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三种外来菊科植物入侵对土壤微生物群落结构和功能的影响

王月  
【摘要】:外来入侵植物常通过影响入侵域土壤微生物群落结构而影响入侵域植物群落多样性,因而土壤微生物在入侵植物入侵进程中起着重要的作用。为了研究外来菊科植物入侵对土壤微生物影响,探究外来菊科植物入侵对土壤微生物影响的普遍规律,本研究通过同质园实验,利用磷脂脂肪酸(PLFA)和Biolog法,以华北地区危害较大的三种入侵菊科植物黄顶菊[Flaveria bidentis(L.)Kuntze.]、三叶鬼针草(Bidens pilisa L.)和豚草(Ambrosia artemisiifolia L.)为研究对象,比较研究了三种菊科植物入侵域土壤微生物的群落结构和功能,分析入侵植物入侵过程中土壤微生物群落结构变化和功能变化间的关系。结果如下:(1)三种外来植物入侵后改变了入侵域土壤微生物的量和群落结构,且不同生长时期、不同入侵阶段、不同植被类型对土壤微生物群落产生一定的影响:8月份的所有微生物PLFAs量均显著高于10月份;入侵5年土壤中所有微生物PLFAs显著高于入侵4年土壤处理。季节变化对黄顶菊各个处理PLFAs分布影响不大,而入侵程度对PLFA种类和含量影响较大。3种外来菊科植物入侵过程中聚集的微生物种类不同:12:0、16:1ω5c、i15:0、a15:0和i16:0和18:1ω9c是黄顶菊入侵过程中主要聚集的PLFAs,a15:0、i16:0、10Me18:0是三叶鬼针草入侵域土壤聚集的优势PFLAs,14:0、i15:0、i16:0等PFLAs是豚草入侵域聚集的优势菌;三叶鬼针草对不同类群微生物的聚集能力强于黄顶菊和豚草。(2)外来植物入侵增加了土壤微生物的代谢活性,入侵5年较入侵4年的入侵域土壤微生物的多样性指数高,入侵5年入侵域土壤微生物对不同类碳源的利用高于入侵4年的土壤微生物。Shannon-Wiener丰富度指数和Simpson优势度指数的大小依次为豚草入侵域三叶鬼针草入侵域黄顶菊入侵域,而McIntosh均匀度指数的大小则正好相反。3种入侵植物对四种碳源的利用能力也有差异:黄顶菊入侵域土壤微生物对氨基酸类和脂类的利用显著增加,三叶鬼针草入侵域土壤微生物对脂类的利用能力较强,而豚草入侵域土壤微生物主要对氨基酸类的利用能力最强。(3)CCA分析结果表明黄顶菊入侵域内主要聚集对氨基酸类、脂类和糖类利用作用较强的PLFAs,如12:0、i14:0、13:0 2OH和16:0与糖类利用关系密切,i18:0和a19:0对脂类利用关系密切,16:1ω5c主要与氨基酸类碳源的相互作用较大;三叶鬼针草入侵域内主要聚集对脂类影响较大的PLFAs,如20:4 w6,9,12,15c和16:1ω5c;豚草入侵域内主要聚集对氨基酸类利用作用较强的PLFAs,如18:1ω9c、18:0和16:0。由于不同入侵植物聚集不同的PLFAs,致使3种入侵植物入侵域土壤微生物对碳源的利用情况不同。


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