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滋生鸡眼草对马尼拉草坪土壤理化性质的影响



全 文 :湖 北 农 业 科 学 2013 年
第 52卷第 23期
2013年 12月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol. 52 No.23
Dec.,2013
收稿日期:2013-01-04
作者简介:王志勇(1967-),男,湖北咸宁人,副教授,硕士,主要从事微生物生态学研究,(电话)0715-8280559(电子信箱)wzhy660305@sina.com。
马尼拉草 [Zoysiarass matrella (L.)Merr.]为禾
本科结缕草属多年生草本植物, 学名沟叶结缕草,
原产于台湾、广东、海南等地,生于海岸沙地上,亚
洲和大洋洲的热带地区也有分布。 该草种叶细、色
绿、草层密集而无丛状草丘突起,且适应地区广,耐
旱、耐寒、耐贫瘠、耐盐碱、耐阴,根茎发达,成坪能
力强,抗病虫害,对管理水平要求不高 ,养护费用
低,被广泛用于景点绿化、休憩广场和高级运动场
的草坪建植[1]。
同其他草坪植物一样,杂草也困扰了马尼拉草
坪的发展, 鸡眼草 [Kummerowia striata (Thunb.)
Schindl.]就是其中危害较大的一种[2-5]。 鸡眼草始载
于《救荒本草》,称作掐不齐,又名人字草、老鸦须、
铺地锦、蚂蚁骨头草等,为豆科(Leguminosae)一年
生草本植物。 在中国主要分布于东北各省以及河
北、山东、江苏、湖北、湖南、福建、广东、云南、贵州、
四川等省,日本、朝鲜和俄罗斯远东分布较普遍,越
南及北美洲也有分布,生态适应性很强[6]。观察发现
湖北省咸宁市马尼拉草坪滋生鸡眼草后往往造成
局部草坪草死亡,大片草坪退化,对马尼拉草坪构
成了较大的威胁。 如何减轻鸡眼草的危害,保持马
尼拉草坪欣欣向荣的状态对于提高马尼拉草坪的
品质和观赏价值将具有一定的现实意义。 目前对马
尼拉草坪滋生鸡眼草后对土壤的影响所知甚少,笔
者拟通过研究滋生鸡眼草前后马尼拉草坪土壤理
化性质的变化, 并分析这些理化性质之间的相关
性,同时对以上变化进行主成分分析,以了解其滋
生的土壤理化原因,为马尼拉草坪中鸡眼草的防治
滋生鸡眼草对马尼拉草坪土壤理化性质的影响
王志勇,吴亚荣,陈小楷,杨 佩,张建军
(咸宁职业技术学院,湖北 咸宁 437100)
摘要:分析了滋生鸡眼草[Kummerowia striata (Thunb.) Schindl.]前后马尼拉草[Zoysiarass matrella (L.)
Merr.]坪土壤理化性质的变化。 结果表明,滋生鸡眼草后土壤有机质含量显著增加(P<0.05),土壤 pH 及
全氮、水解氮、硝态氮、有效磷含量均极显著增加(P<0.01),土壤速效钾含量则因不同采样区而有差异。相
关性分析显示不同土壤理化性质间存在不同的相关性。 主成分分析显示土壤理化性质的变化对鸡眼草
在与马尼拉草的竞争方面起到了较大的促进作用。
关键词:马尼拉草[Zoysiarass matrella (L.) Merr.];鸡眼草[Kummerowia striata (Thunb.) Schindl.];土壤
理化性质;相关性分析;主成分分析
中图分类号:S141.6 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)23-5738-03
Effects of Kummerowia striata on Soil Physical and Chemical Properties of
Zoysiarass matrella Lawn
WANG Zhi-yong,WU Ya-rong,CHEN Xiao-kai,YANG Pei,ZHANG Jian-jun
(Xianning Vocational Technical College, Xianning 437100,Hubei,China)
Abstract:Soil samples were used to analyze soil physical and chemical properties under the invasion of Kummerowia striata.
The results showed that the K. striata significantly increased soil organic matter (P<0.05). pH, total nitrogen, hydrolyzed ni-
trogen, nitrate, available phosphorus content were significantly increased(P<0.01). Available potassium was different due to
different sampling areas. The correlation analysis showed there were different correlations between different soil properties. The
principal component analysis showed that changes of soil properties played a large role in promoting K. striata to compete
with Z. matrella lawn.
