全 文 ：第 6 期
收稿日期：2014－06－16
基金项目：广东省大学生创新创业训练计划项目（2013027）；北京师范大学珠海分校青年教师科研项目（201353016）；北京师范大学珠海分校质
量工程项目（201262）
作者简介：许 华（1981－），男，湖北仙桃人，副教授，硕士，主要从事植物生理生态学研究，（电话）13726295364（电子信箱）xuhua04＠mail．nankai．edu．cn；
通信作者，陈 超，副教授，博士，（电话）13750054386（电子信箱）chenchaobnu＠126．com。
外来植物的入侵已经成为一个全球性的生态
问题，受到广泛关注 ［1－5］。 已有研究表明，薇甘菊
（Mikania micrantha）、黄顶菊 （Flaveri abidentis）和
五爪金龙（Ipomoea cairica）入侵后，土壤全氮与土
壤有效磷升高，有可能是根系分泌的化感物质改变
了土壤中磷酸酶、尿酶、硝酸还原酶等的活性，或者
改变了土壤中自生固氮菌、氨氧化细菌与反硝化细
菌这些功能微生物的数量，加快了土壤氮磷的转化
速度；加拿大一枝黄花（Solidago canadensis）能够通
过促进土壤微生物的生命活动， 提高氮的转化速
率，进而提高土壤氮［6］。这些研究证明外来入侵植物
可通过不同的途径提高土壤氮、有效磷含量，优化
土壤质量，从而创造了有利于自身生长的环境。
研究 ［6，7］表明，紫茎泽兰（Ageratina adenophora）
三裂叶蟛蜞菊对土壤养分及微生物的影响
许 华，黄嘉仪，朱敏杰，杨 飘，余松夏，李志鹏，陈 超
（北京师范大学珠海分校工程技术学院，广东 珠海 519087）
摘要：比较三裂叶蟛蜞菊（Wedelia trilobata）群落内土壤与群落外土壤的全氮、全磷、pH 及自生固氮菌、
硝化细菌和反硝化细菌情况。 结果表明，相对于群落外土壤，群落内土壤全氮、全磷、自生固氮菌和硝化
细菌数量显著降低，但土壤 pH 和反硝化细菌数量显著升高；土壤全氮、全磷均与土壤自生固氮菌、硝化
细菌数量呈显著正相关，与土壤反硝化细菌数量和 pH 呈显著负相关；土壤 pH 与土壤自生固氮菌、硝化
细菌数量呈显著负相关，与土壤反硝化细菌数量呈显著正相关。 三裂叶蟛蜞菊入侵引起土壤功能微生物
群落和土壤 pH 发生变化，直接或间接地降低了土壤全氮和全磷，使土壤质量下降。
关键词：三裂叶蟛蜞菊（Wedelia trilobata）；根际土壤；全氮；全磷；pH；土壤微生物
中图分类号：S154；Q945．79 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2015）06－1365－03
DOI：10．14088 ／ j．cnki．issn0439－8114．2015．06．021
Effects of Wedelia trilobata L． on Nutrient and Microoganism in Soil
XU Hua， HUANG Jia－yi， ZHU Min－jie， YANG Piao， YU Song－xia， LI Zhi－peng， CHEN Chao
（College of Engineering Technology， Beijing Normal University Zhuhai Campus， Zhuhai 519087， Guangdong， China）
Abstract： Several characteristics of soil including total nitrogen content， total phosphorus content， pH， number of nitrogen
fixing bacteria， nitrifying bacteria and denitrifying bacteria inside and outside Wedelia trilobata community were compared．
