杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook)是我国南方重要的造林树种,因其生长快、产量大、经济效益高等优点,所以被广泛应用于诸多领域。但长期来杉木连栽导致地力衰退、生产力下降等系列生态问题,极大地影响了杉木人工林的可持续发展。对于杉木出现的系列生态问题的原因广大学者做了相关研究并提出了各种观点,包括凋落物分解以及根系分泌出的化感物质所导致的自毒作用、土壤养分收支不均、林地养分消耗多度等。凋落物是森林生态系统的重要组成部分,其分解过程是养分循环的重要环节,是生态系统养分循环正常运转的重要保证,对生态系统的结构与功能有着重要的影响。但是凋落物中的成分复杂,其分解出的各类物质可能有着不同的作用机制,对林地的生态环境产生不同的影响。课题组前期研究发现,杉木凋落物中含有不同种类和数量的低分子和高分子有机酸,其中优势低分子有机酸包括草酸、丙二酸、苹果酸、柠檬酸等,这些源自杉木凋落物的低分子有机酸对杉木林地下和地上部的影响尚不清楚。有鉴于此,本试验根据课题组前期研究发现的杉木凋落物源优势低分子有机酸的种类和数量,选取草酸、丙二酸、苹果酸、柠檬酸和混合酸(根据杉木凋落物枝、叶、果中优势低分子有机酸的含量比例配制)模拟杉木凋落物源低分子有机酸,以南方红壤和杉木幼苗为研究对象,研究杉木凋落物源低分子有机酸对红壤磷释放和杉木幼苗生长及生理特性的影响,为科学评估凋落物源低分子有机酸对森林生态系统的作用提供理论依据,为促进杉木人工林的可持续发展提供合理参考。主要研究结果如下:(1)随着低分子有机酸浓度的增加,其pH逐渐降低,离子活度逐渐升高,存在明显的浓度效应。在相同浓度下,各类有机酸pH大小表现为:苹果酸>柠檬酸>丙二酸>草酸;离子活度总体表现为草酸>丙二酸>柠檬酸>苹果酸。(2)在一次性浸提时,5类低分子有机酸在不同浓度处理下皆能有效促进红壤磷、铁、铝的释放,与对照相比皆达显著差异水平(P<0.05),且释放量表现出随浓度的上升而增加的趋势。5类低分子有机酸处理对红壤磷、铁、铝的释放作用总体表现为草酸≈混合酸>丙二酸≈柠檬酸>苹果酸。(3)在低分子有机酸的作用下,红壤磷释放量的增加伴随着铁、铝释放量的增加,铁、铝的释放规律与磷释放规律整体相似,低分子有机酸处理下的红壤磷释放量与铁、铝释放量之间存在着极显著正相关关系(P<0.001),相关系数别达0.86和0.90。(4)在多次连续浸提时,2 mmol/L低分子有机酸处理下的红壤磷释放量呈现出随浸提次数增加而先升后降的趋势,在第3次浸提达到峰值;在8 mmol/L低分子有机酸处理下,红壤磷释放量呈现出随浸提次数增加而逐渐下降的趋势。经过6次浸提后,磷累积释放量超过红壤自身的有效磷含量,说明低分子有机酸对红壤难溶性磷具有溶解作用。(5)红壤磷释放量与低分子有机酸浓度的关系可用线性方程来拟合并描述,一元一次方程Y=AX+B的拟合效果达显著水平(P<0.05);连续浸提次数和红壤磷持续释放量的关系可用非线性方程来拟合并描述,最佳拟合方程为抛物线方程(Y=b1X3+b2X2+b3X+b4)和倒数方程(Y=b1/X+b2)。(6)低浓度(0.2、1、5 mmol/L)的低分子有机酸能促进杉木幼苗生长,与对照相比,增加了苗高、地径、总根长、总根体积,5 mmol/L为最佳处理浓度;在高浓度(50 mmol/L)时则转为抑制作用。(7)适当浓度的低分子有机酸能改善杉木幼苗生理特性,0.2、1、5 mmol/L的低分子有机酸能提高杉木幼苗抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,降低丙二醛(MDA)含量,提高叶绿素(叶绿素a、叶绿素b)含量,5 mmol/L为最佳处理浓度;50 mmol/L的低分子有机酸对杉木幼苗有不同程度的胁迫作用。(8)适当浓度的低分子有机酸能提高杉木幼苗生物量,在低浓度(0.2、1、5 mmol/L)处理下,杉木幼苗根、茎、叶生物量皆随浓度升高而增加;在高浓度(50 mmol/L)处理下则抑制各器官生物量的增加。(9)与对照相比,低浓度(0.2、1、5 mmol/L)的低分子有机酸能提高杉木幼苗根、茎、叶中氮、磷、钾含量;在高浓度(50 mmol/L)处理下则有不同程度的抑制作用。(10)施用适当浓度的低分子有机酸可缓解杉木幼苗的低磷胁迫,且供磷水平的提高对杉木幼苗形态、生理、生物量和养分含量皆有一定程度的促进作用。低磷、中磷和高磷处理下的杉木幼苗各指标变化规律基本一致。