杉木自毒作用及其與主要混交樹種化感作用的研究

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1、福建農(nóng)林大學(xué)博士畢業(yè)論文摘要：化感作用是指植物生艮過(guò)程或植物腐爛過(guò)程中產(chǎn)生的化感物質(zhì)對(duì)鄰近植物生長(zhǎng)的干擾，它是植物之間傳遞信息的一種方式，是森林生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在的一種現(xiàn)象，對(duì)森林群落的結(jié)構(gòu)、功能、效益及發(fā)展均有重大影響，是一不可忽視的化學(xué)生態(tài)因子。1984年Rice把化感作用定義為“植物(包括微生物)向環(huán)境釋放化學(xué)物質(zhì)，從而對(duì)其它植物產(chǎn)生有利或有害的影響”。植物通過(guò)揮發(fā)、淋溶、分泌、分解、腐解等途徑向環(huán)境釋放化感物質(zhì)。杉木是我國(guó)南方最重要的用材樹種，連栽導(dǎo)致地力衰退。杉木自毒作用是導(dǎo)致杉木林地力衰退、生產(chǎn)力下降的一個(gè)重要原岡。本論文首先分析

2、了不同漫提方式條件下杉木葉、根及根際土壤化感物質(zhì)以及不同腐解階段杉木枯枝落葉分解土化感物質(zhì)對(duì)杉木種子發(fā)芽及其幼苗的化感效應(yīng)；在GC—MS鑒定自毒物質(zhì)的基礎(chǔ)上，分析了逆境脅迫條件下杉木自毒物質(zhì)對(duì)杉木幼苗的化感效應(yīng)：除此之外，本文還探討了杉木主要混交樹種對(duì)杉木的種間化感作用，這不僅可以從機(jī)理上研究杉木人工林的自毒作用，深入了解杉木對(duì)自毒物質(zhì)的反應(yīng)及自毒物質(zhì)的作用強(qiáng)度的變化，全面評(píng)價(jià)杉木自毒作用在杉木林中的地位，揭示杉木自毒作用在杉木林生態(tài)系統(tǒng)中的自然化學(xué)調(diào)控機(jī)理，而且通過(guò)杉水與主要混交樹種種間生化作用的研究．為解決杉水連栽障礙問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)杉木林地的

3、可持續(xù)經(jīng)營(yíng)，防1l杉術(shù)連栽生產(chǎn)力下降在理論上和實(shí)踐上都具有重要的理論參考價(jià)值及實(shí)踐意義。研究結(jié)果表明：(1)杉術(shù)純林中的土壤、枯落葉、半分解桔落葉和杉木鮮葉、枝條、樹皮、樹根的水浸液和上述七種水浸液添加乙烯吡咯啉酮K．300(pvp)后得到的溶液對(duì)杉木種子的萌發(fā)具有不同程度的影響。所有水浸液均表現(xiàn)山高濃度下抑制種子萌發(fā)，隨著濃度降低，抑制作用減弱、消失，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)作用的規(guī)律：其中根和鮮葉的水浸液抑制作用最強(qiáng)，但水浸液添加pvp后得到的抑制作用明顯減弱．且在低濃度時(shí)表現(xiàn)出促進(jìn)作用。(2)杉木枝葉水浸液對(duì)杉木幼苗的生長(zhǎng)、生理及其備器官營(yíng)養(yǎng)元素

4、含量具有不同的影響。從生長(zhǎng)量上，在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程，總體上的趨勢(shì)基本上表現(xiàn)為高濃度的枝葉水浸液對(duì)杉術(shù)幼苗苗高及地徑生長(zhǎng)及光臺(tái)指標(biāo)、呼吸指標(biāo)具有不良的影響：從生物量上看，各器官生物量隨杉木枝葉水浸液濃度的上升而逐漸降低。從生物量分配率上看，杉木水浸液在低濃度時(shí)有利于葉、皮、根、枝和干等各器官的生物量分配率．高濃度時(shí)有利于枯枝落葉的生物量分配率。大部分營(yíng)養(yǎng)器官c、N、Mg、K、Ca、Cu、Mn、Fe和zn的含量隨著水浸液的降低而升高，Al含量隨著水浸液濃度的升高而升高：同一器官不同水浸液各個(gè)營(yíng)養(yǎng)元素含量不同。同一元素也因水浸液濃度的不同而在不同的營(yíng)養(yǎng)

