沙坡头地区藓类结皮土壤净氮矿化作用的季节动态

以腾格里沙漠东南缘天然植被区藓类结皮和无结皮土壤为对象,采用野外原状土柱封顶埋管法对无机氮库和净氮转化速率的季节动态特征进行研究.结果表明:藓类结皮和无结皮土壤有效氮含量和净氮转化速率存在明显的季节变化特征,不同月份间差异显著.在非生长季,3和10月土壤有效氮含量和净氮转化速率显著高于其他月,氮矿化过程以固持态为主,两样地间土壤净氮转化速率无显著差异;在生长季,土壤有效氮含量和净氮转化速率显著增加,6—8月时达到峰值,分别为17.18 mg·kg-1和0.11 mg·kg-1·d-1.两样地土壤净硝化速率和净氮矿化速率在各月间差异显著,均表现为藓类结皮土壤>无结皮土壤.土壤铵态氮和硝态氮含量4和5月时表现为藓类结皮土壤(2.66和3.16 mg·kg-1)>无结皮土壤(1.02和2.37mg·kg-1);6—9月则表现为无结皮土壤(7.01和7.40 mg·kg-1)>藓类结皮土壤(6.39和6.36mg·kg-1).藓类结皮的繁衍与拓殖能够调节土壤有效氮含量、促进土壤氮矿化过程,是影响土壤氮素循环的重要生物因素.     

紫茎泽兰不同入侵程度的土壤及其提取物对旱稻生长的影响

在室内人工气候箱条件下,研究了紫茎泽兰不同入侵程度下的土壤及其提取物对旱稻种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：紫茎泽兰入侵地土壤及土壤提取物对旱稻种子萌发和幼苗生长存在不同程度的抑制作用,且随着紫茎泽兰入侵程度越重,土壤的抑制作用越明显;抑制作用强度大小依次为重度入侵地土>中度入侵地土>轻度入侵地土>当地植物土,紫茎泽兰入侵地的土壤提取物也呈现类似的规律。推测紫茎泽兰产生的化感物质随着入侵程度加深,而在土壤中逐步积累,对本地植物生长产生了不利作用。     

紫茎泽兰土壤种子库特征及其对幼苗的影响

研究紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)土壤种子库特征及其对紫茎泽兰种子的萌发、幼苗命运的影响, 在综合治理紫茎泽兰入侵危害及防止紫茎泽兰的继续扩散等方面有着重要的意义。该文在攀枝花紫茎泽兰入侵严重的地区, 通过采集果园、放牧灌丛以及禁牧灌丛3种不同生境紫茎泽兰土壤种子库的样本, 以说明不同干扰程度下紫茎泽兰种子在土壤中的分布状况。通过野外调查并结合盆栽实验, 初步研究了紫茎泽兰土壤种子库基本特征以及光照和种子在土壤中的埋藏深度等对紫茎泽兰幼苗的影响。结果表明: 1)果园、放牧灌丛和禁牧灌丛等3种干扰程度不同生境的深层种子量占总种子量的比例分别为56.44%、46.96%和24.86% (p=0.006), 这说明土壤深层种子量大小与干扰成正比, 干扰越大, 深层次紫茎泽兰种子量占总种子量的比重越大。2)播种在0、1和5 cm深度的种子萌发率分别为64.67%、22.67%和13.33%, 即种子埋藏越深, 萌发率越低, 不同层次种子萌发率差异极显著(p=0.00); 幼苗死亡率分别为27.95%、0和0, 表层种子萌发的幼苗有较高的死亡率, 而由埋藏在深层的种子萌发的幼苗没有死亡, 土壤表层发芽的幼苗与不同埋藏深度种子萌发的幼苗之间死亡率差异极显著(p=0.00)。3)在无遮蔽、半遮蔽和全遮蔽3种不同情况下, 紫茎泽兰幼苗的死亡率分别为72.15%、30.38%和4.87%, 定居率分别为6.66%、33.99%和46.67%, 即遮蔽程度越高, 死亡率越低, 定居率越高, 不同处理之间死亡率和定居率差异均极显著(p=0.00)。研究结果暗示, 强光可能是导致紫茎泽兰幼苗死亡的重要原因, 人类活动的干扰可能导致更多的紫茎泽兰种子进入土壤深层, 从而改变了紫茎泽兰土壤种子库的结构。由于土壤深层种子比表层种子具有更强的抵抗强光照射等不良环境因子影响的能力, 所萌发的幼苗成活率高, 表明其具有更高的繁殖效率, 因此人类活动干扰是紫茎泽兰入侵后难以根除的原因之一。     

