外來植物火炬樹rhp混交林的土壤微生物群落結構及土壤酶活性

生物入侵嚴重威脅著當地生物多樣性，改變了生態系統的結構和功能，給社會經濟帶來了巨大的經濟損失。已成為日益嚴重的全球問題。有證據表明,外來植物可以通過改變入侵地的生長環境為自身創造新的生存條件火炬樹(RhustyphinaL.)別名鹿角漆,屬漆樹科(Anacardiaceae)鹽膚木屬(Rhus)落葉灌木或小喬木,原產于北美洲。火炬樹在我國栽培始于1959年,最早作為觀賞樹種引入。火炬樹具有優良的生物學特性,適應能力強,耐旱,耐瘠薄,根系發達,生長快,根蘗萌發力強,因此在最近半個世紀的生態建設中受到極大歡迎,成為中國北方主要造林樹種之一1材料和方法1.1體深剖面位置研究區煙臺蓁山屬山東半島北部黃海沿岸丘陵,暖溫帶大陸性季風氣候,年平均氣溫12℃,年平均降雨量740.3mm。蓁山最高點海拔327.6m,山峰平均高度在230—250m之間。山體沿多方向延伸,崎嶇起伏,生境多樣。棕壤,成土母質為花崗巖,土為棕黃色,弱酸性。植被以華北區系為主,因人類活動頻繁,原始植被被破壞,現存均為次生類型,常見優勢樹種有刺槐(RobiniapseudoacaciaL.)、麻櫟(QuercusacutissimaCarruth.)等1.2林型及樣品采集2012年4月,在蓁山選取火炬樹單優林和火炬樹入侵形成的常見闊葉混交林型(火炬樹+刺槐混交林、火炬樹+麻櫟混交林、火炬樹+銀白楊(PopulusalbaL.)混交林)等4種林型。4種林型在蓁山呈連續斑塊狀分布,生境特征較為一致(表1)。每種林型隨機取30個采樣點,取0—20cm表層土壤,每5個采樣點土壤混合成一個土樣。去除根系、石子等雜物,將土壤分為兩部分,第一部分約100g立即放4℃冰箱中保存,用于土壤微生物分析和土壤硝態氮與銨態氮測定;第二部分(約500g)風干,過2mm篩,室溫保存,用于土壤酶活性分析和土壤其它化學性質測定。1.3指標和方法的測量1.3.1土壤微生物分析土壤微生物群落組成采用平板涂抹法1.3.2土壤酶法各土壤酶活性的測定均參照關松蔭1.3.3土壤全碳、全氮的測定土壤pH值用電極法測定,土壤懸濁液為水土質量比1∶2.5;土壤全碳和全氮采用元素分析儀(VarioMACROcube,Elmentar)測定;土壤銨態氮采用靛酚藍比色法測定,硝態氮采用酚二磺酸比色法測定;土壤全磷和有效磷采用鉬銻抗比色法。以上指標測定均參考鮑士旦1.4處理數據采用SPSS16.0統計軟件進行單因素方差分析(One-WayANOVA),采用SNK法進行多重比較。2結果2.1不同林型對土壤放線菌數量的影響火炬樹單優林與3種混交林的土壤微生物組成差異顯著(表2)。火炬樹單優林細菌數量明顯高于各混交林,較火炬樹+刺槐林、火炬樹+麻櫟林、火炬樹+銀白楊林分別高出225%、86%、117%,3種混交林型間沒有顯著差異。各林型對土壤放線菌數量的影響差異顯著,其中以火炬樹單優林放線菌數量最高,火炬樹+刺槐林最低,火炬樹+麻櫟林和火炬樹+銀白楊林之間沒有顯著差異。各林型土壤真菌數量差異不顯著(P>0.05)。2.2樹+麻櫟林、火炬樹+銀白楊林火炬單優林與各混交林型的土壤脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶活性差異顯著。