5、器官產(chǎn)生不同的分配。通過(guò)GC-MS氣相質(zhì)譜鑒定，杉木枝葉水浸液的化感物質(zhì)土要是二氫香豆精、順式合歡醛、丙酸甲酯、肉桂酸、阿魏酸、l-環(huán)丁基乙醇。(3)采用正交試驗(yàn)方法及超l

6、6i界流體萃取技術(shù)提取的杉木根提取物對(duì)杉木種子發(fā)芽存在不同程度的影響。生物檢測(cè)結(jié)果表明，與酒精對(duì)照相比：超臨界流體1蘋取條件下．萃取參數(shù)8條件杉木根提取物對(duì)杉木種子絕對(duì)發(fā)芽率、絕對(duì)發(fā)芽勢(shì)、胚根、胚軸、鮮重和干重等發(fā)芽指標(biāo)均表現(xiàn)出抑制作用，萃取參數(shù)2、3、4和6等條件杉木根提取物對(duì)杉木種子鮮重表現(xiàn)出抑制作用。萃取參數(shù)5條件杉木根提取物對(duì)絕對(duì)發(fā)芽勢(shì)和鮮重起抑制作用，萃取參數(shù)1

7、和7等條件杉木根提取物對(duì)除胚根以外的其它各發(fā)芽指標(biāo)均起抑制作用；同一參數(shù)條件三種濃度(50mg／kg、100mg／kg、200mg／kg)處理之間相比-萃取參數(shù)1、2、3、6、7和8曹光球杉術(shù)自毒作用及其與主要混交樹種化感作用的研究條件下以200mg／kg濃度杉術(shù)根提取物處理的抑制作剛最強(qiáng)，接著為100mg／kg或50mg／kg處理的'萃取參數(shù)4和5條件下以100mg／kg濃度提取物處理的抑制作用最強(qiáng)，接著為50mg／kg或200mg／kg處理的。夾帶劑(乙醇)超臨界流體C02條件下，萃取參數(shù)3和8等條忭杉木根提取物對(duì)杉木種子鮮重和千重現(xiàn)出不

8、同程度的抑制作用；萃取參數(shù)1、6和7等條件杉木根提取物對(duì)絕對(duì)杉木種子絕對(duì)發(fā)芽率、鮮重和干重表現(xiàn)出抑制作用：萃取參數(shù)2條件杉木根提取物對(duì)絕對(duì)發(fā)芽勢(shì)、鮮重和千重表現(xiàn)抑制作用：而萃取參數(shù)4和5等條什杉木根提取物劃對(duì)絕對(duì)發(fā)芽率、絕對(duì)發(fā)芽勢(shì)、鮮重和干重均起抑制作用；同一參數(shù)條件下三種濃度(50mg／kg、100mg／kg、200mg／kg)處理之間相比。萃取參數(shù)I、3、7和8條件下以200mg／kg濃度提取物處理的抑制作用最強(qiáng)，接著為50mg／kg或100mg／kg處理的：而參數(shù)2、4和5條件下則以100mg／kg濃度提取物處理的抑制作用晟強(qiáng)，接著為5

9、0mg／kg或200mg／kg處理的。通過(guò)GC-MS鑒定，杉木超臨界根化感物質(zhì)主要是9．十八烯酸、1．環(huán)丁基乙醇、2一苯基丙醛、肉桂酸、4氟基組胺、鄰羥基苯甲酸、2