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《福建农林大学》 2016年
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酸、铝、钙、磷对土壤铝形态和杉木幼苗生长及营养吸收的影响

崔朋辉  
【摘要】:杉木是我国南方最重要的造林树种之一,栽培面积非常广泛。而南方土壤多为富铁铝化的酸性土壤,酸雨污染以及杉木纯林连栽引起的土壤酸化势必会导致杉木的铝毒害。减缓铝毒害措施及机制方面的研究,就成为紧迫的课题。为此,本文以一年生杉木幼苗为试验材料,采用土培试验,用模拟酸雨和外源铝钙磷处理,分别研究酸、铝、钙、磷对土壤铝形态、土壤交换性钾钙镁含量、杉木生长及矿质元素含量的影响。从而从土壤铝形态及养分生理角度阐述酸、铝、钙、磷对杉木的影响及其某些机理,为实现杉木人工林铝毒的防治和可持续经营提供一定的理论支持。本文还对铝试剂比色法测定土壤中交换性铝进行了改进,研究结果如下:1.对铝试剂比色法测定土壤中交换性铝进行改进,并分别采用改进的分光光度法和全自动间断化学分析法测定了土壤中的交换性铝含量,结果表明,优化后的分光光度法中的铝浓度在0-0.5mg/L范围内与吸光度呈良好的线性关系,相关系数为0.9994;全自动间断化学分析法中的铝浓度在0-2.5mg/L范围内与吸光度的线性关系良好,相关系数为0.9996。两方法用于土壤样品中交换性铝测定的回收率分别为95.90-101.16%和99.83-104.34%,相对标准偏差平均值分别为1.913%和1.861%。所建立的两种方法均具有快速、准确的特点,全自动间断化学分析法在自动化程度、分析速度和试剂消耗量等方面更优。2.杉木根际土壤与非根际土壤的pH值都随钙浓度的增加而显著提高,钙是影响根际和非根际土壤酸度的主要因子。根际土壤和非根际土壤中交换性铝、酸溶无机铝、腐殖酸铝以及非根际土壤中的单聚体羟基铝均随酸度的增加而提高。高铝提高了根际与非根际土壤中4种形态的铝的含量。根际与非根际土壤中交换性铝的含量随钙浓度的增加而降低,根际土壤中的单聚体羟基铝和酸溶无机铝则随钙浓度的增加而提高。而根际土壤中的交换性铝含量还随磷浓度的增加而降低。单聚体羟基铝、酸溶无机铝、腐殖酸铝在根际土壤中的含量均高于非根际土壤。在根际土壤中,钙是影响交换性铝、单聚体羟基铝的主要因子,酸处理则是影响酸溶无机铝和腐殖酸铝含量的主要因子。除腐殖酸铝外,钙比磷对土壤铝形态的影响更大。3.高磷提高了杉木根际与非根际土壤中的交换性钾含量。根际土壤交换性钾含量随酸度和铝浓度的增加而降低。非根际土壤和根际土壤中交换性钙含量随着钙浓度的增加而提高。非根际土壤交换性镁含量随着酸度的增加而提高。高铝处理显著降低土壤交换性镁含量。杉木根际土壤交换性钾和交换性钙的含量都高于非根际。酸度、钙和铝分别是影响根际土壤中交换性钾、钙和镁的主要因子。4.杉木根长受各因素的影响大小依次为酸度钙浓度铝浓度磷浓度;地径生长受各因素的影响大小依次为酸度铝浓度钙浓度磷浓度;株高生长、根茎叶干重和生物量受各因素的影响大小依次为铝浓度酸度磷浓度钙浓度。与pH5.0水平相比,pH4.0和pH3.0水平的根长均降低。pH4.0水平下,株高生长、地径生长、根茎叶干重均比pH3.0和pH5.0提高。根中的铝含量有随酸度增加而提高的趋势。高铝浓度下,根长、株高生长、根干重、茎干重、叶干重和生物量则都受到抑制,杉木茎叶中的铝含量也在高铝处理下显著高于无铝和低铝处理。高磷处理对根茎叶干重、生物量和苗高有一定的促进作用。5.在杉木幼苗根中,P的含量随酸度增加而提高,Mg和Zn的含量在pH3.0水平下降低;杉木叶中的Ca含量和茎叶中Fe的含量随酸度增加而降低。杉木茎叶中K的含量有随铝浓度增加而提高的趋势;高铝降低了根茎叶中Mg的含量:随着铝浓度增加,根茎叶中P的含量降低、Mn的含量先提高后降低。受钙浓度影响,杉木叶中Fe的含量有随钙浓度增加而提高的趋势;杉木根茎叶中Ca的含量随钙浓度的增加而提高,而Mn的含量有随钙浓度增加而降低的趋势。杉木茎叶的Cu、Zn含量和杉木叶Fe含量在高磷有所提高;杉木根茎叶中K和P的含量随磷浓度的增加而提高,而Mn含量有随磷浓度增加而降低的趋势。6.总体上,随着酸度增加,土壤中各形态铝和根中的铝含量随之提高,而杉木叶中Ca含量和茎叶中Fe的含量降低,除根长以外的各项生长指标在pH4.0时表现最好。高铝提高了土壤中各铝形态的含量和根中铝的含量,并抑制了杉木的生长和对Mg的吸收;根际土壤中交换性钾含量和杉木根茎叶中磷的含量随铝浓度增加而降低。受钙浓度影响,土壤中的pH值、交换性钙、单聚体羟基铝、酸溶无机铝及杉木根茎叶中的Ca含量、叶中Fe含量都随钙浓度的增加而显著提高;土壤中交换性铝的含量及杉木茎叶中Mn的含量随钙浓度的增加而降低。受磷浓度影响,根际土壤中的交换性铝含量和根茎叶中Mn的含量有随磷浓度的增加而降低的趋势;杉木根茎叶中K和P的含量随磷浓度的增加而提高;高磷对根茎叶干重、生物量、苗高生长有一定的促进作用,茎叶中的Cu、Zn含量和叶中的Fe含量也在高磷有所提高。综上所述,酸度对土壤中铝形态和杉木生长的影响较大,而铝浓度在高铝时才表现出对铝形态的影响和对杉木生长的抑制。施加钙提高了土壤pH值,降低了土壤中交换性铝的含量,而增加了毒性较小的单聚体羟基铝、酸溶无机铝的含量,对缓解酸性土壤铝毒害的意义更大。施加磷也能降低根际土壤中交换性铝的含量,不如钙显著,但能增加K、P、 Cu、Zn、Fe在杉木幼苗中的含量,同时还对杉木生长有一定的促进作用,对缓解铝毒害、改善杉木生长也具一定的应用价值。
【关键词】:杉木 酸铝 化学形态 生长
【学位授予单位】:福建农林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S714;S791.27
【目录】:
  • 摘要8-10
  • Abstract10-13
  • 1 引言13-20
  • 1.1 研究背景13
  • 1.2 铝毒害研究进展13-17
  • 1.2.1 土壤中铝的形态研究进展13-14
