外來(lái)植物紫莖澤蘭入侵對(duì)土壤生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的影響

易厚燕

貴州甕安經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)管委會(huì)

外來(lái)植物紫莖澤蘭入侵對(duì)土壤生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的影響

易厚燕

貴州甕安經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)管委會(huì)

目前現(xiàn)存的絕大部分云南松天然林，為在跡地上更新起來(lái)的中幼齡天然次生林，其林下植被不斷受到外來(lái)入侵物種紫莖澤蘭的干擾，已嚴(yán)重影響到云南松天然林的群落結(jié)構(gòu)和重要生態(tài)過(guò)程。紫莖澤蘭繁殖能力強(qiáng)、產(chǎn)種量非常大，其入侵干擾后種子在云南松林土壤種子庫(kù)中分布情況如何? 是否會(huì)對(duì)云南松林造成不利的影響?目前尚未有相關(guān)的研究。本研究以紫莖澤蘭入侵云南松林土壤種子庫(kù)為對(duì)象，試圖通過(guò)實(shí)驗(yàn)揭示：不同土壤層次主要物種組成及其數(shù)量特征；不同土壤層次生活型組成及其數(shù)量特征；以及不同土壤層次物種多樣性的變化情況，為紫莖澤蘭入侵生態(tài)學(xué)研究從土壤種子庫(kù)方面提供一些資料。

紫莖澤蘭；入侵；土壤生物多樣性；生態(tài)系統(tǒng)；影響

引言

紫莖澤蘭(屬菊科澤蘭屬植物，是一種傳播速度快、侵占能力強(qiáng)且有很強(qiáng)化感作用的惡性有害植物。該物種于20世紀(jì)40年代從中緬邊境傳入中國(guó)云南省，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的擴(kuò)散，現(xiàn)已廣泛分布于云南、貴州、四川、重慶、廣西等各地，并且仍然以每年10～30km的速度向東、北擴(kuò)散，是我國(guó)危害十分嚴(yán)重的外來(lái)入侵植物，因此研究其入侵機(jī)制，并采取相應(yīng)措施防止其快速蔓延具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 對(duì)于外來(lái)植物紫莖澤蘭的概述

1.1 外觀

紫莖澤蘭為多年叢生型草本植物，株高 50～120 厘米，最高達(dá) 3米，根呈繩索狀，十分發(fā)達(dá)。喜溫、喜濕、耐干旱、耐瘠薄，且能耐 -5℃低溫，生態(tài)適應(yīng)性很廣，能迅速形成單生優(yōu)勢(shì)，嚴(yán)重破壞入侵地的植被生態(tài)平衡。莖直立，高 30～90 厘米，分枝對(duì)生，莖枝被白色或銹色短柔毛。葉對(duì)生，質(zhì)薄，卵形、三角形或菱形，邊緣有粗大圓鋸齒。葉面綠色，葉背色淺，兩面均被稀疏短柔毛，基出三脈，葉柄長(zhǎng) 4～5 厘米。管狀花，淡紫色。瘦果細(xì)小，黑褐色，長(zhǎng)橢圓形，具 5 棱。冠毛白色，纖細(xì)，頂端具冠毛，隨風(fēng)飄移散落，極易在裸地和稀疏植被的環(huán)境中繁殖生長(zhǎng)。

1.2 危害

紫莖澤蘭是農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)的大敵，侵入農(nóng)田、草地后，與農(nóng)作物或牧草等爭(zhēng)水、肥、陽(yáng)光和空間，嚴(yán)重影響農(nóng)作物、牧草的生長(zhǎng)。一旦傳入，很快就會(huì)排擠伴生植物形成大片的單優(yōu)群落，導(dǎo)致侵入地生態(tài)環(huán)境惡化，帶來(lái)災(zāi)難性的后果。紫莖澤蘭的花粉能引起人畜過(guò)敏性疾病和馬患?xì)獯?，往往有家畜因誤食引起中毒或死亡的事件發(fā)生，植株用來(lái)墊廄，會(huì)引起牛馬爛蹄。

