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花椒(Zanthoxylum bungeanum)是川西干旱河谷地区重要的经济作物,化感作用是花椒连作障碍的重要原因之一。花椒凋落物分解是影响花椒林地土壤肥力及花椒产量的重要因素,因此系统研究花椒化感作用是否对花椒凋落物的分解产生影响可以为解决花椒连作障碍导致的产量下降等问题提供科学的理论依据。本文通过室内模拟实验研究了花椒凋落物的四个分解动态以及分解后凋落物浸提液对花椒林地土壤性质的影响;通过野外盆栽实验研究了花椒凋落物浸提液对花椒幼苗的生长、花椒凋落物的质量及土壤性质的影响。最终从生理生化角度揭示了花椒的化感作用对凋落物分解的影响机理,为深入解决花椒连作障碍问题、对花椒凋落物采取有效的人工措施提供了科学的理论依据。主要的研究结果如下:
1.室内分解实验证明,花椒凋落物在分解的60d内分解速率呈现由大到小的变化趋势,并且凋落物分解呈现明显的毒性动态。凋落物在分解的10d、30d时,分解速率较大,30d以后分解速率显著降低。凋落物分解的10 d左右酚酸释放量最大,此时凋落物的毒性最大,凋落物分解到10d以后,酚酸释放量逐渐减少,凋落物的毒性也逐渐减小。
2.四个分解动态的花椒凋落物浸提液对土壤化学性质产生了显著的影响。花椒凋落物在分解的60 d内,其浸提液使土壤pH值均显著的增加。分解0d的凋落物浸提液显著的降低了土壤铵态氮的含量,抑制了纤维素分解菌的生长;分解60 d的凋落物浸提液显著的降低了土壤酚酸含量,增加了土壤有效磷的含量;分解30d和60d的凋落物浸提液均显著的促进了好气性纤维素分解菌的生长。这说明花椒凋落物在分解过程中呈现出明显的毒性动态:凋落物分解的初期毒性作用较大,随着分解的继续进行特别是在分解的30d以后,其毒性作用慢慢降低。
3.花椒凋落物浸提液对花椒幼苗表现出明显的化感作用。不同浓度的浸提液对花椒幼苗地上及地下生物量、叶面积均产生了显著的抑制作用,并且随着浸提液浓度的升高抑制作用加强。凋落物浸提液对叶片厚度的影响较小,只有Y1对叶片厚度的生长抑制作用显著。
4.花椒的化感作用改变了凋落物的质量,并对凋落物分解产生了显著的影响。对花椒幼苗用不同浓度的凋落物浸提液进行处理,Y1使凋落物有机碳含量、木质素含量、C/N、木质素/氮显著降低,纤维素含量显著升高;Y3使凋落物有机碳含量、木质素含量、C/N、木质素/氮显著升高。花椒凋落物质量的改变显著的影响了凋落物的分解,凋落物的分解速率大小依次为:Y1(10.15 a-1)>Y2(8.71 a-1)>CK(6.41 a-1)>Y3(5.08 a-1)。
5.花椒的化感作用改变了土壤性质,并对凋落物分解产生了显著的影响。对花椒幼苗用不同浓度的凋落物浸提液处理的同时,也改变了土壤性质。不同浓度的凋落物浸提液显著的升高了土壤pH值、有机碳含量。各种浓度的凋落物浸提液对土壤多酚氧化酶的活性均起到了显著的促进作用。凋落物浸提液Y1对土壤纤维素分解酶的活性、细菌和真菌的生长也具有显著的促进作用。土壤性质的改变显著的影响了凋落物的分解,凋落物的分解速率大小依次为:Y1(10.30 a-1)Y2(9.60 a-1)>CK(6.41 a-1)Y3(6.29 a-1)。
6.不论是凋落物质量发生改变还是土壤性质发生改变,在凋落物分解的整个过程中,C元素始终处于单调净释放的状态,并且C释放量与分解速率成显著的正相关,即凋落物分解越快,凋落物C释放量越大。凋落物分解过程中,均出现了酚酸大量释放的情况,并与凋落物分解速率成显著正相关。凋落物分解后的木质素含量、木质素/氮均增加,并且随着浸提液浓度的升高,凋落物木质素含量、木质素/氮升高。