  • 1.2.2 铝毒害对植物生长的影响14-15
  • 1.2.3 铝毒害对植物养分的吸收及代谢的影响15-17
  • 1.3 铝毒害的影响因素及缓解措施17-18
  • 1.3.1 钙对铝毒害的影响17
  • 1.3.2 磷对铝毒害的影响17-18
  • 1.3.3 植物耐铝特性的改良18
  • 1.3.4 混交种植对铝毒害的影响18
  • 1.3.5 其他缓解措施18
  • 1.4 本研究的目的和意义18-20
  • 2 材料与方法20-31
  • 2.1 试验材料20
  • 2.1.1 材料来源20
  • 2.1.2 仪器20
  • 2.1.3 试剂20
  • 2.2 试验设计20-21
  • 2.3 土壤与杉木样品的采集21-22
  • 2.3.1 杉木根茎叶的采集21
  • 2.3.2 根际土壤与非根际土壤样品的采集21-22
  • 2.4 土壤中交换性铝含量的测定方法改进22-29
  • 2.4.1 方法原理22
  • 2.4.2 配置试剂22
  • 2.4.3 测定方法22-23
  • 2.4.4 试验条件的优化23-26
  • 2.4.5 工作曲线26-27
  • 2.4.6 土壤交换性铝测定的回收试验27
  • 2.4.7 土壤实际样品的测定结果27-28
  • 2.4.8 应用于测定其他三种形态铝的回收试验和精密度测试28
  • 2.4.9 小结28-29
  • 2.5 指标的测定29-30
  • 2.5.1 杉木生长指标的测定29
  • 2.5.2 土壤铝形态的提取与测定29
  • 2.5.3 土壤pH值和土壤交换性钾、钙、镁的测定29
  • 2.5.4 杉木根茎叶中铝和矿质元素的测定29-30
  • 2.6 数据处理与分析30-31
  • 3 结果与分析31-72
  • 3.1 酸、铝、钙、磷对杉木根际与非根际土壤pH值、铝形态及交换性钾钙镁的影响31-43
  • 3.1.1 酸、铝、钙、磷对杉木根际和非根际土壤pH值的影响31-32
  • 3.1.2 酸、铝、钙、磷对杉木根际和非根际土壤交换性铝含量的影响32-34
  • 3.1.3 酸、铝、钙、磷对杉木根际和非根际土壤中单聚体羟基铝含量的影响34-36
  • 3.1.4 酸、铝、钙、磷对杉木根际和非根际土壤酸溶无机铝含量的影响36-37
  • 3.1.5 酸、铝、钙、磷对杉木根际和非根际土壤腐殖酸铝含量的影响37-39
  • 3.1.6 酸、铝、钙、磷对杉木根际与非根际土壤中交换性钾含量影响39-40
  • 3.1.7 酸、铝、钙、磷对杉木根际与非根际土壤交换性钙含量的影响40-42
  • 3.1.8 酸、铝、钙、磷对杉木根际与非根际土壤交换性镁含量的影响42-43
  • 3.2 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗生长和Al含量的影响43-51
  • 3.2.1 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗根长、株高和地径生长的影响43-46
  • 3.2.2 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗根茎叶干重和生物量的影响46-48
  • 3.2.3 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗Al含量的影响48-51
  • 3.3 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗营养吸收的影响51-72
  • 3.3.1 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗K含量的影响51-53
  • 3.3.2 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗Ca含量的影响53-55
  • 3.3.3 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗Mg含量的影响55-58
  • 3.3.4 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗Na含量的影响58-60
  • 3.3.5 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗Cu含量的影响60-62
  • 3.3.6 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗Zn含量的影响62-64
  • 3.3.7 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗Mn含量的影响64-67
  • 3.3.8 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗Fe含量的影响67-69
  • 3.3.9 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗P含量的影响69-72
  • 4 结论与讨论72-77
  • 4.1 结论72-74
  • 4.1.1 酸、铝、钙、磷对根际与非根际土壤pH值、铝形态及交换性钾钙镁的影响72-73
  • 4.1.2 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗生长和Al含量的影响73
  • 4.1.3 酸、铝、钙、磷对杉木幼苗营养吸收的影响73-74
  • 4.2 讨论74-77
  • 参考文献77-81
  • 硕士期间发表论文情况81-82
  • 致谢82

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