添加蚯蚓后入侵植物喜旱蓮子草的生長(zhǎng)狀況

張寶成 姜燕 曾鋼

摘要：由于入侵生物自身體內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)影響到土壤動(dòng)物和土壤過程，試驗(yàn)采用土壤常見動(dòng)物蚯蚓和重要入侵植物喜旱蓮子草［Alternanthera philoxeroides （Mart.） Griseb.］為材料，研究蚯蚓對(duì)喜旱蓮子草生理生化指標(biāo)及生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，喜旱蓮子草葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素的含量和葉綠素總量隨著添加蚯蚓數(shù)量的增加而增加；喜旱蓮子草葉片淀粉和非結(jié)構(gòu)性碳水化合物（NSC）的含量隨著添加蚯蚓數(shù)量的增加呈遞增趨勢(shì)；隨著添加蚯蚓數(shù)量的增加，喜旱蓮子草單位面積質(zhì)量和分蘗數(shù)呈上升趨勢(shì)。由此可知，土壤動(dòng)物蚯蚓有利于入侵植物喜旱蓮子草生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：喜旱蓮子草［Alternanthera philoxeroides （Mart.） Griseb.］；入侵植物；蚯蚓；生長(zhǎng)狀況

中圖分類號(hào)：Q948.1； X171.1? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2024）04-0041-03

Growth status of invasive plant Alternanthera philoxeroides after adding earthworms

Abstract： Because the chemical substances in the invasive organisms themselves affected soil animals and soil processes， this experiment used earthworms， a common soil animal， and Alternanthera philoxeroides （Mart.） Griseb.， an important invasive plant， as materials to study the effects of earthworms on physiological and biochemical indexes and growth of A. philoxeroides. The results showed that the content of chlorophyll a， chlorophyll b， carotenoid and total chlorophyll in leaves of A. philoxeroides increased with the increase of of the number of earthworms. The contents of starch and non-structural carbohydrate （NSC） in the leaves of A. philoxeroides increased with the increase of the number of earthworms. With the increase of the number of earthworms， the mass per unit area and tiller number of A. philoxeroides showed an upward trend. It could be seen that soil animals earthworms were beneficial to the growth of the invasive plant A. philoxeroides.

Key words： Alternanthera philoxeroides （Mart.） Griseb.； invasive plants； earthworms； growth status

隨著國(guó)際貿(mào)易的發(fā)展、交通的便利及全球環(huán)境的變化，物種在全球擴(kuò)散的機(jī)會(huì)大大增加，這也讓生物入侵有了可趁之機(jī)。生物入侵不僅給農(nóng)林牧生產(chǎn)造成損失，而且破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能［1-3］。另外，入侵植物通過影響土壤動(dòng)物促進(jìn)入侵［4，5］，如一枝黃花入侵后土壤動(dòng)物的數(shù)量減少，從而降低動(dòng)物的分解作用，抑制土著植物生長(zhǎng)［6］。

蚯蚓是土壤可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵物種，在物質(zhì)循環(huán)中扮演重要角色［7］。蚯蚓的吞食影響土壤物質(zhì)的礦物分解，改變了土壤的透水性、通氣性和結(jié)構(gòu)性［8］，使得土壤微生物數(shù)量增加［9］；蚯蚓糞能夠在一定程度上促進(jìn)植物生長(zhǎng)［10］，也能夠改善土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)［11］。入侵植物喜旱蓮子草［Alternanthera philoxeroides （Mart.） Griseb.］在中國(guó)入侵范圍擴(kuò)大至28個(gè)省市區(qū)［12，13］。喜旱蓮子草是中國(guó)公布的首批入侵植物之一，目前關(guān)于入侵植物與土壤動(dòng)物關(guān)系的研究比較缺乏。本試驗(yàn)研究了蚯蚓對(duì)人工草地中入侵植物喜旱蓮子草生長(zhǎng)的影響，以期探討入侵植物與動(dòng)物的關(guān)系，為人工草地入侵雜草的控制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

采用入侵植物喜旱蓮子草［Alternanthera philoxeroides （Mart.） Griseb.］作為材料。選擇健康的喜旱蓮子草，高度均勻一致，種植在直徑為10 cm的花缽中，每缽種植1株等其開始長(zhǎng)出第一片新葉后，每盆放入0、2、4、6、8條蚯蚓，蚯蚓的質(zhì)量分別為0.00、1.17、2.04、5.52、6.93 g，分別記為CK、T1、T2、T3和T4，然后花缽用防蟲網(wǎng)防治蚯蚓逃逸。每個(gè)處理設(shè)4個(gè)重復(fù)。

1.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

生長(zhǎng)期結(jié)束后，測(cè)定喜旱蓮子草葉片葉綠素、可溶性糖、淀粉的含量。其中，葉綠素含量采用酒精-丙酮混合液提取然后進(jìn)行比色測(cè)定［14］；可溶性糖含量采用苯酚-濃硫酸法測(cè)定［15］；淀粉含量采用高氯酸法測(cè)定［16］。并計(jì)算非結(jié)構(gòu)性碳水化合物（NSC）含量，其是可溶性糖和淀粉含量的加和［17］。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

