《巨桉人工林揮發性單萜對土壤生物的作用》是張丹桔為項目負責人，四川農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：巨桉人工林揮發性單萜對土壤生物的作用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張丹桔
- 依託單位：四川農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
人工林在滿足人類對木材需求的同時也帶來了一系列人類普遍關注的生態問題，化感作用被認為是造成這些問題的主要作用機制之一。目前人工林化感作用機制研究仍不深入，尤其缺乏化感物質對土壤生物的作用機制研究。人工林化感作用機制更多關注水溶性化感物質，而揮發性物質主要是單萜類化合物，由於其較低的水溶性多數研究還局限在其經空氣為載體的直接作用，這不能滿足人工林經營和管理的需要。本課題以巨桉人工林為例，在前期對土壤中存在的單萜類化感物質鑑定的基礎上，以巨桉人工林附近的棄耕地土壤為研究對象，以外源添加化感物質結合PCR-DGGE及生態毒理實驗的研究方法，進行外源化感物質添加對土壤微生物群落特徵及對赤子愛勝蚓（Eisenia fetida）的生態毒理研究。該研究將全面揭示我國西南地區退耕還林主要樹種巨桉人工林化感作用機制，對巨桉人工林科學合理經營及可持續發展具有重要指導意義。
結題摘要
人工林在滿足人類對木材需求的同時也帶來了一系列人類普遍關注的生態問題，化感作用被認為是造成這些問題的主要作用機制之一。本項目在前期發現一個年齡序列巨桉人工林生物多樣性呈現1-3年升高，4-5年穩定此後又升高的動態變化的基礎上。結合前期對土壤中存在的單萜類化感物質鑑定的基礎上，以棄耕地土壤為研究對象，以外源添加化感物質結合PCR-DGGE、高通量測序和生態毒理實驗研究了巨桉人工林根際土壤中存在的8種揮發性有機化合物對土壤微生物群落結構特徵及對赤子愛勝蚓（Eisenia fetida）生態毒理的影響。研究結果顯示，（1）赤子愛勝蚓在decane, 2,4-dimethyl heptane和2,2,4,6,6-pentametyl heptane在高濃度時表現顯著迴避行為; 蚯蚓的存活率隨著時間和濃度的升高降低, Octane, 2,4-dimethyl heptane 和3,3-dimethyl octane作用較強；多數物質抑制了蚯蚓體重，但在7d處理後，octane, 2,2,4,6,6-pentametyl heptane和2,4-di-tert-butylphenol的低濃度時蚯蚓體重有所增加；隨著濃度增加，蚯蚓的AChE, GST和SOD活性呈現被抑制和促進; 隨著濃度的增加，octane, 2,2,4,6,6-pentametyl heptane, 2,4-di-tert-butylpheno赤子愛勝蚓的表皮和腸道結構在14d處理後有顯著損傷；彗星實驗顯示, VOC處理彗尾DNA含量（%）相比於對照顯著增加，然而尾動量和彗尾長度除了Octane, undecane和decane均有顯著增加。（2）選擇其中有顯著作用的物質發現，隨著濃度增加，VOC對植物受體的種子萌發和幼苗及酶活性有抑制有作用；（3）VOC處理下促進了土壤中假單胞菌比例、而對硝化細菌、乳酸菌、芽孢桿菌、硝化螺旋菌和光合細菌等有抑制作用。能抑制一些有害真菌如煤炱菌、瓜甲基囊菌，促進了一些有益真菌如酵母菌。總體來看，2,4-dimethyl heptane, 2,2,4,6,6-pentametyl heptane和2,4-di-tert-butylphenol是巨桉人工林根際土壤中對植物及土壤生物具有較強作用的揮發性化合物，但在自然生態系統中化感潛力的表達將受到環境因子的影響。