2 外來(lái)植物紫莖澤蘭入侵對(duì)土壤生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的影響

2.1 不同比例的紫莖澤蘭葉片干粉末添加對(duì)桉樹(shù)幼苗株高和地徑的影響

紫莖澤蘭不同比例的粉末添加對(duì)桉樹(shù)的地徑和株高均產(chǎn)生不同程度的化感作用影響。其中，20g/盆與40g/盆粉末添加對(duì)桉樹(shù)地徑表現(xiàn)為顯著促進(jìn)作用，RI值分別為0.291和0.316，80g/盆粉末添加對(duì)桉樹(shù)地徑產(chǎn)生促進(jìn)作用但不顯著，其RI值為0.148。三種程度粉末添加均對(duì)桉樹(shù)株高產(chǎn)生促進(jìn)作用，且其影響程度隨粉末添加量的增加而逐漸減弱，即20g/盆＞0g/盆＞80g/盆，RI值介于0.023到0.216之間，其中20g/盆粉末添加表現(xiàn)為顯著促進(jìn)。

2.2 不同比例紫莖澤蘭葉片干粉末添加對(duì)桉樹(shù)葉片數(shù)量和葉面積的影響

紫莖澤蘭不同比例的粉末添加均對(duì)桉樹(shù)的葉片數(shù)量和面積均產(chǎn)生不同程度的化感作用影響。三種不同粉末添加量均對(duì)桉樹(shù)葉片數(shù)量產(chǎn)生促進(jìn)作用，其中20g/盆與40g/盆粉末添加對(duì)桉樹(shù)葉片數(shù)量表現(xiàn)為顯著促進(jìn)作用，促進(jìn)程度為40g/盆＞20g/盆＞80g/盆，RI值介于0.488到0.353。對(duì)葉面積的化感作用同樣均表現(xiàn)為促進(jìn)，其中40g/盆表現(xiàn)為顯著促進(jìn)，促進(jìn)程度為40g/盆＞80g/盆＞20g/盆，RI值介于0.318到0.216。

2.3 不同比例紫莖澤蘭葉片干粉末添加對(duì)桉樹(shù)幼苗葉綠素總量和丙二醛的影響

紫莖澤蘭不同比例的粉末添加均對(duì)桉樹(shù)葉片的葉綠素總量和丙二醛含量產(chǎn)生不同程度的化感作用影響。不同粉末添加量均對(duì)桉樹(shù)葉片的葉綠素總量產(chǎn)生抑制作用，且其影響程度隨粉末添加量的增加而逐漸減弱，即20g/盆＞40g/盆＞80g/盆，其中20g/盆和40g/盆表現(xiàn)為顯著抑制，RI值介于-0.156到-0.033。對(duì)于桉樹(shù)葉片丙二醛含量，20g粉末填充表現(xiàn)為抑制作用，RI值為-0.341，80g/盆顯著促進(jìn)其丙二醛含量，40g/盆為促進(jìn)作用但不顯著，RI值介于0.222到0.359之間。

2.4 不同層次物種多樣性

凋落物層的物種數(shù)、物種豐富度最小，0～2cm土層的物種數(shù)、物種豐富度極顯著增大;隨著土層的加深，物種數(shù)、物種豐富度也在增大，物種數(shù)無(wú)顯著增加，2～5cm、5～10cm土層的物種豐富度與0～2cm的相比有顯著增大。生態(tài)優(yōu)勢(shì)度以凋落物層的最大，5～10cm土層的最小;除了2～5cm與5～10cm沒(méi)有顯著差異外，其他不同層次之間均有顯著差異。Shannon-Wiener指數(shù)、均勻度指數(shù)卻以2～5cm土層的最大，5～10cm、0～2cm土層的依次減小，凋落物層的最小。凋落物層與其他層次、0～2cm與2～5cm之間的Shannon-Wiener指數(shù)有顯著差異;凋落物層的均勻度指數(shù)與2～5cm、5～10cm之間有顯著差異。

