桉樹(Eucalyptus)以其生長速度快、輪伐期短、經(jīng)濟(jì)效益高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)被廣泛引種到許多發(fā)展中國家。但大面積種植桉樹也帶來了許多生態(tài)問題,諸如林下生物多樣性低、土壤肥力衰退、化感作用等,而桉樹的化感作用備受爭議。桉樹可產(chǎn)生揮發(fā)性萜類和水溶性酚類化感物質(zhì),其中酚類化感物質(zhì)具有較強(qiáng)的化感效應(yīng)。目前對桉樹水溶性酚類化感物質(zhì)的研究多關(guān)注不同器官以及林下土壤水浸提液對受試植物的生理作用影響,而對土壤生物的作用研究較為缺乏。為此,本研究以不同林齡(2,4,6,8,10年)巨桉(Eucalyptus grandis)人工林為研究對象,采取其附近棄耕地土壤和不同林齡林下土壤,加入不同林齡和濃度的巨桉凋落物浸提液,研究并分析凋落物中水溶性化學(xué)物質(zhì)對赤子愛勝蚓(Eisenia fetida)的生長和生理指標(biāo)影響。通過超高效液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用儀(UPLC-MS)鑒定巨桉凋落物和林下土壤中存在的酚酸類化感物質(zhì)(7種),通過預(yù)備實(shí)驗(yàn)選擇其中的2種酚酸類物質(zhì)(水楊酸,6-甲基水楊酸)研究其在處理2天、7天及14天對赤子愛勝蚓生長、蛋白質(zhì)含量、抗氧化酶(SOD,GST)和神經(jīng)系統(tǒng)酶(AChE)活性、腸道顯微結(jié)構(gòu)的影響。研究將揭示巨桉人工林酚酸類化感物質(zhì)對土壤動物的毒理作用,為巨桉人工林科學(xué)經(jīng)營和可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。結(jié)果表明:(1)將各林齡巨桉凋落物浸提液加入到棄耕地土壤中處理7,14,21,28天后,對赤子愛勝蚓存活率和生長指數(shù)均無明顯影響;處理28天后2年和8年高濃度巨桉凋落物浸提液處理下對赤子愛勝蚓體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成有明顯促進(jìn)作用,同時在8年或10年處理下對赤子愛勝蚓體內(nèi)MDA也有明顯促進(jìn)作用,整體對GST活性有抑制作用但在4年和6年時隨濃度增加顯著升高,AChE活性在4年左右顯著降低而后不斷升高。此外,在最高濃度處理和6-8年較高濃度處理時,赤子愛勝蚓表現(xiàn)出明顯的回避行為,而2年最低濃度處理時對赤子愛勝蚓具有吸引作用。(2)將各林齡巨桉凋落物浸提液加入到對應(yīng)林齡林下根區(qū)土壤處理7,14,21,28天后,對蚯蚓存活率和蛋白質(zhì)含量無顯著影響,輪伐期后高濃度巨桉凋落物浸提液處理下赤子愛勝蚓體重顯著降低;處理28天后SOD活性除C3濃度外均呈現(xiàn)8年左右顯著降低,隨林齡增加GST活性不斷降低而AChE活性呈低林齡促進(jìn)高林齡抑制。(3)僅各林齡林下根區(qū)土壤處理7,14,21,28天后,對赤子愛勝蚓存活率無顯著影響,體重在2-4年和8-10年土壤處理中顯著降低;處理28天后對蚯蚓體內(nèi)蛋白質(zhì)含量和GST活性無顯著影響,SOD活性在4年和10年時顯著降低而MDA含量和AChE活性在10年時顯著升高。此外,赤子愛勝蚓在8-10年巨桉林下土壤中表現(xiàn)一定的回避行為。(4)通過超高效液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用(UPLC-MS)鑒定發(fā)現(xiàn)巨桉凋落物和林下土壤中有7種酚酸類物質(zhì),各物質(zhì)含量在凋落物中均顯著高于土壤中,同時凋落物中各物質(zhì)含量在6-10年較高。通過預(yù)備實(shí)驗(yàn)篩選發(fā)現(xiàn)6-甲基水楊酸和水楊酸對赤子愛勝蚓的毒理作用較強(qiáng),同時這兩種酚酸類物質(zhì)在土壤和凋落物中的含量變化與其生長有關(guān)。(5)在水楊酸和6-甲基水楊酸處理7 d后,隨處理時間和濃度增加赤子愛勝蚓存活率顯著降低,水楊酸處理7 d的半致死濃度為94.622 mg kg~(-1),處理14 d為67.192mg kg~(-1)。在6-甲基水楊酸處理7 d的半致死濃度為405.912 mg kg~(-1)。6-甲基水楊酸和水楊酸處理下對赤子愛勝蚓體重均有顯著抑制作用,且隨處理時間和濃度增加抑制作用逐漸增強(qiáng)。