滋生雞眼草對(duì)馬尼拉草坪土壤理化性質(zhì)的影響

摘要：分析了滋生雞眼草[Kummerowia striata （Thunb.） Schindl.]前后馬尼拉草[Zoysiarass matrella （L.） Merr.]坪土壤理化性質(zhì)的變化。結(jié)果表明，滋生雞眼草后土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著增加（P<0.05），土壤pH及全氮、水解氮、硝態(tài)氮、有效磷含量均極顯著增加（P<0.01），土壤速效鉀含量則因不同采樣區(qū)而有差異。相關(guān)性分析顯示不同土壤理化性質(zhì)間存在不同的相關(guān)性。主成分分析顯示土壤理化性質(zhì)的變化對(duì)雞眼草在與馬尼拉草的競(jìng)爭(zhēng)方面起到了較大的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：馬尼拉草[Zoysiarass matrella （L.） Merr.]；雞眼草[Kummerowia striata （Thunb.） Schindl.]；土壤理化性質(zhì)；相關(guān)性分析；主成分分析

中圖分類號(hào)：S141.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）23-5738-03

馬尼拉草[Zoysiarass matrella （L.）Merr.]為禾本科結(jié)縷草屬多年生草本植物，學(xué)名溝葉結(jié)縷草，原產(chǎn)于臺(tái)灣、廣東、海南等地，生于海岸沙地上，亞洲和大洋洲的熱帶地區(qū)也有分布。該草種葉細(xì)、色綠、草層密集而無(wú)叢狀草丘突起，且適應(yīng)地區(qū)廣，耐旱、耐寒、耐貧瘠、耐鹽堿、耐陰，根莖發(fā)達(dá)，成坪能力強(qiáng)，抗病蟲害，對(duì)管理水平要求不高，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，被廣泛用于景點(diǎn)綠化、休憩廣場(chǎng)和高級(jí)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的草坪建植[1]。

同其他草坪植物一樣，雜草也困擾了馬尼拉草坪的發(fā)展，雞眼草[Kummerowia striata （Thunb.） Schindl.]就是其中危害較大的一種[2-5]。雞眼草始載于《救荒本草》，稱作掐不齊，又名人字草、老鴉須、鋪地錦、螞蟻骨頭草等，為豆科（Leguminosae）一年生草本植物。在中國(guó)主要分布于東北各省以及河北、山東、江蘇、湖北、湖南、福建、廣東、云南、貴州、四川等省，日本、朝鮮和俄羅斯遠(yuǎn)東分布較普遍，越南及北美洲也有分布，生態(tài)適應(yīng)性很強(qiáng)[6]。觀察發(fā)現(xiàn)湖北省咸寧市馬尼拉草坪滋生雞眼草后往往造成局部草坪草死亡，大片草坪退化，對(duì)馬尼拉草坪構(gòu)成了較大的威脅。如何減輕雞眼草的危害，保持馬尼拉草坪欣欣向榮的狀態(tài)對(duì)于提高馬尼拉草坪的品質(zhì)和觀賞價(jià)值將具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。目前對(duì)馬尼拉草坪滋生雞眼草后對(duì)土壤的影響所知甚少，筆者擬通過研究滋生雞眼草前后馬尼拉草坪土壤理化性質(zhì)的變化，并分析這些理化性質(zhì)之間的相關(guān)性，同時(shí)對(duì)以上變化進(jìn)行主成分分析，以了解其滋生的土壤理化原因，為馬尼拉草坪中雞眼草的防治提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

馬尼拉草坪是華中地區(qū)的當(dāng)家草坪。大面積種植馬尼拉草的主要是園林部門、賓館、學(xué)校，自然情況下園林部門和賓館的管理較為規(guī)范，校園內(nèi)的管理相對(duì)較為粗放。為最大可能地比較自然狀態(tài)下雞眼草入侵對(duì)馬尼拉草坪的影響，分別選擇了鄂南高級(jí)中學(xué)、湖北科技學(xué)院、咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院為3個(gè)采樣區(qū)（表1），其地理位置為114.27°E、29.90°N。咸寧市屬亞熱帶季風(fēng)（濕潤(rùn)）氣候，四季分明；年均氣溫為15.8～17.5 ℃，年平均降雨量為1 150～1 450 mm，且較為集中。各采樣區(qū)土壤均為紅壤。參照NY/T 1121.1-2006中土壤樣品的采集、處理和貯存的方法于2010年7月分別在雞眼草單一群落區(qū)和馬尼拉草坪區(qū)按五點(diǎn)采樣法采樣，采樣深度為0～15 cm，5個(gè)點(diǎn)的土樣合并混合均勻后約為1 kg。將土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室馬上風(fēng)干，過2 mm篩子。

