马缨丹（Lantana camara L.）对南非东开普省土壤理化性质的影响

《African Journal of Ecology》：The Effects of Lantana camara L. on Soil Physicochemical Properties in the Eastern Cape Province of South Africa

　　

马缨丹（Lantana camara L.）是一种全球公认的外来入侵植物物种，因其广泛分布和对物种多样性及生态系统动态的负面影响而闻名。尽管其在南非分布广泛，但其对土壤的理化影响研究不足。本研究调查了L. camara对南非东开普省三个不同地点土壤理化性质的影响。研究人员在L. camara植株冠层下、冠层边缘以及远离研究物种一定距离处采集土壤。在四个季节评估了土壤水分含量、穿透阻力、入渗率和斥水性，并在秋季一次评估了pH和土壤养分。结果显示，L. camara改变了某些土壤物理性质，但未改变化学性质。与远离L. camara植株的采样位置相比，L. camara入侵显著降低了土壤穿透阻力。不同采样位置之间的土壤入渗率存在显著差异，除夏季外，所有季节中L. camara冠层和边缘位置的入渗速率均快于远离植株的位置。仅在夏季观察到土壤斥水性的显著变化。春季常见轻微斥水土壤，但在夏季，斥水土壤出现在L. camara冠层下和远离位置。这些变化的幅度和方向因季节性和采样位置而异。研究人员得出结论，L. camara入侵显著改变了土壤物理性质，这可能创造有利于其自身生长和生存的环境。鉴于所报告的L. camara入侵对土壤物理性质的影响，建议即使变化相对较小，也应通过清除来管理L. camara。

### 论文解读：马缨丹（Lantana camara L.）对土壤理化性质的影响

#### 研究背景与问题
外来入侵植物（IAPs）在全球范围内对生态系统结构和功能构成严重威胁，它们通过改变土壤理化性质来增强自身的入侵成功，并抑制本土物种的恢复。马缨丹（Lantana camara L.）是一种原产于中美洲和南美洲的热带植物，已在南非广泛入侵，尤其在东开普省、林波波省、普马兰加省和夸祖鲁-纳塔尔省。尽管已有研究显示L. camara能改变土壤性质（如增加养分含量和水分），但关于这些变化如何随季节波动的信息极为有限。在南非气候变化的背景下，L. camara的入侵范围预计将进一步扩大，因此理解其季节性影响对于制定有效的管理策略至关重要。本研究旨在调查L. camara入侵对南非东开普省Bathurst地区土壤理化性质的影响，并检验两个假设：（1）L. camara入侵会对土壤理化性质产生负面影响；（2）这种影响会随季节变化。该论文发表在《African Journal of Ecology》。

#### 主要技术方法
研究选取了东开普省Bathurst附近三个农场（Lyndhurst、Amargh和Summerhill）作为样地，每个样地选择6株成熟L. camara植株（高度>1 m，胸径>3 cm，冠幅>2 m）。在每个植株的冠层下（距茎30 cm）、冠层边缘（edge）以及远离植株30 m的未入侵开阔地（对照）采集土壤样本（直径10 cm，深度10 cm）。土壤物理性质（水分含量、穿透阻力、入渗率、斥水性）在2020年4月（秋季）、7月（冬季）、9月（春季）和12月（夏季）四个季节重复测量；土壤化学性质（pH、总磷P、总碳C、总氮N、铵态氮NH₄、硝态氮NO₃）仅在秋季测量一次。使用重复测量方差分析（ANOVA）分析物理性质，卡方检验分析斥水性类别，单因素ANOVA分析化学性质，事后检验采用Tukey HSD检验（p<0.05）。

#### 研究结果
**3.1 马缨丹对土壤物理性质的影响**
- **土壤水分含量**：不同采样位置（冠层、边缘、远离）之间无显著差异（p>0.05），但季节间差异显著（p<0.001），夏季和秋季水分含量高于冬季和春季。
- **土壤穿透阻力**：远离位置（out）的穿透阻力显著高于冠层和边缘（p<0.01），冠层平均1.97±0.11 kg·cm^-2，边缘2.32±0.14 kg·cm^-2，远离3.07±0.14 kg·cm^-2。季节间差异显著（p<0.001），冬季和春季高于夏季和秋季。
- **土壤入渗率**：冠层和边缘的入渗速率显著快于远离位置（p<0.001），夏季入渗速率最快（0.30±0.03 cm）。采样位置与季节的交互作用显著（p<0.001）。
- **土壤斥水性**：大部分土壤为可湿性（80%–100%）。仅夏季采样位置间斥水性存在显著差异（χ2=6.04，p=0.04），春季和夏季出现轻微斥水性土壤（WDPT 5–60 s）。未检测到强、严重或极度斥水性。

**3.2 马缨丹入侵对土壤化学性质的影响**
- 土壤pH（3.9–7.2）及总P、总C、总N、NH₄、NO₃在冠层、边缘和远离位置之间均无显著差异（p>0.05）。

#### 讨论与结论
研究证实L. camara改变了土壤物理性质（穿透阻力、入渗率、斥水性），但未改变化学性质，且变化幅度和方向受季节和采样位置影响。降低的土壤压实性（穿透阻力）可能源于凋落物分解增加有机质，从而改善土壤孔隙度，促进根系生长和资源获取。较高的入渗率与低压实度相关，有利于水分渗透。季节性斥水性主要出现在夏季，可能与干旱期植物释放的化感物质导致土壤疏水有关。土壤化学性质未受影响可能与样地农业历史（如放牧、耕作）干扰、酸性沙质土壤低微生物活性以及单次采样未能捕捉时间变异有关。
**结论**：本研究接受假设——L. camara入侵在不同采样位置下影响了某些土壤物理性质，但拒绝其负面改变土壤化学性质的假设。同时，接受土壤性质存在季节性变化的假设。鉴于L. camara对土壤物理性质的改变可能创造有利于自身和其他入侵植物生长的环境，阻碍本土植被恢复，建议即使变化看似微小，也应通过清除进行管理，并开展长期机制研究。