紫茎泽兰入侵前后根部蜡样芽孢杆菌含量比较及其对化感物质处理的响应

[目的] 比较紫茎泽兰入侵地种群根部有益菌蜡样芽孢杆菌含量与原产地种群的差异,及其对化感物质的响应,为揭示紫茎泽兰与有益菌互作在入侵前后的变化及其机制提供参考。[方法] 分别以紫茎泽兰原产地墨西哥的3个种群(M1、M2、M3)和入侵地云南的3个种群(C1、C2、C3)为材料,采用同质园试验方法和蜡样芽孢杆菌分子定量的技术,检测原产地和入侵地紫茎泽兰种群植株根部(根系、根际土壤)蜡样芽孢杆菌的含量;使用不同种群紫茎泽兰植株叶片淋溶液和根系分泌液处理入侵地土壤,检测化感物质对土壤中蜡样芽孢杆菌含量的影响。[结果] 紫茎泽兰入侵地种群根系蜡样芽孢杆菌含量高于原产地种群,其中入侵地种群C2的含量比原产地种群M1高1172%;在根际土壤中, 2年生紫茎泽兰入侵地3个种群的蜡样芽孢杆菌含量显著高于原产地种群M1和M3。紫茎泽兰叶片淋溶液和根系分泌液处理均促进了土壤蜡样芽孢杆菌含量增加,入侵地种群叶片淋溶液处理的土壤的蜡样芽孢杆菌增加量高于原产地种群,根系分泌液处理的后期测定中也如此。[结论] 与原产地相比,紫茎泽兰入侵后,根系与根际土壤蜡样芽孢杆菌含量均有所增加,增强了有益菌对入侵地种群的正反馈效应。     

草莓连作土壤酚酸类物质积累对土壤线虫的影响

通过大田试验和盆栽试验相结合的方式,对不同连作年限草莓土壤酚酸类物质含量、土壤线虫数量和食细菌线虫数量以及外源酚酸类物质对土壤线虫数量和食细菌线虫数量的影响进行了研究。结果表明:随连作年限的增加,草莓连作土壤中酚酸类物质含量明显增加,土壤线虫总数和食细菌线虫总数整体呈现下降趋势,且连作5年的土壤线虫总数和食细菌线虫数量最低,酚酸类物质含量与土壤线虫总数和食细菌线虫数量呈负相关;对羟基苯甲酸和对香豆酸在浓度低于200μg·g-1时使土壤线虫总数和食细菌线虫数量增加,而高于200μg·g-1时起抑制作用;肉桂酸在浓度低于100μg·g-1时增加了土壤线虫总数和食细菌线虫数量,而高于100μg·g-1时起抑制作用;随阿魏酸浓度的增加,线虫数量变化规律不明显,当其浓度高于100μg·g-1时起抑制作用;混合酚酸随浓度增加对土壤线虫总数和食细菌线虫数量的抑制作用增强。     