1.2 方法

土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定采用重鉻酸鉀外加熱法（NY/T 1121.6-2006），土壤全氮的測(cè)定采用半微量凱氏定氮法（LY/T 1228-1999），土壤水解氮的測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法（LY/T 1229-1999），土壤硝態(tài)氮的測(cè)定參照硝酸試粉法[7]，pH的測(cè)定采用酸度計(jì)法（NY/T 1121.2-2006），土壤速效磷（含量以P2O5計(jì)）的測(cè)定采用鉬銻抗比色法（NY/T 1121.7-2006），土壤速效鉀（含量以K2O計(jì)）的測(cè)定采用四苯硼鈉比濁法[8]。

主要儀器：KDN04-Ⅲ型定氮儀（上海纖檢儀器有限公司）、S22pc型可見分光光度計(jì)（上海棱光技術(shù)有限公司）、pHs-3c型酸度計(jì)（上海理達(dá)儀器廠）等。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件處理，方差分析、相關(guān)性分析及主成分分析采用DPS V6.55軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 滋生雞眼草對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

滋生雞眼草引起草坪土壤理化性質(zhì)的變化見表2。由表2可知，滋生雞眼草后全氮、水解氮、硝態(tài)氮、有效磷的含量及pH均極顯著增加；咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院采樣區(qū)有機(jī)質(zhì)含量極顯著增加，其他兩地顯著增加；有的采樣區(qū)土壤速效鉀的含量極顯著增加，有的則極顯著減少。

滋生雞眼草后，所有樣地有機(jī)質(zhì)含量均顯著增加的原因可能主要是由于滋生雞眼草后導(dǎo)致了馬尼拉草的死亡，而馬尼拉為禾本科草本植物，其生物量較大，該植物死亡后殘?bào)w在土壤表層逐漸被微生物分解而成為土壤中有機(jī)質(zhì)的主要來(lái)源。

土壤全氮的極顯著增加主要來(lái)自兩個(gè)方面。一方面是由于雞眼草為豆科一年生草本植物（已有學(xué)者從雞眼草中分離出根瘤菌并將其歸為一個(gè)新的類群[9]），具有自身固氮的能力；另一方面土壤有機(jī)質(zhì)的含量也與氮的含量呈正相關(guān)[8]，因此土壤全氮含量極顯著增加。

含氮有機(jī)質(zhì)首先被微生物分解并釋放出氨態(tài)氮，固氮植物也可將自身多余的氮素釋放到土壤中（主要是氨基氮），在通氣良好的情況下（草坪絕大多數(shù)情況下通氣都是良好的）氨態(tài)氮在微生物的作用下被氧化成硝態(tài)氮，因此土壤水解氮、硝態(tài)氮增加極顯著。

由于固氮植物釋放到土壤中的氮素多為氨基氮，而所有采樣區(qū)均為紅壤，因此土壤pH均極顯著增加。一般pH在6～7時(shí)磷素有效性最高[8]。由于所有采樣區(qū)均為酸性至弱酸性土壤，而滋生雞眼草后土壤pH均顯著增大，且均在7以內(nèi)，因此土壤有效磷的含量顯著增加。

土壤中的鉀大部分是以難溶的礦物形態(tài)存在，即速效鉀的含量與土壤母質(zhì)等因素關(guān)系較大，因此滋生雞眼草后不同采樣區(qū)的鉀含量變化因其所處位置不同而有差異，沒有明顯的規(guī)律。

2.2 滋生雞眼草后土壤理化性質(zhì)間的相關(guān)性分析

滋生雞眼草后土壤理化性質(zhì)間的相關(guān)性分析見表3。由表3可知，在本研究中pH（在弱酸性條件下）與土壤有效磷含量為極顯著的正相關(guān)；全氮含量、水解氮含量、硝態(tài)氮含量三者間均為極顯著正相關(guān)，有機(jī)質(zhì)與全氮含量及與水解氮含量均為顯著正相關(guān)，這些結(jié)果與前面的分析一致。pH與有機(jī)質(zhì)含量為顯著負(fù)相關(guān)，可能是pH直接影響了有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的主體——土壤微生物的活性的緣故[10]；有機(jī)質(zhì)含量與速效鉀含量為極顯著正相關(guān)，其可能的原因是有機(jī)質(zhì)可促進(jìn)土壤母質(zhì)中鉀的釋放；pH與速效鉀含量為極顯著負(fù)相關(guān)，則可能是pH影響到了有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