The results showed that compared with soil outside Wedelia trilobata community， total nitrogen content， total phosphorus con-
tent， number of nitrogen fixing bacteria and nitrifying bacteria of soil inside Wedelia trilobata community decreased signifi-
cantly. Number of denitrifying bacteria and pH of soil inside Wedelia trilobata community increased significantly． As for the
soil， total nitrogen and total phosphorus content were significantly positive correlatied with number of nitrogen fixing bacteria
and nitrifying bacteria， but significantly negative correlatied with pH and number of denitrifying bacteria． Soil pH was signifi-
cantly negative correlated with number of soil nitrogen fixing bacteria and nitrifying bacteria， but significantly positive corre-
lated with number of soil denitrifying bacteria． Invasion of Wedelia trilobata apparently led to the changes in number of soil
functional microbial community and soil pH， and thus directly or indirectly led to reduction of total nitrogen and total phos-
phorus content of soil， and further led to degradation of soil quality．
Key words： Wedelia trilobata； total nitrogen； total phosphorus；pH； soil microorganism
第 54 卷第 6期
2015 年 3 月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol． 54 No.6
Mar.，2015
湖 北 农 业 科 学 2015 年
的入侵对土壤全氮没有明显影响，但降低了土壤全
磷和有效磷含量，使土壤磷素营养贫瘠化，这可能
是紫茎泽兰限制其他植物生长的一种特殊的资源
吸收利用策略。 部分外来入侵植物是通过降低土壤
质量来降低其他植物生存的可能性，使得自身获得
有利的生存条件。
Ehrenfeld 等 ［8］对上述两种情况研究认为，入侵
植物对入侵地的生态过程有显著的改变，但是对入
侵地土壤的营养元素可能有增加、 减少或没有影
响，不同的入侵植物对当地土壤的影响不同，同一
种入侵植物对不同的入侵地土壤的影响也不同，不
同外来植物在不同环境可以用不同的入侵机制创
造有利于自身的土壤环境。
三裂叶蟛蜞菊（Wedelia trilobata）又名南美蟛
蜞菊，为菊科（Cmpositae）蟛蜞菊属（Ageratina）植物，
被列为世界上最有害的 100 种外来入侵物种之一，
原产于热带美洲，20 世纪 70 年代作为地被植物引
人中国，现广泛分布于华南地区，是华南地区重要
的有害杂草和园林绿化植物。 该植物具有超强的繁
殖能力，群落中很少有其他杂草出现，很少有病虫
