薇甘菊對入侵地植物群落及土壤理化性質的影響

摘要：在野外樣方調查和室內試驗分析的基礎上，通過測定物種多樣性指數與土壤理化性質指標，分析了雜草薇甘菊（Ｍｉｋａｉｎａ ｍｉｃｒａｎｔｈａ Ｈ． Ｂ． Ｋ．）對入侵地植物群落與土壤理化性質的影響。結果表明，薇甘菊入侵后明顯改變了入侵地的植物群落結構，使物種多樣性顯著降低；薇甘菊入侵顯著提高了土壤ｐＨ值、速效鉀含量以及土壤含水量，對土壤有機質和堿解氮等性質的影響不明顯。薇甘菊入侵后土壤養分含量增加，形成了對自身生長有利的土壤環境。

關鍵詞：入侵雜草；薇甘菊（Ｍｉｋａｉｎａ ｍｉｃｒａｎｔｈａ Ｈ． Ｂ． Ｋ．）；植物群落；土壤理化性質；生境

中圖分類號：Ｑ１４３文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）18－3711-03

Effects of Mikania micrantha on Plant Community and Physical-chemical Properties

of Soil

ＷＵ Ｓｈｕａｎｇ－ｔａｏ

（Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈａｎｓｈａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｏｚｈｏｕ ５２１０４１，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｍｉｋａｎｉａ ｍｉｃｒａｎｔｈａ ｏｎ ｐｌａｎｔ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ－ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｉｎ ｉｔｓ ｈａｂｉｔａｔ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｐｌｏｔｓ ａｎｄ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｖａｓｉｏｎ ｏｆ Ｍ. ｍｉｃｒａｎｔｈａ ｃｈａｎｇｅｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ａｎｄ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｉｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｐＨ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｋ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｗａｔｅｒ， ｗｈｉｌｅ ｈａｄ ｎｏ ｏｂｖｉｏｕｓｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ－ｈｙｄｒｏｌｙｚａｂｌｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ． Nutrition content in soil increased after the invasion， which could favor the growth of Ｍ. ｍｉｃｒａｎｔｈａ.

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｉｎｖａｓｉｖｅ ｗｅｅｄ； Ｍｉｋａｉｎａ ｍｉｃｒａｎｔｈａ Ｈ． Ｂ． Ｋ．； ｐｌａｎｔ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ； ｐｈｙｓｉｃａｌ－ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｏｉｌ； ｈａｂｉｔａｔ

入侵地是入侵植物繁衍生息的直接場所，入侵植物在與本地植物競爭水分、光、養分及生存的空間或釋放化感物質等過程中，可能改變土壤的有機質、有效營養成分、土壤生物組成及土壤的酶活性，引起入侵地生物群落及土壤理化性質的相應變化。因此，入侵植物與入侵生境的相互作用備受關注。

薇甘菊（Ｍｉｋａｉｎａ ｍｉｃｒａｎｔｈａ Ｈ． Ｂ． Ｋ．）屬菊科（Ｃｏｍｐｏｓｉｔａｅ）假澤蘭屬，原產于美洲［１，２］，目前成為廣布于我國華南地區的主要入侵雜草。薇甘菊在種間競爭中排擠當地植物，極易形成單優種群，表現出很強的競爭優勢，給粵東地區的農林業生產及自然生態系統造成嚴重威脅［３］，是國家環境保護部公布的首批入侵我國的外來物種之一。近年來，國內外針對薇甘菊的生物學特性、生物和化學防除等方面開展了大量研究工作［４－６］，而關于薇甘菊對入侵地生態系統影響的定量研究尚未見報道。研究選擇薇甘菊入侵的不同生境為試驗樣地，并以鄰近無薇甘菊入侵的地段作為對照，通過生態學調查和室內樣品測定，探討薇甘菊對入侵地植物群落及土壤理化性質的影響，可為全面評估薇甘菊入侵對入侵地生態系統功能、生物多樣性的影響提供試驗證據，且為進一步研究薇甘菊入侵的土壤微生物機制提供基礎資料。

