2023年紫茎泽兰和本地两种伴生植物对氮沉降的响应.docx

紫茎泽兰和本地两种伴生植物对氮沉降的响应 匡娅竹 潘耕耘 王睿芳 ：通过对入侵植物和当地伴生植物模拟氮沉降，研究了土壤氮含量的增加是否会加剧外来植物的入侵。结果说明：三种植物单种时对氮营养变化表现出很高的可塑性，适量氮素增加会促进植物生长。植物的叶生物量在较少的氮添加范围内会随氮的增加而下降。紫茎泽兰和佩兰的竞争关系小，和山蚂蝗的竞争关系剧烈。氮沉降对紫茎泽兰的生长有促进作用，表现在植株总生物量上。土壤氮含量的增加会加剧外来植物紫茎泽兰的入侵，同时，紫茎泽兰和山蚂蝗混种时紫茎泽兰的生长受到竞争抑制作用，此试验的研究，为入侵植物紫茎泽兰的治理提供了一定理论依据。 关键词：紫茎泽兰;入侵植物;氮沉降;生物量分配 中图分类号：Xl71.5 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（ 2023） 24-0062-03 1 引言 在全球范围内，生物入侵已成为21世纪最棘手的环境问题之一。生物入侵会造成生物多样性的破坏，会对土著生态系统产生影响，改变生态系统的碳氮循环[1，2]。植物入侵从来没有一种植物像紫茎泽兰这样令人感到极大的恐慌，且紫茎泽兰的入侵使我国西南地区遭受了巨大损失。 氮素生物地球化学循环中的重要环节之一是大气氮沉降。氮肥施用等人为活动会致使活性氮的排放量增加，导致氮素最终以氮沉降的方式返回到地球外表，而过量的氮沉降会对生态系统及空气环境产生诸多消极作用[3-7]。研究说明：过量的氮沉降对生态系统健康存在消极影响。我国一些地区存在高氮沉降现象，并且目前我国已成为世界三大高氮沉降区之一[8]。 云南素有“植物王国〞的美誉，生物物种居全国之首。目前国内外学者在入侵植物的危害、传播等方面开展了大量工作，像李德军、樊后保等对氮沉降和植物营养状况已进行了相关研究[9-11]。但对入侵物种以及本地物种的协同效应与互作效应研究较少[12.13]。本研究通过选取紫茎泽兰、佩兰和山蚂蝗，研究不同植物种间竞争机制和不同氮沉降对其生长形态、生物量等生理生态学特征的影响。 2 材料与方法 2.1 试验地概况 试验地位于云南省西南部普洱市（北纬22°46′47″，东经101°0′7″之间）。该区具有高温低纬、多雨湿润的特点，常年无霜，光热条件好。 2.2 方法 于2023年3月在温室大棚内用腐殖土（丹麦品氏）和红壤土按4：6比例混匀播种。2023年6月两批移栽，将大小一致的紫茎泽兰、佩兰、山蚂蝗（8 cm）移栽到容积为1.5 kg的营养袋里，单栽每盆一株，以及紫茎泽兰、佩兰和山蚂蝗混栽到同一营养袋里，每种植物各一株，全部植株放在室外生长适应20 d到植株恢复生长后，于7月6日分3次用尿素进行氮素处理，含有效氮46%，每次间隔时间为10天。设4个供氮水平，分别为N0（O g/kg土）、N1（0.2 g/kg土）、N2（0.4 g/kg土）、N3（0.6 g/kg土），设置6个重复。为了排除其它营养元素的影响，各处理均施肥（P2O5和K2O）O.2 g/kg土，微量元素0.005 g/kg土。所选肥料为：磷酸二氢钾（含34%P205，52%K2O）和高丽德意大利微量元素水溶肥料（含Cu+Fe+Mo+Mu+Zn+B≥10. 0%）。9月收获后，放入烘箱用105℃度的温度杀青30 min，然后用65℃烘干至恒重（48 h）后用电子天平（精确度0.0001g）称重。 2.3 数据处理 SPSS22.O软件的单因素方差分析法（one - wayANOVA）进行差异显著性分析（p=0.05）。 3 结果与分析 不同植物单栽时对同一氮水平的响应，见图1～图3。 不同氮添加下混栽植物种间竞争关系，见图4—图6。 紫茎泽兰和佩兰混种时，紫茎泽兰的总生物量、总叶面积显著高于佩兰，叶面积比显低于佩兰。紫茎泽兰和山蚂蝗混种时，山蚂蝗的总生物量、总叶面积显著高于紫茎泽兰，叶面积比显低于紫茎泽兰。 同一植物在单种、混种时对不同氮水平的响应，见图7。 单种时紫茎泽兰的总生物量最高，和山蚂蝗混种的紫茎泽兰总生物量最低。氮添加在0～0.2 g/kg之间，三种情况下的紫茎泽兰总生物量随氮素的增加而上升，之后混种的紫茎泽兰总生物量随氮素的增加而下降，单种的紫茎泽兰总生物量随氮肥的增加而上升，峰值出现在氮添加为0.4 g/kg时。 4 讨论 氮沉降能促进植物生长，3种植物单种时的生物量对氮营养变化表现出很高的可塑性，植株生物量在低氮时随氮的增加而上升，这和杜乐山、黄玉梓[14，15]等人的研究结果一致。 有研究说明，随着土壤氮的过剩，氮沉降增加不会促进植物生长[16.17]。紫茎泽兰的总生物量随氮增加而上升，紫茎泽兰的叶面积比随氮沉降的增加而下降。这和彭扬、蒋琦清、黄栋[18-21]等的研究结果一致，表现在植物的总生物量增加趋势。