害的发生，自然天敌少。 有关三裂叶蟛蜞菊的文献
报道集中在三裂叶蟛蜞菊的化学成分作用、对植物
的化感作用及危害研究等方面，关于三裂叶蟛蜞菊
入侵后对土壤养分及微生物影响的研究较少，其入
侵机制尚待进一步揭示。 本研究比较了三裂叶蟛蜞
菊群落内外的土壤全氮和全磷、pH、自生固氮菌、硝
化细菌以及反硝化细菌数量，分析这些指标之间的
相关性， 探究三裂叶蟛蜞菊对土壤生态系统的影
响，揭示其入侵机制，为制定三裂叶蟛蜞菊的防控
措施提供理论依据。
1 材料与方法
1．1 试验概况
三裂叶蟛蜞菊群落内外土壤样品采自北京师
范大学珠海分校校园，室内试验于 2012 年 12 月在
北京师范大学珠海分校工程技术学院植物学实验
室进行。
1．2 土壤取样
在三裂叶蟛蜞菊群落内按五点取样法设置取
土样点，清除地面植被和地表凋落物，用土壤取样
器收集 0～10 cm土层土壤， 之后将所取的 5个土样
混合均匀。 在三裂叶蟛蜞菊群落四周均匀设置 7个
取样点， 按上述方法采集土壤并将 7 个土样混合，
装入塑料封口袋，做好标记带回实验室，拣去细根
和石块等杂质，自然风干、过筛（2 mm）后装入塑料
封口袋保存在 4 ℃冰箱中。
1．3 土壤测定
参照胡子峰 ［9］的方法，使用凯氏定氮仪测定土
壤全氮；参照陆杏英 ［10］的方法测定土壤的全磷；参
照刘芬 ［11］的方法，用酸度计测定土壤 pH；参照陈晶
等 ［12］的方法，测定土壤的自生固氮菌数量；参照谢
冰等 ［13］，张玉芹等 ［14］的方法，测定土壤的硝化细菌
及反硝化细菌。 以上所有指标测定均设 5次重复。
1．4 数据处理
用 SPSS 16．0 统计软件进行 One－way ANVOA
方差分析，并进行 Duncan’s 多重比较；对土壤全氮
和全磷、微生物数量、pH进行 Pearson相关分析。
2 结果与分析
2．1 三裂叶蟛蜞菊入侵对土壤测定指标的影响
三裂叶蟛蜞菊群落外、群落内土壤指标检测结
果见表 1。由表 1可见，相对于三裂叶蟛蜞菊群落外
土壤，群落内土壤全氮和全磷显著降低（P＜0．05），说
明三裂叶蟛蜞菊的入侵使得土壤肥力下降。 群落内
土壤 pH 显著升高（P＜0．05），说明三裂叶蟛蜞菊根
系分泌物可以影响或改变原有土壤的酸碱度。 三裂
叶蟛蜞菊对土壤氮代谢微生物种群产生较大影响，
与群落外土壤相比，群落内土壤自生固氮菌数量和
硝化细菌数量显著降低（P＜0．05），而反硝化细菌数
量显著升高（P＜0．05）；群落内土壤自生固氮菌数量
为 15．6×103 CFU ／ g，比群落外土壤降低了 32．2％；群
落内土壤硝化细菌数量为 11．7×102 CFU ／ g， 比群落
外土壤降低了 23．5％； 群落外土壤反硝化细菌数量
为 17．7×102 CFU ／ g， 群落内土壤反硝化细菌数量为
20．7×102 CFU ／ g，比群落外提高了 3．0×102 CFU ／ g。
可见，三裂叶蟛蜞菊的入侵对土壤中参与氮素循环
的微生物种群影响较大。
2．2 土壤测定指标的相关性
分析土壤的全氮、全磷、pH及自生固氮菌、硝化
细菌和反硝化细菌的相互关系（表 2）可见，土壤全
氮、全磷均与土壤自生固氮菌、硝化细菌数量呈显
著正相关（P＜0．05），与土壤反硝化细菌数量呈显著
表 1 三裂叶蟛蜞菊入侵对土壤测定指标的影响
样品来源
群落内
群落外
全氮//g/kg
0.96±0.09b
1.30±0.10a
全磷//g/kg
0.003 4±0.000 2b
0.004 9±0.000 3a
pH
6.7±0.09a
6.1±0.08b
自生固氮菌//103 CFU/g
15.6±3.34b
23.0±5.10a
硝化细菌//102 CFU/g
11.7±0.34b
15.3±0.45a
反硝化细菌//102 CFU/g
20.7±0.50a
17.7±0.25b
注：表中同列不同小写英文字母表示差异显著（P＜0．05）。
1366
第 6 期
表 2 土壤各测定指标间的相关系数
指标
全磷
pH
自生固氮菌
硝化细菌
反硝化细菌
全氮
0.863**
