AM真菌和磷添加对不同竞争方式的紫茎泽兰和林泽兰生长及土壤的影响

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外来入侵植物的成功入侵及扩张通常会导致本地植物退出原生境。西南喀斯特地区物种多样性较为丰富。然而,近年来剧烈的外来植物入侵打破了喀斯特生境的生态平衡,严重威胁着当地的物种多样性及自然生态系统稳定性。目前关于喀斯特地区外来植物入侵已成为生态学研究的热点论题,但在系统探索机理机制方面还十分有限。丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza,AM)真菌是一种重要的功能微生物,能与陆地上的许多植物互利共生。AM真菌具有活化土壤养分、促进植物生长、影响植物间竞争关系等作用。研究发现AM真菌在调控土壤养分并影响外来植物成功入侵过程中扮演着促进与抑制的双重角色,那么环境资源、菌根真菌以及竞争方式互作如何调控入侵植物与乡土植物生长及土壤性质影响外来植物入侵呢?因此,本实验选取入侵物种紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)与乡土物种林泽兰(Eupatorium lindleyanum DC.)作为竞争处理的供试植物,通过设计裸土处理、两物种单种、两物种的种内及种间竞争六种种植方式,分析接种AM真菌和磷添加对喀斯特生境中入侵植物与乡土植物竞争生长及土壤性质的影响,探索喀斯特生境中外来植物入侵机制,以期为喀斯特地区的生物入侵防治提供理论基础。本实验为物种、AM真菌、磷添加以及植物竞争处理的室内控制实验,植株种植生长3个月后测定植株各器官生物量、表型性状及土壤碳氮磷钾等指标。主要研究结果如下:(1)接种AM真菌显著提高了各施磷处理下入侵植物紫茎泽兰与乡土植物林泽兰的苗高、地径、生物量及根冠比。紫茎泽兰生物量表现为对照与种内竞争显著大于种间竞争,林泽兰则为单种对照与种间竞争明显大于种内竞争。总体上,紫茎泽兰的苗高及生物量显著低于林泽兰。(2)接种AM真菌不同程度的提高了各施磷处理下紫茎泽兰与林泽兰的叶片厚度、叶长、叶宽及叶面积。紫茎泽兰叶片大小表现为对照显著大于种间竞争;林泽兰为对照处理及种间竞争显著大于种内竞争。比较两物种的叶片大小,种间竞争中紫茎泽兰显著低于林泽兰。(3)AM真菌显著促进了各施磷处理下两物种根系的生长发育,表现在接种AM真菌显著提高了紫茎泽兰与林泽兰的根系侵染率、根长、根表面积、根体积、根平均直径、根尖数、根分枝数以及种间竞争下比根面积。紫茎泽兰的根长、根表面积及根体积等表型性状指标显著低于林泽兰。(4)接种AM真菌显著提高了磷添加条件下种间竞争中土壤AN以及两物种单种与林泽兰种内竞争下土壤SOC;显著降低了P0处理下土壤AN,两物种单种下土壤TK以及种内与种间竞争下土壤AP和AK。土壤TP及种间竞争下TK则表现为接种处理大于未接种处理。两物种单种下土壤AP显著高于其种内及种间竞争下AP,土壤AK为种植处理显著低于对照处理。(5)接种AM真菌显著提高了土壤孢子密度与菌丝体密度以及种间竞争下易提取与T-GRSP,其中孢子密度、菌丝体密度及T-GRSP总体为P0处理大于P25处理,并且紫茎泽兰单种处理下土壤T-GRSP明显高于其余处理。综上,AM真菌显著促进了紫茎泽兰与林泽兰的生长发育,其中紫茎泽兰生物量总体在P25处理下最高,林泽兰则在P0与P5处理下更高,且种间竞争下林泽兰总生物量明显高于紫茎泽兰。AM真菌调控提高了土壤孢子与菌丝体密度、种间竞争下AN与T-GRSP及单种下土壤SOC;降低了种内及种间竞争下土壤AP与AK。随着施磷浓度增加,土壤AP逐渐升高;但土壤孢子、菌丝体、林泽兰种内竞争下TK与AK、单种下SOC以及种间竞争下T-GRSP则逐渐降低。
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