紫茎泽兰并不是在所有的竞争关系中都能取胜。雷桂生、彭恒、桂富榮[22.23]等的研究说明：在混种时，紫茎泽兰的植株生物量显著比小藜的高，说明在混种中小藜的生长受到严重的竞争抑制作用，而白茅与紫茎泽兰之间呈现很强的竞争作用，可用作紫茎泽兰的替代控制植物。在本研究中，紫茎泽兰和佩兰混种时，发现佩兰的生长受到紫茎泽兰的竞争抑制作用，而与山蚂蝗混种时，紫茎泽兰的生长受到抑制作用。山蚂蝗在氮添加量少的情况下其生长速度不如紫茎泽兰，随着氮含量增加，植株生物量能赶超紫茎泽兰。山蚂蝗属于本地优势种。在一定氮添加下，山蚂蝗体积较大，生物量较高，占有竞争优势，故而有能力和入侵物种紫茎泽兰竞争。 5 结语 氮素对植物生长有促进作用，氮沉降能加剧紫茎泽兰的入侵。紫茎泽兰和普洱本地物种山蚂蝗之间存在较强的养分竞争关系。本研究模拟了氮沉降下入侵植物紫茎泽兰和本地伴生植物佩兰、山蚂蝗的生理生态响应，为入侵植物紫茎泽兰和本地伴生植物的种间竞争关系研究提供了一定的理论根底，有助于预测氮沉降下普洱本地入侵植物紫茎泽兰的入侵风险，为西南地区入侵植物紫茎泽兰的治理提供一定的理论依据。 参考文献： [1]欧 健.厦门外来物种入侵风险评估研究[D].厦门：厦门大学，2023. [2]彭容豪.互花米草对河口盐沼生态系统氮循环的影响[D].上海：复旦大学，2023. [3]常运华，刘学军，李凯辉，等，大气氮沉降研究进展[J].干旱区研究，2023，29（6）： 972～979. [4]Van Breemen N.Nltrogen cycle： Natural organlc tendency [J].Nature，2002（415）： 381—382. [5]梁亚宇，李丽君，刘平，等.大气氮沉降监测方法及中国不同地理分区氮沉降研究进展[J].山西農业科学，2023，46（10）：1751-1755. [6]罗玉洁.光照和氮沉降对外来植物刺槐、火炬树及三种本地植物的生长和种间关系的影响[D].济南：山东大学，2023. [7]赵亮，周国逸，张德强，等.C02浓度升高和氮沉降对南亚热带主要乡土树种及群落生物量的影响J].应用生态学报.2023，22（8）：1949-1954. [8]刘彩霞.杉木幼林土壤微生物对氮沉降的响应及固氮菌株的研究[D].北京：中国林业科学研究院，2023. [9]薛璟花，莫江明，李德军，等.土壤微生物数量对模拟氮沉降增加的早期响应[J].广西植物，2022（2）：174-179，202. [1O]樊后保，廖迎春，刘文飞，等，模拟氮沉降对杉木幼苗养分平衡的影响[J].生态学报，2023（11）. [11]鲍海泳，肖辉林，陈红跃，等，模拟氮沉降对入侵植物薇甘菊叶绿素荧光参数的影响[J].生态环境学报，2023，22（ 12）：1867 —1871. [12]王丹，飞机草入侵过程中的种间竞争与协同作用研究[D].广州：华南农业大学，2023. [13]郭霄.不同槭属植物幼苗对水分、光照及氮沉降的生理生态学响应[D].济南：山东大学，2023. [14]杜乐山，模拟氮沉降对入侵植物加拿大一枝黄花及同科本地植物苍耳生长的影响[J].江苏农业科学，2023，42（6）：135-137. [15]黄玉梓，模拟氮沉降对杉木人工林碳库及其化学机理的影响[D].福州：福建农林大学，2023. [16]褚延梅.模拟增温和氮沉降对入侵植物加拿大一枝黄花生长和形态的影响[D].成都：成都理工大学，2023. [17]刘勤.模拟增温和氮沉降对几种菊科入侵植物生长及形态属性的影响[D].成都：成都理工大学，2023. [18]彭扬，彭培好，李景吉.模拟氮沉降对矢车菊属植物Centaureastoebe种群生长和竞争能力的影响[J].植物生态学报，2023，40（7）：679-685. [19]蒋琦清，唐建军，陈欣，等，模拟氮沉降对杂草生长和氮吸收的影响[J].应用生态学报，2022（5）：951-955. [20]黄栋，桑卫国，朱丽，等，氮碳添加和丛枝菌根对外来人侵植物豚草的影响[J].应用生态学报，2023，21（12）：3056～3062. [21]王宁，袁美丽，陈浩.增施氮肥对节节麦与小麦苗期竞争的影响[J].中国土壤与肥料，2023（5）：57-63. [22]雷桂生，王五云，蒋智林，等，紫茎泽兰与伴生植物小藜的竞争效应及其生理生化特征[J].生态环境学报，2023，23（1）：16 -21. [23]彭恒，桂富荣，李正跃，等.白茅对紫茎泽兰的竞争效应[J].生 态学杂志，2023，29（10）：1931-1936. 收稿日期：2023-11-26 基金工程：国家自然科学基金（编号：31660170） 作者简介：匡娅竹（1995-），女，普洱学院农林学院学生。 通讯 王睿芳（1982-），女，副教授，博士，研究方向为植物生理生态。