外来植物入侵对乡土植物土壤氮素及其代谢酶活性的影响

摘要

[目的]探究外来植物入侵对乡土植物土壤氮素及其代谢酶活性的影响的微生物学机制,为中国入侵植物的有效防治和生态管理提供科学依据。[方法]采用田间小区控制试验,通过连续5 a的观测,研究了4种外来入侵植物(独行菜、紫茎泽兰、小飞蓬和黄顶菊)和乡土植物矮牵牛(对照)土壤氮素、酶活性及微生物学特征。[结果]①植物入侵降低了叶片、茎和根氮含量,其大小依次表现为:矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>黄顶菊>小飞蓬;②植物入侵降低了土壤氮素含量(包括全氮、硝态氮、铵态氮),其大小依次表现为:矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>小飞蓬>黄顶菊;而土壤pH值呈相反的变化趋势,植物入侵增加了土壤pH值。③不同入侵植物土壤蛋白酶、脲酶和硝酸还原酶活性表现出一致的变化趋势,其中土壤蛋白酶大小依次表现为:矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>小飞蓬>黄顶菊,矮牵牛、紫茎泽兰、独行菜显著高于小飞蓬和黄顶菊(p<0.05),小飞蓬和黄顶菊差异不显著(p>0.05)。④不同入侵植物土壤微生物量碳和氮表现出一致的变化趋势,其中土壤微生物量碳和氮大小依次表现为:矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>小飞蓬>黄顶菊,矮牵牛、紫茎泽兰、独行菜显著高于小飞蓬和黄顶菊(p<0.05),土壤微生物量磷大小依次表现为:矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>小飞蓬>黄顶菊,不同植物差异均不显著(p>0.05)。⑤主成分分析结果表明,土壤硝态氮、铵态氮和pH值是入侵植物主要影响因子。[结论]不同入侵植物可以改变土壤氮素形态、酶活性和微生物特征,较强的氮素同化能力与加速土壤氮素的转化可能是植物成功入侵的重要机制之一。