Key words: Zoysiarass matrella; Kummerowia striata; soil chemical and physical properties; correlation analysis; principal
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2013.23.071
第 23 期
提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 样品采集与处理
马尼拉草坪是华中地区的当家草坪。 大面积种
植马尼拉草的主要是园林部门、宾馆、学校,自然情
况下园林部门和宾馆的管理较为规范,校园内的管
理相对较为粗放。 为最大可能地比较自然状态下鸡
眼草入侵对马尼拉草坪的影响,分别选择了鄂南高
级中学、湖北科技学院、咸宁职业技术学院为 3 个
采样区(表 1),其地理位置为 114.27°E、29.90°N。 咸
宁市属亚热带季风(湿润)气候,四季分明;年均气
温为 15.8~17.5 ℃, 年平均降雨量为 1 150~1 450
mm, 且较为集中。 各采样区土壤均为红壤。 参照
NY / T 1121.1-2006中土壤样品的采集、处理和贮存
的方法于 2010 年 7 月分别在鸡眼草单一群落区和
马尼拉草坪区按五点采样法采样, 采样深度为 0~
15 cm,5 个点的土样合并混合均匀后约为 1 kg。 将
土壤样品带回实验室马上风干,过 2 mm筛子。
1.2 方法
土壤有机质的测定采用重铬酸钾外加热法
(NY / T 1121.6-2006),土壤全氮的测定采用半微量
凯氏定氮法(LY / T 1228-1999),土壤水解氮的测定
采用碱解扩散法(LY / T 1229-1999),土壤硝态氮的
测定参照硝酸试粉法 [7],pH 的测定采用酸度计法
(NY / T 1121.2-2006),土壤速效磷(含量以 P2O5计)
的测定采用钼锑抗比色法(NY / T 1121.7-2006),土
壤速效钾(含量以 K2O 计)的测定采用四苯硼钠比
浊法[8]。
主要仪器:KDN04-Ⅲ型定氮仪(上海纤检仪器
有限公司)、S22pc型可见分光光度计(上海棱光技术
有限公司)、pHs-3c型酸度计(上海理达仪器厂)等。
1.3 数据处理
试验数据采用 Excel 软件处理,方差分析、相关
性分析及主成分分析采用 DPS V6.55软件进行。
2 结果与分析
2.1 滋生鸡眼草对土壤理化性质的影响
滋生鸡眼草引起草坪土壤理化性质的变化见
表 2。由表 2可知,滋生鸡眼草后全氮、水解氮、硝态
氮、有效磷的含量及 pH 均极显著增加;咸宁职业技
术学院采样区有机质含量极显著增加,其他两地显
著增加; 有的采样区土壤速效钾的含量极显著增
加,有的则极显著减少。
滋生鸡眼草后,所有样地有机质含量均显著增
加的原因可能主要是由于滋生鸡眼草后导致了马
尼拉草的死亡,而马尼拉为禾本科草本植物,其生
物量较大,该植物死亡后残体在土壤表层逐渐被微
生物分解而成为土壤中有机质的主要来源。
土壤全氮的极显著增加主要来自两个方面。 一
方面是由于鸡眼草为豆科一年生草本植物(已有学
者从鸡眼草中分离出根瘤菌并将其归为一个新的
类群 [9]),具有自身固氮的能力;另一方面土壤有机
质的含量也与氮的含量呈正相关 [8],因此土壤全氮
含量极显著增加。
含氮有机质首先被微生物分解并释放出氨态
氮,固氮植物也可将自身多余的氮素释放到土壤中
(主要是氨基氮),在通气良好的情况下(草坪绝大
多数情况下通气都是良好的)氨态氮在微生物的作
用下被氧化成硝态氮,因此土壤水解氮、硝态氮增
加极显著。
由于固氮植物释放到土壤中的氮素多为氨基
氮,而所有采样区均为红壤,因此土壤 pH 均极显著
增加。一般 pH在 6~7时磷素有效性最高[8]。由于所
有采样区均为酸性至弱酸性土壤,而滋生鸡眼草后
土壤 pH 均显著增大,且均在 7 以内,因此土壤有效
磷的含量显著增加。
表 1 采样地点的地理位置及样品编号
样品编号
EGZm
EGKs
KYZm
KYKs
ZYZm
ZYKs
采样地的植被情况
马尼拉草坪
滋生鸡眼草后形成的单一植物
马尼拉草坪
滋生鸡眼草后形成的单一植物
马尼拉草坪
滋生鸡眼草后形成的单一植物
采样地点
鄂南高级中学校园
湖北科技学院校园
咸宁职业技术学院校园
表 2 滋生鸡眼草对土壤理化性质的影响
样品
EGZm
EGKs
XYZm
XYKs
ZYZm
ZYKs
pH
5.48±0.01 B
