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入侵生态学是生态学家极其关注的研究领域,其中研究的热点之一即是外来植物入侵对生态系统碳氮循环的影响。本文从植株、土壤特性、土壤微生物、土壤酶等方面入手,研究外来入侵植物飞机草、紫茎泽兰及近缘土著种泽兰、佩兰的碳氮循环,了解外来植物入侵对生态系统碳氮循环的影响,得出了以下主要结论:
(1)飞机草和紫茎泽兰生物量、地上部碳积累显著高于土著种,氮积累较小并总体呈明显下降趋势;紫茎泽兰土壤有机碳含量达8.77g/kg、飞机草土壤呼吸速率达43.09μgCO2/g鲜土/d,均分别与其余三种植物差异显著;四种植物的土壤全氮含量差异不显著,但飞机草(由85.20mg/kg降至76.69mg/kg)和紫茎泽兰(由85.62mg/kg降至72.57 mg/kg)显著降低了土壤碱解氮的含量;表明飞机草和紫茎泽兰能通过改变土壤碳氮库来促进自身生长及入侵。
(2)飞机草和紫茎泽兰能提高嫌气性纤维素分解菌和氨化细菌的数量,使嫌气性纤维素分解菌分别高达12.3×104cells/g、11.7×104cells/g,且抑制反硝化细菌的数量,使其分别降至0.4×105cells/g、0.5×105cells/g,而泽兰和佩兰能提高好气性纤维素分解菌的数量,说明飞机草和紫茎泽兰能通过改变与氮循环相关的微生物功能群而产生正反馈作用。
(3)飞机草和紫茎泽兰能显著甚至极显著提高蔗糖酶和脲酶的活性,使其始终维持较高水平,其中蔗糖酶分别为16.19mg/g/d、15.29mg/g/d,脲酶分别为3.21mg/g/d、3.20mg/g/d,飞机草还能显著提高淀粉酶酶活,这促进了土壤中碳氮素的分解和转化,提高了土壤养分含量,有利于其生长、扩张和入侵。
(4)飞机草和紫茎泽兰极大改变了生态系统中的碳、氮流,有利于加速被入侵生态系统的养分循环;且显著甚至极显著增大了生态系统中的植物碳、氮库,对土壤碳、氮库有影响但不显著;因此加快了生态系统的碳、氮循环。
总的来说,飞机草和紫茎泽兰通过其生理、生态特征改变了生态系统碳、氮循环,而这种改变对其自身有正反馈效应,这可能是其入侵成功的机制之一。