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入侵植物一般具有较大的地下生物量,可以通过根系分泌途径改变土壤微环境,如输入大量的含碳氮的初级代谢物,改变土壤营养循环;也会释放大量的次生代谢产物（化感物质）,影响周边植物的生长和土壤微生物群落结构和功能。入侵植物加拿大一枝黄花作为南方地区比较典型的恶性入侵植物,关于其根系分泌物（化感物质）在实际土壤环境的作用和调节改变土壤微生物群落结构和功能后的反馈作用较少关注。本课题组人员前期已对加拿大一枝黄花根提取物（分泌物）开展了大量化学分离工作,已从根提取物中分离了大量的次生代谢产物,其中咖啡酸、咖啡酸甲酯、咖啡酸乙酯为所获得次生代谢物中的主要成分。本研究以根系代谢物输入介导土壤细菌群落结构和功能改变为主线,通过种子萌发实验、室内盆栽实验和土壤反馈实验,全面评价入侵植物酚酸类根系代谢物质的生态功能。旨在从根系酚酸类代谢物的化学生态功能角度揭示外来植物成功入侵的生态学机制,丰富入侵生态理论体系,且在实践上也为入侵植物的防控提供切实的理论指导。本研究工作取得以下主要成果:1.通过培养皿萌发实验和盆栽实验,探究根系代谢物输入对本地植物种子萌发和植物生长的直接化感作用。结果显示:随咖啡酸甲酯（MC）、咖啡酸乙酯（EC）浓度的增加,多裂叶翅果菊的株高呈递减趋势。此外,高浓度（1 m M）的酚酸代谢物处理下的多裂叶翅果菊的叶宽、种子发芽率、种子发芽指数、种子发芽速度指数明显低于其他处理。随着MC、EC浓度的升高,对本地植物多裂叶翅果菊种子萌发有显著抑制作用。以上结果表明,入侵植物根系酚酸类代谢物能够抑制本地多裂叶翅果菊的生长并增加自身的竞争能力。2.通过盆栽实验,探究根系代谢物输入对土壤细菌群落结构和功能的改变,以和这种土壤微环境改变后的土壤的反馈作用。实验分为两个阶段:第一阶段土壤调理实验;第二阶段土壤反馈实验。通过实验阐释酚酸类代谢物输入对土壤细菌的群落结构改变后,对植物的反馈作用（即酚酸类代谢物的间接作用）。结果显示:酚酸类代谢物显著影响了土壤中硝态氮和铵态氮的含量,其中CA和MC显著减少了土壤中铵态氮的含量。随着酚酸类代谢物浓度的增加,土壤中硝态氮的含量也逐渐减少。低浓度（0.1 m M）下的酚酸类代谢物质添加后略降低了OTU丰度、细菌的丰度、Chao1指数以和Simpson指数,但无明显差异;在高浓度（1 m M）下的酚酸类代谢物添加后显著降低了细菌的OTU丰度、细菌的丰度、Chao1指数以和Simpson指数,酚酸类代谢物改变了原生土壤中土壤硝化螺菌门（Nitrospiraa）、硝化螺旋菌科（Nitrospiraceae）等氮循环过程菌的生物量。低浓度条件下的酚酸类代谢物对多裂叶翅果菊的生长影响不明显,在高浓度条件下咖啡酸乙酯对多裂叶翅果菊生长却有明显抑制作用,但高/低浓度的酚酸类代谢物对加拿大一枝黄花的生长影响并无明显差异。结果表明:酚酸类代谢物对土壤中有效氮的转化有显著影响,且酚酸类代谢物的输入可通过减少土壤微生物的种类和多样性,一定程度上影响土壤营养循环进而影响入侵进程;反馈试验结果表明咖啡酸类代谢物作为一种化感物质通过对自身的自毒效应小于对多裂叶翅果菊的化感作用,从而对加拿大一枝黄花的入侵起到促进作用。3.通过加拿大一枝黄花种植调节后,探究根系分泌物输入对土壤微环境和其土壤微生物群落结构和功能的改变和其土壤反馈作用。结果显示::与未驯化土壤（CK）相比,植物驯化处理对土壤中总碳、总氮、总磷的影响不显著,而显著增加了土壤铵态氮的含量,显著减少了硝态氮含量。加拿大一枝黄花驯化后的土壤中细菌、放线菌增多,变形菌、硝化细菌减少;在灭菌后微生物回补处理条件下,与未驯化土壤（CK）和多裂叶翅果菊调理土壤相比,加拿大一枝黄花调理后灭菌土壤中,微生物滤液回补增加了加拿大一枝黄花的株高,而显著减少了多裂叶翅果菊的株高、地上生物量、地下生物量,这表明加拿大一枝黄花的微生物降低了多裂叶翅果菊的竞争能力。加拿大一枝黄花驯化后的土壤中优势细菌为厌氧绳菌纲（Anaerolineae）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、拟杆菌纲（Bacteroidia）;多裂叶翅果菊土壤中细菌主要是属于绿菌门（Chloroflex）,其丰度多于未驯化土壤（CK对照组）;未驯化土壤（CK）土壤中优势细菌为Nitrososphaeria、奇古菌（Thaumarchaeota）、亚硝化侏儒菌科（Nitrosopumilaceae）。综上所述,加拿大一枝黄花入侵过程中会显著影响土壤的理化性质,对土壤铵态氮和硝态氮含量影响显著。加拿大一枝黄花根系分泌物显著改变了土壤细菌的群落结构,入侵植物加拿大一枝黄花驯化后土壤的细菌多样性比本地植物多裂叶翅果菊驯化后土壤中细菌多样性更易受到植物根分泌物的调节而发生改变。反馈试验表明灭菌后微生物回补处理对多裂叶翅果菊的株高、地上生物量、地下生物量达到了显著减少水平,表明入侵影响了土壤中理化性质的改变从而影响了入侵的发生。加拿大一枝黄花根系分泌物能够直接抑制本地植物的生长,且会提高自身的竞争力从而促进其入侵成功,还能够通过改变本地植物与细菌的互作关系,塑造有利于自身的微生物群落,或改变土壤理化性质,进而间接地抑制本地植物的生长。