１材料與方法

１．１材料

試驗樣地位于粵東潮州，屬南亞熱帶常綠闊葉林生態系統類型，海洋性東南季風氣候，年平均氣溫２１．４ ℃，年平均降水量１ ６８５．８ ｍｍ，日照充足。通過野外調查，確定將薇甘菊入侵的３個異質性生境作為試驗樣地，樣地基本概況如表１所示。以樣地內的植物群落為調查對象，通過樣方法對其進行生態學調查；對樣地內的土壤進行取樣，帶回實驗室測定其理化指標。

１．２研究方法

１．２．１取樣調查在野外調查的基礎上，分別確定不同生境的薇甘菊種群樣地３個，同時確定相同地段無薇甘菊分布的３個群落為試驗對照樣地；采用樣方法對薇甘菊入侵地的植物群落結構特征進行調查：每個樣方面積１００ ｍ２，在每個樣方的對角線上設置５個１ ｍ×１ ｍ 的小樣方進行灌木層和草本層調查統計，記錄其種類、株（叢）數、高度、蓋度等；對胸徑大于２ ｃｍ的木本進行每木調查，包括胸徑、冠幅及樹高等；藤本植物按樣方所有種類記錄。

１．２．２土樣的采集與保存在群落生態學調查之后，清除樣地地面植物和凋落物，用土鉆沿樣地對角線隨機鉆洞取０～１５ ｃｍ層的土樣，每個樣區鉆１６個洞混合為一個土樣，取土樣時避免陽光照射，去除石塊、植物根系和土壤動物等，置于聚乙烯袋中，立即帶回實驗室過孔徑為２ ｍｍ的篩，將過篩后的土樣分為２份：第一份用于土壤理化性質測定，室溫保存；第二份預備補充試驗。

１．２．３土樣的測定土壤ｐＨ值用電極法（ｐＨＳ－２５）測定，土壤懸濁液為水土質量比１．０∶２．５；土壤有機質和土壤速效鉀采用土壤養分測試儀（ＲＬ－２Ｆ智能電腦聯網兩用型）測定；土壤速效磷采用鉬銻抗比色法測定（紫外可見分光光度計，ＵＶ－４８０２Ｈ）測定；土壤堿解氮采用堿解擴散法測定。土壤含水量測定采用土壤烘干法：將采集的土壤于１０５℃烘干至恒重，稱烘干土重。

土壤含水量計算公式如下：

土壤含水量＝×１００％

１．２．４數據處理試驗數據處理及統計：采用豐富度指數、生物多樣性指數、群落相似性指數等生態學模型對試驗數據進行處理；采用ＳＰＳＳ統計軟件對各指標進行方差分析和相關性檢驗。

