入侵植物化感作用對(duì)土壤微生物及周圍植物的影響研究.pdf

1、外來(lái)植物入侵對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大威脅，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有?、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了巨大的損失。以植物的化感作用為基礎(chǔ)的“新奇武器”假說(shuō)是植物入侵的重要機(jī)制之一，近年來(lái)引起了廣泛關(guān)注，雖然許多學(xué)者作了大量的工作，但到目前為止，還有一些關(guān)鍵問(wèn)題沒(méi)有得到解決，如外來(lái)植物是如何通過(guò)化感作用影響周圍植物生長(zhǎng)的，是直接的影響還是通過(guò)改變土壤環(huán)境，亦或是通過(guò)其它途徑，從而間接影響。本論文從土壤微生物群落水平研究了入侵植物根提

2、取液的化感作用，探討了入侵植物根分泌物對(duì)周圍植物生長(zhǎng)的影響，并比較了這種影響的生物地理差異。此外，外來(lái)植物若依賴“新奇武器”而成功入侵，那么則應(yīng)該出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：在入侵地的同一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，入侵植物比當(dāng)?shù)氐谋镜刂参锏幕凶饔靡獜?qiáng)。然而，就我們所知，至今未有研究比較在入侵地同一生態(tài)系統(tǒng)中的外來(lái)入侵種和當(dāng)?shù)胤N的化感強(qiáng)弱。本論文亦對(duì)此進(jìn)行了研究。 本論文以原產(chǎn)中南美洲，入侵我國(guó)華南地區(qū)的薇甘菊（Mikania micrantha)為

3、實(shí)驗(yàn)材料，以萵苣、白菜和蘿卜為受體植物，檢測(cè)其根乙酸乙脂提取液的化感強(qiáng)度。用薇甘菊根乙酸乙脂提取液處理土壤，培養(yǎng)得微生物，采用磷脂脂肪酸（PLFA)譜圖分析方法，研究了該提取液對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響。以原產(chǎn)歐亞，入侵北美的俄羅斯矢車菊（Acroptilon repens)為實(shí)驗(yàn)材料，直接收集其培養(yǎng)植株的根分泌液，并噴施于9對(duì)歐亞和北美本地植物，比較研究了俄羅斯矢車菊的根際化感作用對(duì)歐亞原產(chǎn)地以及北美入侵地本地植物的影響。在美西北半干

4、旱灌草生態(tài)系統(tǒng)中，以入侵植物俄羅斯矢車菊（A．repens)和斑點(diǎn)矢車菊（Centaurea maculosa)，本地植物Pseudoreogneria spicata，Erigeron composites，Achillea millefolia，Artemisia drancunculus以及Zigadenus elegans的離體根為研究材料，使用擬南芥為受試植物，比較了入侵地同一生態(tài)系統(tǒng)中入侵植物與本地植物之間的根化感作用。

5、 主要研究結(jié)果如下： （1)原產(chǎn)南美洲的薇甘菊在我國(guó)華南地區(qū)成功入侵與其化感作用有一定的關(guān)系。在濃度達(dá)到化感作用的常用檢測(cè)濃度時(shí)（0.05g dw/ml)，薇甘菊根乙酸乙酯提取物對(duì)蘿卜、萵苣以及白菜萌發(fā)率均有顯著的抑制作用，對(duì)萵苣和白菜的芽長(zhǎng)有顯著的抑制作用，對(duì)萵苣的根長(zhǎng)具有顯著的抑制作用。 （2)在相同濃度下，薇甘菊根提取液引起了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的顯著變化。薇甘菊根提取液能增加土壤微生物的生物量，其中4種單

6、體PLFA增加顯著，分別為a15:0a、16:0、18:2ω6，9和18:1ω9，其中a15:0a為細(xì)菌標(biāo)志性PLFA，后三種均為真菌標(biāo)志性PLFA。按微生物分類組成來(lái)看，薇甘菊根提取液顯著增加了真菌PLFA，也增加土壤中真菌與細(xì)菌的比例，這一比值在對(duì)照中為32:49，處理則為53:33；分析表明土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化。 （3)原產(chǎn)歐亞的俄羅斯矢車菊在北美地區(qū)形成了大量的單優(yōu)群落，這種強(qiáng)烈抑制周圍植物生長(zhǎng)的現(xiàn)象可能

7、與其根部化感作用相關(guān)。其根分泌物對(duì)受試植物的影響具有種特異性，顯著抑制了兩種北美植物（Koeleria macrantha、Vulpia octoflora)的生長(zhǎng)，而顯著促進(jìn)了一種歐亞植物（Cichorium intybus)的生長(zhǎng)?？傮w而言，俄羅斯矢車菊對(duì)北美植物和歐亞植物的生長(zhǎng)影響差異顯著。 （4)同一生態(tài)系統(tǒng)中的入侵植物的根對(duì)擬南芥萌發(fā)的抑制（32.8±4.1％)明顯大于本地植物的根對(duì)擬南芥的抑制（11.9±2.0％)

8、。具體到每個(gè)物種，本地種除P.spicata（該地區(qū)優(yōu)勢(shì)種)根處理的擬南芥的萌發(fā)率顯著低于對(duì)照、低于E.composites以及A．millefolia，其它本地植物之間、本地植物和對(duì)照之間并沒(méi)有顯著差別；俄羅斯矢車菊處理的擬南芥種子與對(duì)照，E．composites以及A.millefolia差異顯著；斑點(diǎn)矢車菊根處理的擬南芥種子萌發(fā)與對(duì)照、所有5種本地植物差異顯著。對(duì)擬南芥的致死率則是入侵植物的根處理大于本地植物的根處理，大于對(duì)照?？?/p>