-0.890**
0.740*
0.645*
-0.580*
全磷
-0.928**
0.753*
0.750*
-0.695*
pH
-0.736*
-0.574*
0.604*
自生固氮菌
0.488
-0.344
硝化细菌
-0.680*
注：表中“**”表示在 0．01 水平显著相关；“*”表示在 0．05 水平显
著相关。
负相关（P＜0．05），与土壤 pH 呈极显著负相关（P＜
0．01）；土壤 pH与土壤自生固氮菌、硝化细菌数量呈
显著负相关（P＜0．05），与土壤反硝化细菌数量呈显
著正相关（P＜0．05）；硝化细菌数量与反硝化细菌数
量呈显著负相关（P＜0．05），与土壤全氮与全磷呈显
著正相关（P＜0．05）。
3 小结与讨论
相对于三裂叶蟛蜞菊群落外土壤，群落内土壤
全氮和全磷显著降低， 群落内土壤质量显著下降。
土壤自生固氮菌、硝化细菌和反硝化细菌参与土壤
氮素循环， 自生固氮菌能将空气中氮气还原成氨，
硝化细菌将土壤中的氨或铵盐氧化为硝态氮，这两
种细菌对土壤氮素的固定起着重要的作用；反硝化
细菌将土壤中的硝态氮转化为 N2，降低土壤氮素含
量。 本研究中，土壤自生固氮菌和硝化细菌数量显
著降低且与土壤全氮呈显著正相关，而反硝化细菌
数量显著增加且与土壤全氮呈显著负相关， 表明
三裂叶蟛蜞菊入侵后改变了与土壤氮素循环有关
的微生物群落的结构，是造成土壤全氮降低的重要
原因。
Ehrenfeld 等［8］和 Kourtev 等［15］发现，土壤 pH 的
升高是由于外来入侵植物对硝态氮的吸收要强于
对铵态氮的吸收。 本研究中三裂叶蟛蜞菊群落内土
壤 pH 显著高于群落外， 可能也是这个原因。 土壤
pH对于土壤中的微生物群落结构影响相当复杂，因
为 pH 对于营养的利用、微生物吸附、胞外酶的产生
和分泌都会产生不同的影响，不同微生物适合生长
的 pH也有差别［16］。 本研究发现自生固氮菌、硝化细
菌数量与土壤 pH 呈显著负相关， 而反硝化细菌与
土壤 pH 呈显著正相关， 这说明在三裂叶蟛蜞菊入
侵后， 不利于土壤自生固氮菌和硝化细菌的生长，
有利于反硝化细菌的生长，减少了氮素固定，增加
了氮素散失，间接地降低了土壤全氮。
戴莲等 ［17］研究发现，紫茎泽兰入侵地土壤全磷
显著低于裸地和本土植物土壤，认为紫茎泽兰与本
土植物相比，对磷素吸收的能力更强，进而对共生
植物生长产生不利影响。 本研究表明，三裂叶蟛蜞
菊入侵后群落内土壤全磷相较群落外显著降低，与
上述研究结果一致，可能是因为三裂叶蟛蜞菊对土
壤磷素具有较强的吸收能力，具体情况还有待进一
步研究。
植物根系分泌物中的化感物质也可能是导致
土壤全氮降低的原因， 其影响方式可能有两种，一
是根系分泌物中的化感物质抑制了土壤微生物的
生长或抑制了土壤中酶的活性。 黄益宗等［18］的研究
表明化感物质对土壤硝化作用产生抑制作用，推测
化感物质可能是通过抑制与土壤硝化作用相关微
生物的生长或相关酶的活性，进而抑制土壤硝化作
用。 本研究中三裂叶蟛蜞菊根系可能产生某些化感
物质抑制硝化细菌的生长，导致其数量下降，进而
降低土壤全氮。 二是细菌通过鞭毛运动对不同的土
壤化学条件做出反应， 表现出趋向或趋避行为 ［19］。
三裂叶蟛蜞菊入侵后可能产生化感物质，使土壤自
生固氮菌和硝化细菌表现出趋避行为，使反硝化细
菌表现出趋向行为，进而导致土壤全氮降低。
本研究表明，三裂叶蟛蜞菊入侵后，群落内土
壤 pH 升高，土壤自生固氮菌、硝化细菌数量减少，
反硝化细菌数量增加，土壤全氮、全磷降低，群落内
土壤肥力下降，使得土壤环境不利于本土植物的生
长， 这可能是三裂叶蟛蜞菊具有强入侵能力的机
制。 有研究表明 ［20］，在较贫瘠的土壤中入侵物种具
有更高的相对竞争能力，只有当土壤肥力水平较高
时，部分本土物种才能积累较大的生物量，具备与
外来入侵物种抗衡的能力。 改善土壤条件可能是保
障本土物种正常生长、防控三裂叶蟛蜞菊入侵的一
种有效手段。
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