6.00±0.02 A
6.24±0.04 B
6.49±0.03 A
6.42±0.03 B
6.59±0.03 A
有机质//g/kg
24.01±1.93 b
29.91±1.76 a
11.87±2.88 b
17.25±1.59 a
15.02±0.64 B
21.16±1.16 A
全氮//g/kg
2.56±0.22 B
3.28±0.01 A
2.05±0.01 B
2.85±0.23 A
2.82±0.09 B
4.12±0.22 A
水解氮//mg/kg
46.19±0.94 B
107.15±5.76 A
32.05±0.94 B
50.59±1.96 A
89.87±1.44 B
112.49±0.54 A
硝态氮//mg/kg
26.55±3.19 B
53.39±0.51 A
39.23±1.35 B
45.13±1.53 A
36.28±0.88 B
58.11±2.23 A
有效磷//mg/kg
2.03±0.30 B
3.53±0.20 A
3.10±0.15 B
7.34±1.42 A
3.50±0.15 B
4.30±0.06 A
速效钾//g/kg
0.55±0.03 A
0.37±0.02 B
0.18±0.01 B
0.29±0.01 A
0.38±0.01 A
0.34±0.01 B
注:差异的比较是在同一采样地间两两进行的。 小写字母不同表示差异显著(P<0.05),大写字母不同表示差异极显著(P<0.01)。
王志勇等:滋生鸡眼草对马尼拉草坪土壤理化性质的影响 5739
湖 北 农 业 科 学 2013 年
表 3 滋生鸡眼草后土壤理化性质间的相关性
相关系数
pH
有机质
全氮
水解氮
硝态氮
有效磷
速效钾
pH
1
-0.504 4
0.374 6
0.310 5
0.583 4
0.626 2
-0.685 9
有机质
-0.504 4
1
0.489 7
0.495 0
0.287 9
-0.167 4
0.599 1
全氮
0.374 6
0.489 7
1
0.843 3
0.759 1
0.253 9
0.157 1
水解氮
0.310 5
0.495 0
0.843 3
1
0.687 0
0.004 0
0.168 5
硝态氮
0.583 4
0.287 9
0.759 1
0.687 0
1
0.426 9
-0.422 3
有效磷
0.626 2
-0.167 4
0.253 9
0.004 0
0.426 9
1
-0.415 5
速效钾
-0.685 9
0.599 1
0.157 1
0.168 5
-0.422 3
-0.415 5
1
注:相关系数临界值:a=0.05 时,r=0.468 3;a=0.01 时,r=0.589 7。
土壤中的钾大部分是以难溶的矿物形态存在,
即速效钾的含量与土壤母质等因素关系较大,因此
滋生鸡眼草后不同采样区的钾含量变化因其所处
位置不同而有差异,没有明显的规律。
2.2 滋生鸡眼草后土壤理化性质间的相关性分析
滋生鸡眼草后土壤理化性质间的相关性分析
见表 3。 由表 3可知,在本研究中 pH(在弱酸性条件
下)与土壤有效磷含量为极显著的正相关;全氮含
量、水解氮含量、硝态氮含量三者间均为极显著正
相关,有机质与全氮含量及与水解氮含量均为显著
正相关,这些结果与前面的分析一致。 pH与有机质
含量为显著负相关, 可能是 pH 直接影响了有机质
转化的主体——土壤微生物的活性的缘故 [10];有机
质含量与速效钾含量为极显著正相关,其可能的原
因是有机质可促进土壤母质中钾的释放;pH与速效
钾含量为极显著负相关, 则可能是 pH 影响到了有
机质的转化。
2.3 主成分分析
马尼拉草坪滋生鸡眼草后各采样区理化性质
主成分分析的结果见图 1。由图 1可知,滋生鸡眼草
后各采样区第一主成分和第二主成分相对于原样
地的马尼拉草坪来说都要大。 所有的鸡眼草植被区
第一主成分的值都集中在正数区,pH、 全氮、 水解
氮、硝态氮和有效磷对它的影响比较大,而各采样
区中对照的马尼拉草坪的第一主成分都在负数区。
有机质、全氮、水解氮和速效钾对第二主成分的影
响较大。 主成分分析的结果也显示了在鸡眼草与马
尼拉草的竞争中,土壤理化性质的变化在其中起到
了重要的作用。
3 小结与讨论
杂草(如鸡眼草)对草坪(如马尼拉草坪)来说
属于一种入侵物种,因此草坪滋生杂草的过程就其
本质来说与外来植物的入侵过程相似。 养分的获得
对入侵植物的生长、扩张有决定作用,入侵植物对
土壤养分的影响可能与其养分获得是一个相互促
