亚热带典型树种根系分泌有机酸与根叶元素的关联性
文献类型：学位论文
| 作者 | 朱泊静 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 戴晓琴 |
| 关键词 | 根系分泌物 有机酸 多元素 叶片 细根 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 根系分泌物是植物与土壤互作过程中的关键媒介，在土壤养分循环和植物群落构建中发挥重要作用。其中，有机酸作为根系分泌物的关键组分，通过调控土壤元素有效性直接影响植物的养分吸收。然而，不同树种和土壤养分状况如何影响根系有机酸的分泌，及其与植物、土壤养分含量之间的关联如何尚不明确。本论文以江西吉安千烟洲的人工林和赣州九连山的天然林内杉木、木荷、含笑、青冈等常见树种为研究对象，采用野外采样和室内定量分析相结合的方法，系统采集不同树种的根系分泌物、细根根系、叶片及根际土壤样品，用高效液相色谱法定量分析根系分泌物中的柠檬酸、草酸、酒石酸等有机酸含量，用元素分析仪和电感耦合等离子体发射光谱仪分别测定叶片、根系、根际土壤中的碳（C）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、铝（Al）、铁（Fe）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）等元素含量。研究旨在阐明根系分泌有机酸特征的树种和土壤依赖性；明确不同树种叶片-根系-根际土壤连续体的多元素含量特征；解析根系分泌有机酸与植物、土壤中元素之间的关联。研究结果可为深入理解植物与土壤的复杂互作关系提供重要的理论依据。主要研究结果如下： （1）发现亚热带森林常见树种根系分泌物中有机酸的分泌呈现显著的树种和区域依赖性。千烟洲人工林内香椿的根系分泌总有机酸量最高（1.72 mg/L），达到均值的7.27 倍，而九连山天然林内马尾松最高（0.42 mg/L），是平均值的3.54 倍。在两个地区5 个共有树种中，青冈、马尾松和南酸枣在九连山的分泌量更高，而枫香和木荷则在千烟洲分泌量更高。柠檬酸、苹果酸、丙酮酸和草酸是亚热带森林常见树种根系分泌物中有机酸的主要成分。但是，优势有机酸组分呈现明显地域特征，如千烟洲地区有机酸以苹果酸为主，而九连山则以酒石酸为主。虽然不同树种和地区的有机酸及其组成存在不同，但统计上均未表现出显著差异。 （2）发现植物叶片、根系中元素含量表现出显著的树种特异性和季节动态，而根际土壤中元素含量则相对稳定。具体而言，大量元素（C、N、P、K 等）主要富集于叶片，而微量元素（Al、Fe、Cu、Zn 等）则在根系中积累。进一步研究发现，植物叶片和根系中元素含量的变异系数显著高于根际土壤。其中，叶片中的C、N、P、Al、Cu 元素含量和根系中的N、Mg、Mn 元素含量受物种和季节的显著影响，而根际土壤元素含量基本不受这两个因素的影响。值得注意的是，根际土壤的Ca、Mg 和Al 等元素与叶片中多数元素和根系中C、Al 和Fe 元素含量均显著相关，表明土壤特性通过特定元素调控植物的养分吸收和积累过程。 （3）明确了根系分泌的总有机酸和植物叶片中的N、P、K、Ca、Mg、Mn 元素显著相关，同时与植物根系中的C、N、P 元素显著正相关。进一步分析具体有机酸组分发现，苹果酸主要与植物叶片P、K、Ca 含量呈显著正相关；丙酸与叶片N、P、K 含量显著正相关；柠檬酸则与根系中的N、P、Mg、Cu、Zn 元素正相关；丙酮酸与根系C 含量正相关，但与Na 含量负相关。然而，土壤元素中仅P 含量与根系分泌的丙酮酸呈显著正相关。这些发现揭示了亚热带常见树种根系分泌有机酸与植物根叶元素含量之间存在特异性的关联规律。 综上，本研究阐明了亚热带森林常见树种根系分泌物中有机酸分泌的物种特异性和环境适应性，以及其与叶片及根系元素的特异关联性（如苹果酸-P/K/Ca、柠檬酸-N/P/Mg），明确了植物组织元素组成同时受生物因素（树种）和环境因素（土壤、季节）共同塑造，而土壤元素库则保持相对稳定并通过关键元素影响植物的养分利用策略，揭示了亚热带森林植物-土壤系统中元素循环的层级调控特征，这些研究结果为理解植物养分吸收、森林群落构建提供了重要的理论依据。 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 85 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/215703]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 朱泊静. 亚热带典型树种根系分泌有机酸与根叶元素的关联性[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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