外来入侵植物化感作用与土壤相互关系研究进展.doc

外来入侵植物化感作用与土壤相互关系研究进展
倪广艳,彭少麟*
中山大学有害生物控制与资源利用国家重点实验室,广东广州 510275
摘要:文章以全球普遍关注的外来植物入侵为背景,综述了外来入侵植物化感物质与土壤化学性质(土壤pH,土壤有机碳和有机质,土壤中的化学元素等)、土壤生物群落(土壤微生物、土壤动物)的关系。并探讨了未来研究需要加强的几个方面,包括将化感作用与野外实际情况相结合研究,更真实的反映田间状况;进一步探讨微生物在化感物质生物变化过程中的作用及其机理;化感物质作为信号物质如何影响微生物代谢,从而影响地上植物;深入研究化感作用与土壤之间的相互关系,为入侵植物生物防治的安全性提供理论指导等方面。
关键词:入侵植物;化感作用;土壤化学性质;土壤微生物
中图分类号:;S154 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2007)02-0644-05
生物入侵是指一种生物在原产地以外的国家或地区具有一定的分布和丰度,能够繁衍后代,并且对入侵地的自然群落和生态系统造成破坏[1]。目前我国外来杂草达108种,隶属23科76属[2],其中约9种已成为入侵种(国家环保总局,2004)。国内外学者针对入侵生物与被入侵群落之间的关系,提出了很多理论假说,如天敌逃避假说、资源波动假说、生物抗性假说、生态位机遇和空生态位假说、干扰假说等[3]。化感作用作为外来种的入侵机制之一[4],已从国内外众多入侵种得到了证实,最近该机制更是被作为一种新的假说提出,即“AARS”假说(“Allelopathic advantage against resident species” hypothesis)或“新奇武器”假说(“Novel Weapon” hypothesis)[5,6]。化感物质与土壤环境息息相关的,它是土壤群落影响植物种群的一个重要因素。有学者将化感作用和土壤性质联系起来进行研究,使得这一领域逐渐活跃起来。王进闯等在分子水平和土壤系统水平上综述了化感作用的研究[7],肖辉林等综述了植物化感物质及化感潜力与土壤养分的相互影响[8]。本文就外来入侵植物的化感物质与土壤化学性质的关系,化感物质和土壤生物的关系进行了综述,并对未来的发展方向提出了一些建议,以期为外来入侵植物的生物防治提供科学依据。
1 外来入侵植物化感物质和土壤化学性质的相互关系
外来入侵植物增加土壤中的化感物质
外来入侵植物和其他植物一样,能够通过根系分泌、雨水淋溶、微生物分解有机残体等方式释放化感物质进入土壤,增加土壤中的化感物质,但是外来入侵植物化感作用的地理变化比较明显。总体而言,入侵地土壤中化感物质的浓度比原产地更高,化感作用更强。Bais[9]等发现斑点矢车菊(Centaurea maculosa)根分泌的化感物质(-)-catechin在北美入侵地的浓度是欧亚原产地的2倍,且入侵地周围草本比原产地周围草本更易受该物质的影响。Vivanco[6]等发现铺散矢车菊(Centaurea diffusa)根分泌的化感物质8-羟基喹啉在土壤中的浓度变化极显著,北美入侵地的浓度约为欧亚原产地的3倍,且原产地土壤中正常存在的浓度能引起入侵地周围植物90%的致死率。
外来入侵植物增加入侵地土壤中化感物质的原因可能在于:①在入侵地入侵植物分泌的化感物质更多;