樣品測(cè)試結(jié)果用Excel 2010軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 蚯蚓對(duì)喜旱蓮子草中葉綠素含量的影響

由圖1可知，喜旱蓮子草與蚯蚓組合后改變了喜旱蓮子草的葉綠素含量。與CK相比，喜旱蓮子草葉綠素a隨著蚯蚓數(shù)量的增加而增加，增加幅度為1.92%～14.01%，其中，T2、T3、T4與CK差異顯著（P<0.05），分別比CK增加7.46%、10.06%和14.01%。葉綠素b含量也隨著蚯蚓數(shù)量的增加而增加，但各處理間差異不顯著（P>0.05）。喜旱蓮子草的類胡蘿卜素含量呈增加趨勢(shì)，增加幅度在2.62%～38.43%，其中，T2、T3、T4與CK間差異顯著（P<0.05），分別比CK增加22.71%、27.07%和38.43%。葉綠素總量變化與類胡蘿卜含量變化相似。

2.2 蚯蚓對(duì)喜旱蓮子草中可溶性糖和淀粉含量的影響

與CK相比，各添加蚯蚓處理喜旱蓮子草葉中可溶性糖含量隨著蚯蚓條數(shù)的增加呈增加趨勢(shì)（圖2），增幅在3.35%～19.44%，差異不顯著（P>0.05）。與CK相比，隨著蚯蚓條數(shù)的增加，喜旱蓮子草葉中淀粉含量呈增加趨勢(shì)，且各添加蚯蚓處理均顯著高于CK（P<0.05），T1、T2、T3和T4喜旱蓮子草葉中淀粉含量分別比CK增加15.22%、40.02%、48.09%和44.67%。NSC含量變化與淀粉含量趨勢(shì)類似，各添加蚯蚓處理與CK間的差異顯著（P<0.05）。T1、T2、T3和T4喜旱蓮子草葉中NSC含量分別比CK增加12.30%、31.41%、38.94%和38.46%。

2.3 蚯蚓對(duì)喜旱蓮子草器官及分蘗能力的影響

蚯蚓處理喜旱蓮子草后影響到其葉與總生物量的比值變化（圖3）。T2、T3和T4葉占總生物量的比例與CK相比差異顯著（P<0.05），意味著這幾個(gè)蚯蚓處理改變了生長(zhǎng)投入比。喜旱蓮子草的根冠比T1變化較大，其他處理組無明顯變化。蚯蚓處理后喜旱蓮子草葉質(zhì)比（單位面積葉質(zhì)量）呈增加趨勢(shì)，T4與CK間差異顯著（P<0.05）。不同蚯蚓處理對(duì)喜旱蓮子草分蘗能力影響不顯著（P>0.05），但添加蚯蚓有增加喜旱蓮子草分蘗數(shù)的趨勢(shì)（圖4）。

3 小結(jié)與討論

本研究表明，隨著蚯蚓數(shù)量的增加喜旱蓮子草葉片葉綠素含量增加。葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素的含量及葉綠素總量在蚯蚓數(shù)量為8條時(shí)最高，其中葉綠素a含量和葉綠素總量與不添加蚯蚓對(duì)照差異顯著（P<0.05）。這與吳銀娟等［18］蚯蚓添加后促進(jìn)植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收有利于葉綠素含量增加的結(jié)論一致。本研究結(jié)果表明，添加蚯蚓后，喜旱蓮子草葉片可溶性糖含量差異不顯著，淀粉含量和非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量顯著增加（P<0.05）。葉綠素含量增加，有利于光合作用，喜旱蓮子草通過光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為淀粉從化學(xué)反應(yīng)的角度促進(jìn)光合作用，這樣有利于生物量的增加。

蚯蚓增加土壤氮的礦化，有利于植物氮的吸收［19］。本研究中各蚯蚓處理喜旱蓮子草單位面積葉質(zhì)量增加，有利于增強(qiáng)光合作用。無性繁殖是喜旱蓮子草繁殖的一種重要方式，通過莖稈匍匐在地面在合適水分條件下進(jìn)行克隆生殖。在光照資源豐富的條件下，轉(zhuǎn)向繁殖投入策略。添加蚯蚓后，喜旱蓮子草的分蘗能力增強(qiáng)，有利于增加地上資源提高生物量積累［20］，這也可能是喜旱蓮子草成功入侵中國(guó)28省市區(qū)的重要原因［12，13］。

研究表明，喜旱蓮子草有化感作用，如影響到黑麥草［21］和蘿卜的萌發(fā)及生長(zhǎng)［4］，進(jìn)而影響到土壤過程抑制了其他植物的生長(zhǎng)［22］。蚯蚓是土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要轉(zhuǎn)換者，本研究表明蚯蚓促進(jìn)了喜旱蓮子草生長(zhǎng)，增加了其分蘗能力。喜旱蓮子草與當(dāng)?shù)赝寥绖?dòng)物蚯蚓構(gòu)成和諧關(guān)系，它的根系分泌碳水化合物影響到土壤動(dòng)物群落以及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)［23］，這種和諧關(guān)系可能是它成功入侵的關(guān)鍵。今后需要深入研究喜旱蓮子草對(duì)蚯蚓生長(zhǎng)繁殖及土壤營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化的影響，為研究入侵機(jī)制提供支撐。

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