紫茎泽兰对五种苦苣苔科植物化感作用的初步研究

紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）为菊科一种入侵性极强的外来杂草, 现已在我国西南部地区蔓延生长, 并侵入多种苦苣苔科植物的生境。中国苦苣苔科植物均已收入《中国物种红色名录》, 其中部分已被列为国家重点保护物种。为了解紫茎泽兰对本土苦苣苔科植物生长的影响, 作者分别采用其根、茎、叶水提液(8%)对3属5种苦苣苔科植物, 即刺齿唇柱苣苔（Chirita spinulosa）、荔波唇柱苣苔（C. liboensis）、烟叶唇柱苣苔（C. heterotricha）、芒毛苣苔（Aeschynanthus acuminatus）和台闽苣苔（Titanotrichum oldhamii）的幼苗进行处理。结果表明, 紫茎泽兰叶水提液对刺齿唇柱苣苔、荔波唇柱苣苔和烟叶唇柱苣苔均有不同程度的化感作用, 其中对刺齿唇柱苣苔的化感作用最为明显, 当叶水提液在培养基中的浓度为2.4%、3.2%和4.0%时, 刺齿唇柱苣苔幼苗的生长完全受到抑制。紫茎泽兰的茎水提液对台闽苣苔有一定程度的化感作用, 当提取液在培养基中的浓度为1.6%时, 对台闽苣苔幼苗生长的抑制效应达到40%。紫茎泽兰叶和茎水提液对芒毛苣苔幼苗生长无明显的化感作用, 紫茎泽兰根水提液对5种苦苣苔科植物也均无显著影响。由此可知, 紫茎泽兰对唇柱苣苔属和台闽苣苔属的植物有一定的化感作用, 而对于芒毛苣苔属无明显的影响。分析结果显示, 紫茎泽兰对岩生苦苣苔科种类要比附生于树上的近缘种化感作用更为明显。     

发育时期对紫茎泽兰化感作用的影响

为探讨紫茎泽兰化感作用与其入侵性的关系,利用生物检测法研究了不同发育时期紫茎泽兰叶片水提液对4种本地草本植物种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,高浓度时紫茎泽兰叶片水提液能显著抑制4种本地植物种子发芽率、发芽速度,但低浓度时有时抑制作用不显著,甚至有促进作用;除狗肝菜胚轴生长外,不同浓度下紫茎泽兰叶水提液均能抑制4种本地植物胚轴和胚根生长,但有时对胚轴生长的抑制作用不显著,甚至有促进作用。不同植物和同种植物的不同参数对紫茎泽兰化感作用的敏感程度不同,拔毒散和狗肝菜的种子萌发参数较敏感,莎草砖子苗的生长参数较敏感,种子发芽速度和胚根生长较敏感。总的看,随发育时间的增加,紫茎泽兰抑制本地植物种子萌发和幼苗生长的最低叶片提取液浓度减小,相同浓度下叶片水提液对本地植物的抑制作用增强,表明紫茎泽兰化感作用增强。化感作用在紫茎泽兰入侵的不同阶段所起的作用可能不同。     

紫茎泽兰入侵对土壤细菌的群落组成和多样性的影响

外来生物入侵可能对生物群落结构和生态系统功能产生多种影响, 但入侵植物与土壤微生物群落组成和多样性的关系尚不清楚。为了揭示外来植物紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)入侵对土壤化学性质和细菌群落组成及多样性的影响, 本研究利用第二代高通量测序技术, 比较了紫茎泽兰不同入侵程度的生境(本地植物群落、紫茎泽兰与本地植物混生群落、紫茎泽兰单优群落)土壤中细菌群落的差异。土壤化学性质分析表明, 土壤pH值、有机质、全N和全K随着紫茎泽兰的入侵而逐渐降低, 而土壤全P则在入侵程度最高的生境土壤中最高。通过测序共获得7,755个细菌OUT (operational taxonomic unit)。结果表明, 紫茎泽兰入侵对土壤的细菌多样性影响较小, ACE和Chao指数在3种不同生境间的差异不显著。细菌在紫茎泽兰与本地植物混生群落中的Shannon指数最低, 即细菌的多样性在中等入侵程度的生境最低。此外, 紫茎泽兰入侵改变了土壤细菌组成和结构, 酸杆菌门(Acidobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度, 从本地植物群落、混合群落到紫茎泽兰单优群落, 呈现出先增加后减少的趋势。可见, 紫茎泽兰入侵一定程度上改变了土壤微生物的多样性和群落结构, 并改变了土壤的化学性质。     

