凋落物源有機(jī)酸對(duì)暗棕壤磷的活化及對(duì)水曲柳生理和生長(zhǎng)的影響.pdf

1、有機(jī)酸在森林生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在,盡管其含量較低,但其具有活性基團(tuán),所以在森林生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。本文以我國(guó)東北地區(qū)落葉松、水曲柳、紅松、白樺等主要樹(shù)種為對(duì)象,以東北林區(qū)地帶性森林暗棕壤為基礎(chǔ),通過(guò)室內(nèi)淋洗L層和F層凋落物,研究了東北林區(qū)4個(gè)主要林分凋落物釋放有機(jī)酸的種類和數(shù)量變化;通過(guò)模擬凋落物釋放優(yōu)勢(shì)有機(jī)酸的含量,進(jìn)行有機(jī)酸/鹽添加試驗(yàn),研究了優(yōu)勢(shì)有機(jī)酸/鹽對(duì)東北林區(qū)地帶性森林暗棕壤難溶性磷素有效性的影響,以及有機(jī)酸/鹽對(duì)水曲柳

2、幼苗生理特性、生長(zhǎng)、生物量積累和分配的影響,得到以下主要結(jié)論:
　　 (1)建立了一種森林凋落物淋洗液中有機(jī)酸分析測(cè)定的氣相色譜法,經(jīng)回收率、檢出限、精密度檢驗(yàn),該方法符合分析要求。森林凋落物可溶出多種有機(jī)酸,出現(xiàn)頻率較多的主要包括草酸、丙二酸、反丁烯二酸、丁二酸、酒石酸、順丁烯二酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸等。已定性的有機(jī)酸中,檸檬酸含量最大,其次為草酸、丁二酸、反丁烯二酸,再次為蘋(píng)果酸、丙二酸、酒石酸,順丁烯二酸含量最低。對(duì)于某一種有

3、機(jī)酸,落葉松和水曲柳凋落物淋溶的數(shù)量相對(duì)較多,白樺和紅松相對(duì)較少。
　　 (2)用浸提方式研究有機(jī)酸/鹽對(duì)暗棕壤的磷釋放效應(yīng)時(shí),草酸、檸檬酸和蘋(píng)果酸均有最佳的浸提時(shí)間,均為12h,此時(shí)磷釋放量最大。浸出液中磷的測(cè)定,主要有“土顯法”和“水顯法”兩種,通過(guò)研究正常顯色時(shí)間時(shí)不同濃度有機(jī)酸對(duì)磷標(biāo)準(zhǔn)溶液顯色的影響、有機(jī)酸和有機(jī)鹽浸提暗棕壤后待測(cè)液顯色的時(shí)間序列,發(fā)現(xiàn),“水顯法”測(cè)定效果強(qiáng)于“土顯法”,因此研究有機(jī)酸/鹽對(duì)暗棕壤磷的釋放

4、效應(yīng)時(shí),采用“水顯法”測(cè)定浸出液和淋洗液中的磷,≤5mmol/L有機(jī)酸/鹽浸提或淋洗時(shí),采用“水顯法”直接測(cè)定,10和20mmol/L有機(jī)酸/鹽浸提時(shí)則分別稀釋2倍和4倍后測(cè)定,顯色時(shí)間均定為15min。
　　 (3)一次性浸提時(shí),草酸、檸檬酸、蘋(píng)果酸、草酸鹽、檸檬酸鹽和蘋(píng)果酸鹽顯著促進(jìn)暗棕壤A1層磷的釋放,磷釋放量隨其濃度增加而增大,但B層土壤磷的釋放效應(yīng)相對(duì)較弱。草酸鹽、檸檬酸鹽和蘋(píng)果酸鹽分別比同濃度草酸、檸檬酸和蘋(píng)果酸具有

5、更高的解磷效率,因此推斷有機(jī)酸/鹽促進(jìn)暗棕壤磷素養(yǎng)分釋放的主要機(jī)理在于有機(jī)酸陰離子反應(yīng)。三種有機(jī)酸/鹽對(duì)A1層和B層暗棕壤磷的釋放效應(yīng)表現(xiàn)為:檸檬酸＞蘋(píng)果酸＞草酸、檸檬酸鹽＞蘋(píng)果酸鹽＞草酸鹽,這主要與三種有機(jī)酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)、離解常數(shù)、有機(jī)酸配體和金屬形成絡(luò)合物的穩(wěn)定性大小有關(guān)。
　　 (4)有機(jī)酸/鹽對(duì)A1層暗棕壤中磷的釋放不是一次就能完成的,第1次以后的連續(xù)9次浸提仍有一定的解磷效果,這說(shuō)明有機(jī)酸/鹽對(duì)土壤磷的釋放是連續(xù)的,具有

