物质还含有D-柠檬烯、2，6，6-三甲基[3，1，1]-2-庚烯等，这些物质具有较强抑菌作用。三裂叶蟛蜞菊正是借助这种化感作用，不但可以抑制本地植物生长，而且通过其具有抗本地病原菌的作用，成功入侵并形成单优种群落[22，23]。

本研究采用微生物传统的平板计数法，这种方法在分析土壤微生物结构变化方面存在一定的局限性，因为土壤中一大部分微生物种类无法通过传统方法进行培养与分离，今后需从试验方法上加以改进。同时，土壤酶活性和养分状况与微生物的活动存在紧密的联系。要全面认识三裂叶蟛蜞菊对土壤微生态环境的影响及其入侵机制，还需将土壤酶和养分作为研究的重点之一。

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