紫茎泽兰醇提物的毒理学研究

为确保以紫茎泽兰提取物为主要原药的植物源农药的安全性,对紫茎泽兰醇提物进行了小鼠经口急性毒性试验、大白兔急性皮肤和眼刺激试验、小鼠骨髓嗜多染红细胞微核计数及小鼠精子畸形试验等急性毒性和遗传毒性试验。结果表明,受试物对两种性别的小鼠经口急性毒性试验,LD50大于5000mg／kg,对大白兔皮肤无刺激性;小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验及小鼠精子畸形试验结果均为阴牲,受试物未见遗传毒性。     

外源NO缓解紫茎泽兰提取物对黄瓜根边缘细胞的化感胁迫

以津优35号黄瓜为材料,采用根尖悬空气培养的方法,研究了紫茎泽兰提取物对黄瓜根边缘细胞的化感胁迫,以及外源NO缓解化感胁迫的效应.结果表明: 1000 mg·L^-1紫茎泽兰提取物对黄瓜根尖有明显的伤害作用,根尖组织结构被破坏,根尖表层细胞脱落,细胞排列混乱且疏松;这些伤害能够被外源NO有效缓解.与对照相比,紫茎泽兰提取物处理黄瓜幼苗根尖根边缘细胞(RBC)的数量和细胞活率被显著抑制,分别降低54.5%和97.2%,细胞凋亡率升高12.3倍,RBC的黏胶层厚度增加31.4%,根边缘细胞根冠果胶甲基酯酶(PME)活性显著增加.与紫茎泽兰提取物处理相比,提取物胁迫下添加外源NO处理的RBC数量和细胞活率分别增加72.4%和146.0%,细胞凋亡率和RBC黏胶层厚度分别降低30.7%和15.0%,PME活性在处理72 h时降低了14.3%.紫茎泽兰提取物对黄瓜RBC产生细胞毒性,诱导细胞发生凋亡和死亡,破坏RBC对根尖的保护,提取物进一步对根尖产生胁迫伤害,破坏根尖的组织结构.外源NO可以在一定程度上缓解提取物对黄瓜根尖及RBC的化感胁迫伤害.     

入侵植物紫茎泽兰化感作用及其途径研究

紫茎泽兰广泛入侵中国西南地区,研究结果表明化感作用是其入侵的重要武器,但其化感作用的途径并不十分清楚。本研究中,我们发现紫茎泽兰可以通过多种途径对两种栽培植物大麦和玉米的生长产生化感作用,这些途径包括了叶挥发物、叶淋溶物以及根分泌物。并且在紫茎泽兰幼苗早期就可以检测到这些化感作用。然而,没有实验证据表明紫茎泽兰落叶的微生物降解物对两种测试植物具有化感作用。     

紫茎泽兰叶片化感作用对10种草本植物种子萌发和幼苗生长的影响

化感作用在生物入侵过程中具有重要的意义,紫茎泽兰具有化感物质,它能抑制豌豆等一些对化感物质敏感的植物种子萌发,但它对入侵早期直接与之竞争的植物的影响以及化感作用与其入侵性的关系还知之甚少。以紫茎泽兰入侵早期直接与之竞争的草本植物和为替代控制紫茎泽兰引进的牧草为材料,利用培养皿滤纸法研究紫茎泽兰叶片提取液对种子萌发和幼苗生长的影响,探讨化感作用与其入侵性的关系,并为其替代控制提供依据。紫茎泽兰叶片提取液对10种受体植物种子萌发和幼苗生长均有化感作用,不同浓度的提取液对植物的化感作用强度不同,低浓度时较弱,高浓度时较强。高浓度的提取液能降低种子发芽率、发芽速率、胚轴和胚根长度,增加幼苗丙二醛含量,其中发芽速率更敏感,可能是衡量化感作用的最敏感指标。不同植物对紫茎泽兰化感作用的敏感程度不同,无芒虎尾草、白三叶、细叶苦荬和莎草砖子苗对紫茎泽兰化感作用较敏感,紫花苜蓿最不敏感。     