2.3 主成分分析

馬尼拉草坪滋生雞眼草后各采樣區(qū)理化性質(zhì)主成分分析的結(jié)果見圖1。由圖1可知，滋生雞眼草后各采樣區(qū)第一主成分和第二主成分相對(duì)于原樣地的馬尼拉草坪來(lái)說(shuō)都要大。所有的雞眼草植被區(qū)第一主成分的值都集中在正數(shù)區(qū)，pH、全氮、水解氮、硝態(tài)氮和有效磷對(duì)它的影響比較大，而各采樣區(qū)中對(duì)照的馬尼拉草坪的第一主成分都在負(fù)數(shù)區(qū)。有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮和速效鉀對(duì)第二主成分的影響較大。主成分分析的結(jié)果也顯示了在雞眼草與馬尼拉草的競(jìng)爭(zhēng)中，土壤理化性質(zhì)的變化在其中起到了重要的作用。

3 小結(jié)與討論

雜草（如雞眼草）對(duì)草坪（如馬尼拉草坪）來(lái)說(shuō)屬于一種入侵物種，因此草坪滋生雜草的過程就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)與外來(lái)植物的入侵過程相似。養(yǎng)分的獲得對(duì)入侵植物的生長(zhǎng)、擴(kuò)張有決定作用，入侵植物對(duì)土壤養(yǎng)分的影響可能與其養(yǎng)分獲得是一個(gè)相互促進(jìn)的過程[11]。牛紅榜[12]在對(duì)紫莖澤蘭（Crofton weed）入侵的研究中發(fā)現(xiàn)紫莖澤蘭入侵提高了土壤中植物可以直接吸收利用的硝態(tài)氮、氨態(tài)氮、有效磷、速效鉀的含量，這可能是由于紫莖澤蘭入侵改變了土壤微生物的組成，進(jìn)而活化土壤養(yǎng)分；紫莖澤蘭和本土植物均可利用較高水平的土壤養(yǎng)分，但由于紫莖澤蘭和當(dāng)?shù)刂参锏姆敝程匦耘c利用速度不同，因此土壤養(yǎng)分的提高可能對(duì)紫莖澤蘭生長(zhǎng)和競(jìng)爭(zhēng)有利。有研究顯示一年生入侵植物會(huì)通過自身的殘?bào)w分解增加土壤養(yǎng)分[13，14]。

在本研究中，馬尼拉草坪滋生雞眼草后土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮、硝態(tài)氮、有效磷等都顯著提高，但雞眼草生長(zhǎng)較快，植株較高，可以優(yōu)先占據(jù)較好的生存空間，在較短的時(shí)間內(nèi)占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，可能更有利于其對(duì)養(yǎng)分的吸收。

土壤微生物是土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的動(dòng)力。土壤有機(jī)質(zhì)的分解、土壤氮素的轉(zhuǎn)化通常是由微生物產(chǎn)生的相應(yīng)的酶類來(lái)實(shí)現(xiàn)的，那么土壤微生物及其產(chǎn)生的相應(yīng)酶類的變化是否與土壤理化性質(zhì)的變化一致還有待進(jìn)一步研究。另外研究中還發(fā)現(xiàn)，滋生雞眼草后，在一定時(shí)間內(nèi)馬尼拉草會(huì)死亡，是否說(shuō)明了在雞眼草與馬尼拉草的競(jìng)爭(zhēng)中化感作用產(chǎn)生了一定的影響也有待進(jìn)一步研究。

從土壤理化性質(zhì)的角度分析，雞眼草得以在馬尼拉草坪上滋生，一方面是由于該植物滋生后導(dǎo)致了土壤有機(jī)質(zhì)和氮素水平的顯著提高，土壤有效磷含量也顯著提高，使得自身可利用養(yǎng)分顯著增加。另一方面在偏酸性土壤中，滋生雞眼草后土壤pH也顯著提高且均在7以下，由此改善了土壤其他養(yǎng)分的有效性。土壤各理化性質(zhì)間存在不同的相關(guān)性，主成分分析的結(jié)果顯示了在雞眼草與馬尼拉草的競(jìng)爭(zhēng)中土壤理化性質(zhì)的變化起到了重要的作用。

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