凋落物源有機酸對暗棕壤磷的活化及對水曲柳生理和生長的影響.pdf

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

2、幼苗生理特性、生長、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酸分析測定的氣相色譜法,經(jīng)回收率、檢出限、精密度檢驗,該方法符合分析要求。森林凋落物可溶出多種有機酸,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、蘋果酸、檸檬酸等。已定性的有機酸中,檸檬酸含量最大,其次為草酸、丁二酸、反丁烯二酸,再次為蘋果酸、丙二酸、酒石酸,順丁烯二酸含量最低。對于某一種有

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

4、效應(yīng)時,采用“水顯法”測定浸出液和淋洗液中的磷,≤5mmol/L有機酸/鹽浸提或淋洗時,采用“水顯法”直接測定,10和20mmol/L有機酸/鹽浸提時則分別稀釋2倍和4倍后測定,顯色時間均定為15min。
　　 (3)一次性浸提時,草酸、檸檬酸、蘋果酸、草酸鹽、檸檬酸鹽和蘋果酸鹽顯著促進暗棕壤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)相對較弱。草酸鹽、檸檬酸鹽和蘋果酸鹽分別比同濃度草酸、檸檬酸和蘋果酸具有

5、更高的解磷效率,因此推斷有機酸/鹽促進暗棕壤磷素養(yǎng)分釋放的主要機理在于有機酸陰離子反應(yīng)。三種有機酸/鹽對A1層和B層暗棕壤磷的釋放效應(yīng)表現(xiàn)為:檸檬酸＞蘋果酸＞草酸、檸檬酸鹽＞蘋果酸鹽＞草酸鹽,這主要與三種有機酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)、離解常數(shù)、有機酸配體和金屬形成絡(luò)合物的穩(wěn)定性大小有關(guān)。
　　 (4)有機酸/鹽對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,這說明有機酸/鹽對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)過有機酸/鹽多次浸提的累加效應(yīng),就能釋放出數(shù)量可觀的磷。淋洗實驗同樣證實,檸檬酸鹽溶液明顯促進暗棕壤A1層磷的活化釋放,隨淋洗時間延長磷的累積釋放量增大。
　　 (5)外源有機酸和有機鹽均提高水曲柳幼苗的光合作用水平,包括光響應(yīng)曲線和光合日進程,均以5.0mmol/L濃度處理時影響最顯著,其他濃度處理增幅較小,作用規(guī)律不明顯。三種有機酸和有機鹽對水曲柳幼苗光合作用的影響強弱,表現(xiàn)為:檸檬酸＞

7、蘋果酸＞草酸、檸檬酸鹽＞蘋果酸鹽＞草酸鹽、草酸鹽＞草酸、檸檬酸鹽＞檸檬酸、蘋果酸鹽＞蘋果酸。
　　 (6)有機酸和有機鹽對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三種有機酸和有機鹽處理均對上述幾種生理特性有促進作用,且都以5.0mmol/L濃度時影響最顯著,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。三種有機酸與有機鹽對上述幾種生理特性的影響強弱,表現(xiàn)為:檸檬酸＞蘋果酸＞草酸、檸檬酸鹽＞蘋果酸鹽＞草酸鹽、草酸鹽＞草酸、檸檬酸鹽＞檸檬酸、蘋果酸鹽＞蘋果酸。
　　 (7)不同濃度有機酸/鹽均促進水曲柳幼苗的生長,增加了葉面積、苗高和基徑,其中5.0mmol/L濃度處理時增加效果最顯著,其余濃度處理增幅較小。三種有機酸和有機鹽的影響強弱表現(xiàn)為:檸檬酸＞蘋果

9、酸＞草酸、檸檬酸鹽＞蘋果酸鹽＞草酸鹽、草酸鹽＞草酸、檸檬酸鹽＞檸檬酸、蘋果酸鹽＞蘋果酸。
　　 (8)不同濃度有機酸/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。三種有機酸和有機鹽對各器官生物量的影響大小表現(xiàn)為:檸檬酸＞蘋果酸＞草酸、檸檬酸鹽＞蘋果酸鹽＞草酸鹽、草酸鹽＞草酸、檸檬酸鹽＞檸檬酸、蘋果酸鹽＞蘋果酸,在各處理濃度時此規(guī)律均比較明顯。
　　 (9)不同濃度有機酸和有機鹽作用下水曲柳幼苗生物量分配趨勢與對照完全一致,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,這和樹種本身的特點有關(guān)。