火炬樹單優林脲酶活性最高,較火炬樹+刺槐林、火炬樹+麻櫟林、火炬樹+銀白楊林分別高出65%、67%、45%(圖1)。磷酸酶活性,火炬樹+銀白楊林>火炬樹+刺槐林>火炬樹+麻櫟林>火炬樹單優林(圖2)。過氧化氫酶活性,火炬樹單優林明顯高于各混交林型,較火炬樹+刺槐林、火炬樹+麻櫟林、火炬樹+銀白楊林分別高出14%、8%、12%(圖3)。2.3火炬樹單優林與混交林土壤養分因子的關系火炬樹單優林與各混交林型的土壤pH值、全碳、全氮、銨態氮、硝態氮、全磷的含量差異顯著(表3)。土壤pH值,以火炬樹+銀白楊林最高,火炬樹單優林次之,火炬樹+刺槐林和火炬樹+麻櫟林最低。土壤養分因子方面,土壤全碳、全氮、硝態氮、全磷的含量,火炬樹單優林均明顯高于各混交林。其中,火炬樹單優林全碳較火炬樹+刺槐林、火炬樹+麻櫟林、火炬樹+銀白楊林分別高出71%、38%、27%;全氮較上述混交林分別高出67%、59%、52%;硝態氮含量,火炬樹單優林分別為上述混交林的2.9倍、11.7倍、5.8倍;全磷較上述混交林分別高出37%、14%、37%。另一方面,火炬樹單優林銨態氮含量明顯低于各混交林型,較火炬樹+刺槐林、火炬樹+麻櫟林、火炬樹+銀白楊林分別降低80%、94%、69%。各林型有效磷含量差異不顯著(P>005)。3討論3.1火炬樹入侵對不同林型土壤微生物的影響植物與土壤之間的相互作用在決定植物的競爭力以及分布格局中起到重要作用,是植被生態學的熱點研究領域本研究中,火炬樹單優林土壤微生物數量,如土壤細菌、放線菌等,顯著高于其他林型,這與前期對火炬樹凋落物化感物質對土壤微生物性質的影響研究結果3.2火炬樹入侵對不同林型土壤酶活性的影響土壤酶是存在于土壤中的具有生物活性的蛋白質,參與碳、氮、磷等元素的循環,在土壤生態過程中發揮重要作用脲酶參與土壤氮素的分解轉化,為植物和微生物生長提供氮源。在本研究中,土壤脲酶的活性以火炬樹單優林為最高,可見火炬樹同紫莖澤蘭(Ageratinaadenophora)磷酸酶能夠催化土壤有機磷化合物的分解反應,其活性高低直接影響土壤有機磷的分解轉化及其生物有效性在生物體(包括土壤)中,過氧化氫酶的作用在于破壞對生物體有毒的過氧化氫。它可以表示土壤氧化過程的強度,而土壤氧化過程的強度又形成了與土壤有機質合成及其有效性有關的土壤動力學現象,所以過氧化氫酶活性與土壤有機質轉化速度密切相關3.3火炬樹對土壤養分含量的影響外來植物入侵對土壤養分含量的影響有不同格局,其中很多外來植物被證明具有改善土壤有效養分的能力,從而為自身生長提供有利條件,如入侵新西蘭的綠毛山柳菊(Hieraciumpilosella)另外,火炬樹入侵顯著提高土壤硝態氮含量的同時,明顯降低了土壤銨態氮含量。有研究發現,一些外來入侵植物周圍土壤硝態氮含量高,比如Kourtev等4火炬樹入侵對不同立地條件下土壤微生物群落組成、土壤酶活性及土壤養分含量的影響外來入侵植物與土壤之間的相互作用是影響外來植物入侵力和生態系統可入侵性的一個重要方面,目前有關研究已成為植被生態學與入侵生態學的研究熱點。本研究比較了火炬樹單優林與火炬樹入侵形成的常見闊葉混交林型的土壤性質差異。結果表明,火炬樹入侵對土壤微生物群落組成、土壤酶活性及土壤養分含量均有顯著影響。火炬樹入侵可以改變土壤生態系統的微生物組成和土壤酶活性并影響土壤相關營養元素循環。研究證實,外來植物火炬