紫茎泽兰入侵对土壤酶活性和理化因子的影响

紫茎泽兰是我国危害最严重的外来入侵植物之一,为探明其入侵对土壤肥力的影响,比较研究了紫茎泽兰、云南菅、狗尾草群落和撂荒地下0~30 cm的4层土壤中6种酶活性和12种理化因子。结果表明群落类型和土壤深度对测定的各参数均有显著影响。随土壤深度的增加,多酚氧化酶、碱性磷酸酶、脲酶活性,以及有机质、全氮、全磷、全钙、水解氮、有效磷、速效钾含量和pH值均降低。总的看来,紫茎泽兰群落下碱性磷酸酶和脲酶活性,有机质、全氮、全磷、全钙、水解氮和有效磷含量,以及pH值均较高,全钾含量较低,但速效钾含量并不低,表明紫茎泽兰入侵多年后土壤肥力水平提高,形成了对其生长有利的土壤环境。     

不同温度、光照对虫害紫茎泽兰挥发物释放的影响

用不同温度和光照处理对照和棉蚜侵害的盆栽紫茎泽兰植株后,通过TCT-GC/MS分析了叶片挥发物的成分及相对含量。结果表明:温度与光照均不影响对照和虫害紫茎泽兰挥发物的种类,但影响其挥发物的相对含量。当光照强度达到300400μmol.m-.2s-1时,虫害紫茎泽兰挥发物中,多数单萜的相对含量显著高于对照,而倍半萜含量显著低于对照;绿叶挥发物相对含量与其对照相比差异不显著。当外界温度在15 30℃时,虫害紫茎泽兰挥发物中绿叶气体如己醛、2-己烯醛和多数单萜化合物的相对含量随温度升高而显著增加,而倍半萜含量却低于对照。说明适宜的温度和光照条件影响挥发物化学指纹图的构成,进而可能影响到蚜虫的取食。     

紫茎泽兰一种潜在化感活性物质的分离鉴定

【背景】紫茎泽兰潜在的化感效应可能是其具有极强入侵性的重要原因。目前,针对紫茎泽兰潜在化感活性物质的研究主要集中于偏小极性的萜烯类化合物,而对大极性化学物质的研究相对较少。【方法】采用活性跟踪分析法对紫茎泽兰乙酸乙酯提取物大极性亚组分进行潜在化感活性物质的跟踪分离,并用现代波谱技术解析其化学结构,最后就分离获得的单体成分与已报道的化感活性物质羟基泽兰酮（2）和泽兰二酮（3）以及信号分子JA-Ile在抑制拟南芥种子萌发和幼苗根生长方面进行潜在化感活性的对比分析。【结果】分离鉴定出一个具有潜在强化感活性的大极性化合物2．香豆酸葡萄糖苷（1）,研究发现该化合物虽然对拟南芥种子萌发的抑制作用不显著,但在0．1mmol·L^-1的浓度条件下对拟南芥幼苗根生长却有着比羟基泽兰酮和泽兰二酮更为显著的抑制活性,且其抑制作用的浓度一活性关系与信号分子JA-Ile类似。【结论与意义】紫茎泽兰中潜在大极性的非萜烯类化感活性物质对于紫茎泽兰的综合化感效应可能同样具有重要而不可或缺的作用,化合物1等潜在大极性化感活性物质的逐步揭示对于系统解析紫茎泽兰的化感效应机制具有重要意义。