２結果與分析

２．１薇甘菊入侵后植物群落的變化

２．１．１樣地常見植物樣地中除薇甘菊外共有３０種植物，隸屬１８科２９屬，禾本科：水蔗草（Ａｐｌｕｄａ ｍｕｔｉｃａ Ｌ．）、牛筋草［Ｅｌｅｕｓｉｎｅ ｉｎｄｉｃａ （Ｌｉｎｎ．） Ｇａｅｒｔｎ］、竹節草［Ｃｈｒｙｓｏｐｏｇｏｎ ａｃｉｃｕｌａｔｕｓ（Ｒｅｔｚ）Ｔｒｉｎ．］；鴨跖草科：鴨跖草（Ｃｏｍｍｅｌｉｎａ ｃｏｍｍｕｎｉｓ Ｌ．）；旋花科：五爪金龍（Ｔｅｔｒａｓｔｉｇｍａ ｈｙｐｏｇｌａｕｃｕｍ Ｐｌａｎｃｈ）；大戟科：葉下珠（Ｐｈｙｌｌａｎｔｈｕｓ ｇｌａｕｃｕｓ Ｗａｌｌ）、烏桕［Ｓａｐｉｕｍ ｓｅｂｉｆｅｒｕｍ （Ｌｉｎｎ．） Ｒｏｘｂ］；莧科：空心蓮子草（Ｈｅｒｂａ ａｌｔｅｒｎａｎｔｈｅｒａｅ）；茜草科：頂湖耳草（Ｈｅｄｙｏｔｉｓ ｅｆｆｕｓａ Ｈａｎｃｅ）、百花蛇舌草（Ｈｅｄｙｏｔｉｓ ｄｉｆｆｕｓａ Ｗｉｌｌｄ）、雞矢藤（Ｈｅｒｂａ ｐａｅｄｅｒｉａｅ）；茄科：水茄（Ｓｏｌａｎｕｍ ｔｏｒｖｕｍ Ｓｗａｒｔｚ）；錦葵科：肖凡天花（Ｕｒｅｎａ ｌｏｂａｔａ Ｌ．）；含羞草科：含羞草（Ｍｉｍｏｓａ ｐｕｄｉｃａ Ｌｉｎｎ．）、簕仔樹（Ｍｉｍｏｓａ ｓｅｐｉａｒｉａ Ｂｅｎｔｈ）；蝶形花科：野苜蓿（Ｍｅｄｉｃａｇｏ ｆａｌｃａｔａ Ｌ．）、假地豆［Ｄｅｓｍｏｄｉｕｍ ｈｅｔｅｒｏｃａｒｐｕｍ （Ｌ．） Ｄ．Ｃ．］；莎草科：毛果珍珠茅（Ｓｃｌｅｒｉａ ｌｅｖｉｓ Ｒｅｔｚ．）、條穗莎草（Ｃａｒｅｘ ｎｅｍｏｓｔａｃｈｙｓ Ｓｔｅｕｄ）、水蜈蚣（Ｋｙｌｌｉｎｇａ ｂｒｅｖｉｆｏｌｉａ Ｒｏｔｔｂ）；蕁麻科：霧水葛［Ｐｏｕｚｏｌｚｉａ ｚｅｙｌａｎｉｃａ （Ｌ．） Ｂｅｎｎ．］；蓼科：扛板歸（Ｐｏｌｙｇｏｎｕｍ ｐｅｒｆｏｌｉａｔｕｍ Ｌ．）；菊科：山萵苣（Ｌａｃｔｕｃａ ｉｎｄｉｃａ Ｌ．）、小飛篷（Ｃｏｎｙｚａ ｃａｎａｄｅｎｓｉｓ（Ｌ．） Ｃｒｏｎｑ．）、下田菊（Ａｄｅｎｏｓｔｅｍｍａ ｌｅｖｅｎｉａ （Ｌ．） Ｏ．Ｋｔｚｅ）、蟛蜞菊（Ｗｅｄｅｌｉａ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｏｓｂ．）Ｍｅｒｒ．）；無患子科：龍眼（Ｄｉｍｏｃａｒｐｕｓ ｌｏｎｇｇａｎａ Ｌｏｕｒ．）；烏毛蕨科：烏毛蕨（Ｂｌｅｃｈｎｕｍ ｏｒｉｅｎｔａｌｅ Ｌ．）；海金沙科：海金沙［Ｌｙｇｏｄｉｕｍ ｊａｐｏｎｉｃｕｍ （Ｔｈｕｎｂ．） Ｓｗ．］；樟科：陰香［Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍ ｂｕｒｍａｎｎｉｉ （Ｃ．Ｇ．＆Ｔｈ．Ｎｅｅｓ） Ｂｌ．］。

２．１．２樣地植物群落物種多樣性特征對樣地中植物群落進行物種多樣性分析，結果如表２所示。由表２可知，各樣地處理組Ｄ值和Ｈ值均低于對照組。樣地Ａ和Ｂ中，處理組和對照組的Ｄ值和Ｈ值差異均達到顯著水平；樣地Ｃ中，處理組和對照組的Ｄ值和Ｈ值均達到極顯著（Ｐ＜０．０１）水平。野外調查發現，薇甘菊攀緣、繚繞于其他植物之上生長并很快將該植物覆蓋，因阻擋光照而影響其他植物生長甚至造成死亡。薇甘菊對樣地中的植被造成嚴重危害，喬木和灌木被覆蓋以至枯死，導致樣方內物種多樣性降低，顯著低于對照組。

２．２薇甘菊對土壤理化性質的影響

通過測定土壤的ｐＨ值、有機質含量、速效鉀、速效磷和堿解氮，考察薇甘菊對入侵地土壤理化性質的影響，結果如表３所示。由表３可知，各樣地中，處理組ｐＨ值顯著高于對照組，處理組速效鉀含量極顯著高于對照組，說明薇甘菊入侵明顯提高了樣地土壤的ｐＨ值和速效鉀含量。另外，處理組速效磷含量極顯著或顯著低于對照組，表明薇甘菊入侵明顯降低了樣地土壤的速效磷含量。處理組含水量（除了Ｂ樣地）極顯著高于對照組，而有機質含量和堿解氮含量在各樣地處理組和對照組沒有明顯的規律性，由此認為薇甘菊入侵對于有機質含量、堿解氮含量和密度等性質的影響并沒有表現出明顯的相關規律。

