外来植物紫茎泽兰入侵对土壤生物多样性和生态系统的影响

2016-03-16易厚燕

环球市场 2016年24期

关键词：物层紫茎泽兰

易厚燕

贵州瓮安经济开发区管委会

外来植物紫茎泽兰入侵对土壤生物多样性和生态系统的影响

易厚燕

贵州瓮安经济开发区管委会

目前现存的绝大部分云南松天然林，为在迹地上更新起来的中幼龄天然次生林，其林下植被不断受到外来入侵物种紫茎泽兰的干扰，已严重影响到云南松天然林的群落结构和重要生态过程。紫茎泽兰繁殖能力强、产种量非常大，其入侵干扰后种子在云南松林土壤种子库中分布情况如何? 是否会对云南松林造成不利的影响?目前尚未有相关的研究。本研究以紫茎泽兰入侵云南松林土壤种子库为对象，试图通过实验揭示：不同土壤层次主要物种组成及其数量特征；不同土壤层次生活型组成及其数量特征；以及不同土壤层次物种多样性的变化情况，为紫茎泽兰入侵生态学研究从土壤种子库方面提供一些资料。

紫茎泽兰；入侵；土壤生物多样性；生态系统；影响

引言

紫茎泽兰(属菊科泽兰属植物，是一种传播速度快、侵占能力强且有很强化感作用的恶性有害植物。该物种于20世纪40年代从中缅边境传入中国云南省，经过半个多世纪的扩散，现已广泛分布于云南、贵州、四川、重庆、广西等各地，并且仍然以每年10～30km的速度向东、北扩散，是我国危害十分严重的外来入侵植物，因此研究其入侵机制，并采取相应措施防止其快速蔓延具有十分重要的现实意义。

1 对于外来植物紫茎泽兰的概述

1.1 外观

紫茎泽兰为多年丛生型草本植物，株高 50～120 厘米，最高达 3米，根呈绳索状，十分发达。喜温、喜湿、耐干旱、耐瘠薄，且能耐 -5℃低温，生态适应性很广，能迅速形成单生优势，严重破坏入侵地的植被生态平衡。茎直立，高 30～90 厘米，分枝对生，茎枝被白色或锈色短柔毛。叶对生，质薄，卵形、三角形或菱形，边缘有粗大圆锯齿。叶面绿色，叶背色浅，两面均被稀疏短柔毛，基出三脉，叶柄长 4～5 厘米。管状花，淡紫色。瘦果细小，黑褐色，长椭圆形，具 5 棱。冠毛白色，纤细，顶端具冠毛，随风飘移散落，极易在裸地和稀疏植被的环境中繁殖生长。

1.2 危害

紫茎泽兰是农、林、牧业生产的大敌，侵入农田、草地后，与农作物或牧草等争水、肥、阳光和空间，严重影响农作物、牧草的生长。一旦传入，很快就会排挤伴生植物形成大片的单优群落，导致侵入地生态环境恶化，带来灾难性的后果。紫茎泽兰的花粉能引起人畜过敏性疾病和马患气喘病，往往有家畜因误食引起中毒或死亡的事件发生，植株用来垫厩，会引起牛马烂蹄。

2 外来植物紫茎泽兰入侵对土壤生物多样性和生态系统的影响

2.1 不同比例的紫茎泽兰叶片干粉末添加对桉树幼苗株高和地径的影响

紫茎泽兰不同比例的粉末添加对桉树的地径和株高均产生不同程度的化感作用影响。其中，20g/盆与40g/盆粉末添加对桉树地径表现为显著促进作用，RI值分别为0.291和0.316，80g/盆粉末添加对桉树地径产生促进作用但不显著，其RI值为0.148。三种程度粉末添加均对桉树株高产生促进作用，且其影响程度随粉末添加量的增加而逐渐减弱，即20g/盆＞0g/盆＞80g/盆，RI值介于0.023到0.216之间，其中20g/盆粉末添加表现为显著促进。

2.2 不同比例紫茎泽兰叶片干粉末添加对桉树叶片数量和叶面积的影响

紫茎泽兰不同比例的粉末添加均对桉树的叶片数量和面积均产生不同程度的化感作用影响。三种不同粉末添加量均对桉树叶片数量产生促进作用，其中20g/盆与40g/盆粉末添加对桉树叶片数量表现为显著促进作用，促进程度为40g/盆＞20g/盆＞80g/盆，RI值介于0.488到0.353。对叶面积的化感作用同样均表现为促进，其中40g/盆表现为显著促进，促进程度为40g/盆＞80g/盆＞20g/盆，RI值介于0.318到0.216。