进的过程[11]。牛红榜[12]在对紫茎泽兰(Crofton weed)
入侵的研究中发现紫茎泽兰入侵提高了土壤中植
物可以直接吸收利用的硝态氮、氨态氮、有效磷、速
效钾的含量,这可能是由于紫茎泽兰入侵改变了土
壤微生物的组成,进而活化土壤养分;紫茎泽兰和
本土植物均可利用较高水平的土壤养分,但由于紫
茎泽兰和当地植物的繁殖特性与利用速度不同,因
此土壤养分的提高可能对紫茎泽兰生长和竞争有
利。 有研究显示一年生入侵植物会通过自身的残体
分解增加土壤养分[13,14]。
在本研究中,马尼拉草坪滋生鸡眼草后土壤有
机质、全氮、水解氮、硝态氮、有效磷等都显著提高,
但鸡眼草生长较快,植株较高,可以优先占据较好
的生存空间,在较短的时间内占据优势地位,可能
更有利于其对养分的吸收。
土壤微生物是土壤有机质转化的动力。 土壤有
机质的分解、土壤氮素的转化通常是由微生物产生
的相应的酶类来实现的,那么土壤微生物及其产生
的相应酶类的变化是否与土壤理化性质的变化一
致还有待进一步研究。 另外研究中还发现,滋生鸡
眼草后,在一定时间内马尼拉草会死亡,是否说明
了在鸡眼草与马尼拉草的竞争中化感作用产生了
一定的影响也有待进一步研究。
从土壤理化性质的角度分析,鸡眼草得以在马
尼拉草坪上滋生,一方面是由于该植物滋生后导致
了土壤有机质和氮素水平的显著提高,土壤有效磷
含量也显著提高, 使得自身可利用养分显著增加。
图 1 滋生鸡眼草后马尼拉草坪理化性质的主成分
3.0
1.5
0
-1.5
-3.0
PC
2(
36
.4
2%

-4 -2 0 2 4
PC1(45.01%)
BGZm
EGKs
XYZm
XYKs
ZYZm
ZYKs
(下转第 5748页)
5740
湖 北 农 业 科 学 2013 年
2.3 播后10 d施用不同浓度吡嘧磺隆对水稻株高
和根长的影响
在水稻直播后 10 d,稻苗为 2 叶 1 心期。 各施
药处理与对照相比,对株高和根的生长均没有显著
抑制作用(图 3、表 3)。
3 小结与讨论
吡嘧磺隆是直播稻田广泛使用的除草剂,其对
环境的安全性及安全性使用技术受到关注。 吡嘧磺
隆在土壤中降解较快 [6]。 钟决龙等 [4]报道吡嘧磺隆
在水稻直播后 4~5 d 施药会造成稻苗生长停滞,然
而吡嘧磺隆对作物造成的药害大多数是定性描
述 [4,5],缺乏吡嘧磺隆对苗期水稻生长的定量分析。
本研究分析了在水稻播后 5、7、10 d 施药后稻苗在
不同时期的生长表现。 试验发现即使在水稻播后 5
d 使用推荐剂量, 即在水稻 1 叶 1 心期施药也会抑
制稻苗的生长, 但在播后 7 d 施用推荐剂量不会对
稻苗有较大的影响, 在播后 10 d 施药则较安全,但
此时杂草的龄期也较大,除草效果不好。 因此在水
稻播后 7~10 d,适当增大吡嘧磺隆的施用浓度既可
以有效防除杂草,也不会对稻苗造成药害。
吡嘧磺隆造成药害还受到温度、土壤有机质含
量等因素的影响[6],但本次试验未考虑,因此还需进
一步进行相关方面的研究。
参考文献:
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表 3 播后 10 d 施用不同浓度吡嘧磺隆后水稻在不同
时期根长 (单位:cm)
处理
CK
A
B
C
3 d
8.5±2.6 a
8.0±2.6 a
10.0±2.7 a
8.6±4.3 a
7 d
10.0±2.7 a
8.0±3.1 a
8.3±3.0 a
9.7±3.9 a
14 d
9.6±2.6 a
9.4±2.6 a
10.7±3.7 a
9.9±2.2 a
21 d
10.4±1.8 a
9.0±1.6 a
9.7±1.5 a
9.6±1.9 a
图 3 播后 10 d 施用不同浓度吡嘧磺隆后水稻在不同时期
的株高
25
20
15
10
5
0


//c
m
3 7 14 21
药后时间//d
CK
A
B
C
a a a a
a a a a
a a
a
a a a a a
(责任编辑 张 毅)
另一方面在偏酸性土壤中, 滋生鸡眼草后土壤 pH
也显著提高且均在 7 以下,由此改善了土壤其他养
分的有效性。 土壤各理化性质间存在不同的相关
性,主成分分析的结果显示了在鸡眼草与马尼拉草
的竞争中土壤理化性质的变化起到了重要的作用。
参考文献:
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(责任编辑 童志婷)
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