6、累加性,盡管每次磷釋放量可能不多,但經(jīng)過(guò)有機(jī)酸/鹽多次浸提的累加效應(yīng),就能釋放出數(shù)量可觀的磷。淋洗實(shí)驗(yàn)同樣證實(shí),檸檬酸鹽溶液明顯促進(jìn)暗棕壤A1層磷的活化釋放,隨淋洗時(shí)間延長(zhǎng)磷的累積釋放量增大。
　　 (5)外源有機(jī)酸和有機(jī)鹽均提高水曲柳幼苗的光合作用水平,包括光響應(yīng)曲線和光合日進(jìn)程,均以5.0mmol/L濃度處理時(shí)影響最顯著,其他濃度處理增幅較小,作用規(guī)律不明顯。三種有機(jī)酸和有機(jī)鹽對(duì)水曲柳幼苗光合作用的影響強(qiáng)弱,表現(xiàn)為:檸檬酸＞

7、蘋(píng)果酸＞草酸、檸檬酸鹽＞蘋(píng)果酸鹽＞草酸鹽、草酸鹽＞草酸、檸檬酸鹽＞檸檬酸、蘋(píng)果酸鹽＞蘋(píng)果酸。
　　 (6)有機(jī)酸和有機(jī)鹽對(duì)水曲柳幼苗的多種生理指標(biāo)產(chǎn)生重要影響,包括ALA合成速率、PBG合成酶活性、葉綠素含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、Rubisco初始活性和總活性、根系活力等,0.2～50.0mmol/L三種有機(jī)酸和有機(jī)鹽處理均對(duì)上述幾種生理特性有促進(jìn)作用,且都以5.0mmol/L濃度時(shí)影響最顯著,其中葉綠素a和葉綠素b含

8、量變化較明顯,類胡蘿卜素含量變化較平緩,Rubisco活化率影響規(guī)律不明顯。三種有機(jī)酸與有機(jī)鹽對(duì)上述幾種生理特性的影響強(qiáng)弱,表現(xiàn)為:檸檬酸＞蘋(píng)果酸＞草酸、檸檬酸鹽＞蘋(píng)果酸鹽＞草酸鹽、草酸鹽＞草酸、檸檬酸鹽＞檸檬酸、蘋(píng)果酸鹽＞蘋(píng)果酸。
　　 (7)不同濃度有機(jī)酸/鹽均促進(jìn)水曲柳幼苗的生長(zhǎng),增加了葉面積、苗高和基徑,其中5.0mmol/L濃度處理時(shí)增加效果最顯著,其余濃度處理增幅較小。三種有機(jī)酸和有機(jī)鹽的影響強(qiáng)弱表現(xiàn)為:檸檬酸＞蘋(píng)果

9、酸＞草酸、檸檬酸鹽＞蘋(píng)果酸鹽＞草酸鹽、草酸鹽＞草酸、檸檬酸鹽＞檸檬酸、蘋(píng)果酸鹽＞蘋(píng)果酸。
　　 (8)不同濃度有機(jī)酸/鹽有利于水曲柳幼苗葉片的光合作用、葉綠素合成及土壤中養(yǎng)分元素的活化釋放,因而有利于水曲柳幼苗的生物量積累,0.2～50.0mmol/L草酸/鹽、檸檬酸/鹽、蘋(píng)果酸/鹽處理后,根、莖、葉、地上部分和單株生物量均有所增加,各濃度間的影響均以5.0mmol/L濃度處理時(shí)效果最顯著。各器官生物量增加的比例呈現(xiàn)出不同的規(guī)律

10、,整體看,根和葉生物量增幅較大,莖生物量變化較小,但也略有增加。三種有機(jī)酸和有機(jī)鹽對(duì)各器官生物量的影響大小表現(xiàn)為:檸檬酸＞蘋(píng)果酸＞草酸、檸檬酸鹽＞蘋(píng)果酸鹽＞草酸鹽、草酸鹽＞草酸、檸檬酸鹽＞檸檬酸、蘋(píng)果酸鹽＞蘋(píng)果酸,在各處理濃度時(shí)此規(guī)律均比較明顯。
　　 (9)不同濃度有機(jī)酸和有機(jī)鹽作用下水曲柳幼苗生物量分配趨勢(shì)與對(duì)照完全一致,其生物量主要分配到根系部分,根生物量明顯高于地上部分生物量,更高于葉或莖生物量,這和樹(shù)種本身的特點(diǎn)有關(guān)。