3 討論

種子密度隨著土層加深而減少，而凋落物層的種子密度僅次于0～2cm土層。這是因?yàn)樵颇纤闪窒碌牡蚵湮镙^厚(約2cm)，剛落下的種子先儲(chǔ)存于該層中，而且其中一部分種子被截留在該層.根據(jù)研究，凋落物對(duì)土壤種子庫(kù)的截留率與其厚度成正相關(guān)，并且與種子大小等形態(tài)特征有關(guān)，大的種子截留率高，而小的種子截留率低，本研究中凋落物層種子儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的23.17%，說(shuō)明截留率較低.這主要是由于紫莖澤蘭種子很小、儲(chǔ)量很大造成的.因?yàn)榻?jīng)過(guò)一段時(shí)間后，原來(lái)儲(chǔ)存于凋落物層中的紫莖澤蘭等比較小的種子，在重力作用及下滲水流的帶動(dòng)下，這些種子容易通過(guò)松針縫隙下移進(jìn)入土壤表層。另外，地表徑流、動(dòng)物活動(dòng)、風(fēng)等因素也會(huì)移走和破壞表層中的一些種子，這些都將使種子庫(kù)的垂直分布格局發(fā)生變化。就進(jìn)入土壤表層的種子而言，其移動(dòng)受到土壤孔隙大小、動(dòng)物活動(dòng)等影響.隨著土層變深，土壤變得越來(lái)越緊密，種子在向下移動(dòng)的過(guò)程中遇到的阻力增大。因此，種子儲(chǔ)量隨著土層變深而減少，盡管土層更厚了。

對(duì)一處中齡林分的研究表明，在0～20cm土壤中，物種豐富度與深度沒(méi)有顯著相關(guān)。本研究表明凋落物層的物種數(shù)、物種豐富度最小，0～10cm土層的物種數(shù)、物種豐富度顯著增大，隨著土層的加深，物種數(shù)、物種豐富度增大。這是由于下層種子所處的水熱環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，種子存活時(shí)間一般長(zhǎng)于表層種子，有利于保存更多種類的種子。有研究表明：5～10cm層次的種子比其他層次的種子更容易發(fā)芽。但是土層大于10cm只有少量種子能進(jìn)入，如東北紅豆杉林10～15cm種子儲(chǔ)量?jī)H占4.45%，15cm以下極少有種子出現(xiàn)，這可使進(jìn)入10cm以下的種子種類減少。故0～10cm土層中，物種豐富度隨著土層深度增大而增大，而在0～20cm土壤中，物種豐富度卻與深度沒(méi)有顯著相關(guān)。但生態(tài)優(yōu)勢(shì)度大小變化趨勢(shì)正好相反，以凋落物層的最大，5～10cm的最小，隨著土層的加深生態(tài)優(yōu)勢(shì)度明顯下降。原因是生態(tài)優(yōu)勢(shì)度是多樣性的反面即集中性的度量，如前所述，紫莖澤蘭為各層的優(yōu)勢(shì)種，但其所占比例由凋落物層到5～10cm土層逐漸變小。Shannon-Wiener指數(shù)、均勻度指數(shù)以2～5cm土層的最大，5～10cm、0～2cm土層的依次減小，凋落物層的最小。均勻度指數(shù)變化與種子在土壤中的可進(jìn)入性、環(huán)境條件是否有利于種子保存等有關(guān)。Shannon-Wiener指數(shù)包含著2個(gè)成分：種數(shù)與各種間個(gè)體分配的均勻性。盡管5～10cm土層的種數(shù)最大，但其均勻度指數(shù)卻比2～5cm土層小，因此，Shannon-Wiener指數(shù)以2～5cm土層的最大。

結(jié)束語(yǔ)

綜上，紫莖澤蘭種子儲(chǔ)量十分豐富，即使將林下草本層中的紫莖澤蘭清除，紫莖澤蘭也可通過(guò)這些后備力量萌發(fā)生長(zhǎng)重新建立種群，對(duì)當(dāng)?shù)靥烊桓庐a(chǎn)生持續(xù)的影響，是當(dāng)?shù)靥烊桓聺撛谡系K之一。

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