３討論

通過對薇甘菊入侵后植物群落物種多樣性的比較，發現薇甘菊入侵后明顯改變了入侵地的植物群落結構，降低了物種多樣性。牛紅榜等［７］研究發現入侵植物可以改變土壤微生物群落，加速土壤養分循環，增強入侵植物的養分吸收，進而促進其生長、競爭和擴張。薇甘菊在廣東沿海地區迅速蔓延，影響本地種的生長和種群的更新，從而對入侵地生態系統產生嚴重破壞，顯著降低了當地的物種多樣性，成為名副其實的頭號生物殺手。

在研究中，薇甘菊入侵顯著提高了速效鉀的含量和土壤含水量，降低了速效磷含量，而對土壤有機質和堿解氮等性質的影響不明顯。薇甘菊在入侵地生長迅速，生物量大，從理論上來說將消耗大量的土壤養分，造成土壤營養成分流失，但試驗結果發現薇甘菊的生長能有效提高土壤中的鉀含量，這可能與土壤微生物群落變化有關，特別是增加了與土壤養分代謝密切相關的土壤微生物生理功能類群的數量，提高了土壤中植物可直接利用的養分水平［７，８］。李鈞敏等［９，１０］發現入侵植物可以通過其凋落物、根系分泌物等顯著提高土壤的微生物生物量，改變土壤酶活性，影響土壤微生物功能及營養循環，改變土壤特性，提高了植物可以吸收利用的土壤養分含量。薇甘菊群落下土壤的ｐＨ值升高，這可能是因為凋落物分解產生的酸性物質較少。同時，ｐＨ值升高能避免土壤過度酸化，從而使得土壤理化性質保持良好狀態，有利于薇甘菊對土壤養分的吸收。入侵植物對土壤微生物群落及土壤養分的影響，創造了對自身生長、競爭有利的土壤環境，這可能是薇甘菊能快速擴張和成功入侵的原因之一。

參考文獻：

［１］ 張友勝，呂俊峰．外來入侵植物與生態安全［Ｊ］．廣東農業科學，２００７（１２）：９０－９３．

［２］ 董原，陳韋，趙永旭，等．入侵我國幾種外來雜草的化感作用及利用展望［Ｊ］．安徽農學通報，２００７，１３（５）：２４－２６．

［３］ 馮惠玲，曹洪麟，梁曉東，等．薇甘菊在廣東的分布與危害［Ｊ］．熱帶亞熱帶植物學報，２００２（３）：２６３－２７０．

［４］ 邵華，彭少麟，張弛，等．薇甘菊的化感作用研究［Ｊ］．生態學雜志，２００３，２２（５）：６２－６５．

［５］ 馬玲，強勝．外來入侵雜草薇甘菊的研究進展［Ｊ］．雜草科學，２００６（１）：５５－５９．

［６］ 梁素蓮．薇甘菊的生物學特性及防治方法探討［Ｊ］．防護林科技，２００９，１（１）：９３－９５．

［７］ 牛紅榜，劉萬學，萬方浩． 紫莖澤蘭（Ａｇｅｒａｔｉｎａ ａｄｅｎｏｐｈｏｒａ）入侵對土壤微生物群落和理化性質的影響［Ｊ］．生態學報，２００７，２７（７）：３０５１－３０６０．

［８］ 劉潮，馮玉龍，田耀華．紫莖澤蘭入侵對土壤酶活性和理化因子的影響［Ｊ］．植物研究，２００７，２７（６）：７２９－７３５．

［９］ 李鈞敏，鐘章成，董鳴．田野菟絲子（Ｃｕｓｃｕｔａ ｃａｍｐｅｓｔｒｉｓ）寄生對薇甘菊（Ｍｉｋａｎｉａ ｍｉｃｒａｎｔｈａ）入侵群落土壤微生物生物量和酶活性的影響［Ｊ］．生態學報，２００８，２８（２）：８６８－８７６．

［１０］ 陸建忠，裘偉，陳家寬，等．入侵種加拿大一枝黃花對土壤特性的影響［Ｊ］．生物多樣性，２００５，１３（４）：３４７－３５６．