2.3 不同比例紫茎泽兰叶片干粉末添加对桉树幼苗叶绿素总量和丙二醛的影响

紫茎泽兰不同比例的粉末添加均对桉树叶片的叶绿素总量和丙二醛含量产生不同程度的化感作用影响。不同粉末添加量均对桉树叶片的叶绿素总量产生抑制作用，且其影响程度随粉末添加量的增加而逐渐减弱，即20g/盆＞40g/盆＞80g/盆，其中20g/盆和40g/盆表现为显著抑制，RI值介于-0.156到-0.033。对于桉树叶片丙二醛含量，20g粉末填充表现为抑制作用，RI值为-0.341，80g/盆显著促进其丙二醛含量，40g/盆为促进作用但不显著，RI值介于0.222到0.359之间。

2.4 不同层次物种多样性

凋落物层的物种数、物种丰富度最小，0～2cm土层的物种数、物种丰富度极显著增大;随着土层的加深，物种数、物种丰富度也在增大，物种数无显著增加，2～5cm、5～10cm土层的物种丰富度与0～2cm的相比有显著增大。生态优势度以凋落物层的最大，5～10cm土层的最小;除了2～5cm与5～10cm没有显著差异外，其他不同层次之间均有显著差异。Shannon-Wiener指数、均匀度指数却以2～5cm土层的最大，5～10cm、0～2cm土层的依次减小，凋落物层的最小。凋落物层与其他层次、0～2cm与2～5cm之间的Shannon-Wiener指数有显著差异;凋落物层的均匀度指数与2～5cm、5～10cm之间有显著差异。

3 讨论

种子密度随着土层加深而减少，而凋落物层的种子密度仅次于0～2cm土层。这是因为云南松林下的凋落物较厚(约2cm)，刚落下的种子先储存于该层中，而且其中一部分种子被截留在该层.根据研究，凋落物对土壤种子库的截留率与其厚度成正相关，并且与种子大小等形态特征有关，大的种子截留率高，而小的种子截留率低，本研究中凋落物层种子储量占总储量的23.17%，说明截留率较低.这主要是由于紫茎泽兰种子很小、储量很大造成的.因为经过一段时间后，原来储存于凋落物层中的紫茎泽兰等比较小的种子，在重力作用及下渗水流的带动下，这些种子容易通过松针缝隙下移进入土壤表层。另外，地表径流、动物活动、风等因素也会移走和破坏表层中的一些种子，这些都将使种子库的垂直分布格局发生变化。就进入土壤表层的种子而言，其移动受到土壤孔隙大小、动物活动等影响.随着土层变深，土壤变得越来越紧密，种子在向下移动的过程中遇到的阻力增大。因此，种子储量随着土层变深而减少，尽管土层更厚了。

对一处中龄林分的研究表明，在0～20cm土壤中，物种丰富度与深度没有显著相关。本研究表明凋落物层的物种数、物种丰富度最小，0～10cm土层的物种数、物种丰富度显著增大，随着土层的加深，物种数、物种丰富度增大。这是由于下层种子所处的水热环境相对稳定，种子存活时间一般长于表层种子，有利于保存更多种类的种子。有研究表明：5～10cm层次的种子比其他层次的种子更容易发芽。但是土层大于10cm只有少量种子能进入，如东北红豆杉林10～15cm种子储量仅占4.45%，15cm以下极少有种子出现，这可使进入10cm以下的种子种类减少。故0～10cm土层中，物种丰富度随着土层深度增大而增大，而在0～20cm土壤中，物种丰富度却与深度没有显著相关。但生态优势度大小变化趋势正好相反，以凋落物层的最大，5～10cm的最小，随着土层的加深生态优势度明显下降。原因是生态优势度是多样性的反面即集中性的度量，如前所述，紫茎泽兰为各层的优势种，但其所占比例由凋落物层到5～10cm土层逐渐变小。Shannon-Wiener指数、均匀度指数以2～5cm土层的最大，5～10cm、0～2cm土层的依次减小，凋落物层的最小。均匀度指数变化与种子在土壤中的可进入性、环境条件是否有利于种子保存等有关。Shannon-Wiener指数包含着2个成分：种数与各种间个体分配的均匀性。尽管5～10cm土层的种数最大，但其均匀度指数却比2～5cm土层小，因此，Shannon-Wiener指数以2～5cm土层的最大。