(6)在較高濃度6-甲基水楊酸處理2 d及低濃度處理7 d對赤子愛勝蚓體內(nèi)蛋白質(zhì)呈促進(jìn)作用,而其余濃度處理及水楊酸各濃度處理下呈現(xiàn)抑制作用;對赤子愛勝蚓體內(nèi)SOD活性均有促進(jìn)作用,但在水楊酸處理14 d后SOD活性顯著降低;各濃度6-甲基水楊酸處理7-14 d和高濃度處理2 d對AChE活性具有促進(jìn)作用,而其余處理和水楊酸各濃度處理下均呈現(xiàn)抑制作用;水楊酸低濃度處理2 d和6-甲基水楊酸各濃度處理對赤子愛勝蚓體內(nèi)GST活性呈促進(jìn)作用,而水楊酸其余各處理對GST活性呈抑制作用;高濃度處理7 d和各濃度水楊酸處理14 d對赤子愛勝蚓體內(nèi)MDA含量具有顯著促進(jìn)作用,而6-甲基水楊酸高濃度處理下MDA含量呈抑制作用。6-甲基水楊酸和水楊酸處理下,相較而言,水楊酸對赤子愛勝蚓生理指標(biāo)的毒理作用更強(qiáng)。(7)實(shí)驗(yàn)表明,水楊酸和6-甲基水楊酸處理2 d后,對赤子愛勝蚓表皮和消化道顯微結(jié)構(gòu)具有一定的影響及損傷,導(dǎo)致赤子愛勝蚓體表出現(xiàn)紅腫充血、環(huán)帶腫大、斷截等現(xiàn)象;此外,低濃度處理下因赤子愛勝蚓對其敏感性較低而直接攝食導(dǎo)致對其消化道造成損傷,而高濃度處理下因赤子愛勝蚓拒食導(dǎo)致僅對其表皮造成損傷。綜上所述,巨桉凋落物浸提液對赤子愛勝蚓生長及生理指標(biāo)具有一定毒害作用。其中巨桉人工林凋落物中的水楊酸和6-甲基水楊酸對赤子愛勝蚓具有較強(qiáng)的生態(tài)毒理影響。研究結(jié)果揭示了巨桉人工林水溶性酚酸類物質(zhì)對土壤動物作用機(jī)制,為巨桉人工林科學(xué)經(jīng)營和管理提供了理論依據(jù)。
【學(xué)位單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S792.39
【部分圖文】：

林下土壤 雙控制實(shí)驗(yàn) 回避實(shí)驗(yàn)死亡率 分布率 死亡率CK 0 47.5% -2a 4% 52.11% 2%4a 6% 46.32% 2%6a 8% 54.67% 4%8a 2% 48.5% 4%10a 4% 52% 2%雙控制實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)（表 2），赤子愛勝蚓的死亡率或逃逸率均小于 10%，赤子蚓在兩側(cè)土壤中的分布在 40%-60% 之間，表明林下土壤和棄耕地土壤在雙控制中對赤子愛勝蚓的影響無顯著性差異，滿足后續(xù)實(shí)驗(yàn)的要求。各林齡林下根區(qū)土壤對赤子愛勝蚓產(chǎn)生的回避行為實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明（圖 1），在生林下土壤處理下赤子愛勝蚓表現(xiàn)出明顯的回避行為，而 2-4 年處理時赤子愛沒有回避行為。與各對照相比，赤子愛勝蚓在 8-10 年生林下土壤處理下產(chǎn)生了的回避反應(yīng)，但均未達(dá)到 80% 的回避率。

2 不同林齡巨桉凋落物浸提液加入到棄耕地土壤處理 48h 蚯蚓的回避反應(yīng)，*表示不同濃度揮發(fā)性有機(jī)化下與對照的顯著差異(費(fèi)舍爾精確檢驗(yàn)， p < 0.05). 2 Avoidance behavior response of E. fetida after 48-h of exposures to litters aqueous extract across a chronosequ. grandis plantation ages (2，4，6，8，10 a) at various concentration levels. Error bars indicate standard deviatioans differ significantly from control (Fisher’s exact test, p < 0.05).1.2 巨桉凋落物浸提液對 E. fetida 存活率的影響通過秩和檢驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)（附表 1），將巨桉凋落物浸提液分別加入到棄耕地土林下土壤中，對赤子愛勝蚓存活率的影響差異性顯著。將各林齡各濃度凋落物浸提液加入到棄耕地土壤中，三因素方差分析結(jié)果顯子愛勝蚓存活率隨處理時間和濃度有顯著變化，而隨林齡無顯著變化，林齡和濃交互作用對其有顯著影響（附表 2）。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)（表 3），各處理下凋落物對赤子愛勝蚓的存活率影響均不明顯；隨處理時間延長，2 年生凋落物浸提液 濃度、8 年生凋落物在 C4 濃度時，赤子愛勝蚓的存活率在 7-21 d 無顯著變Fgi .1 The avoidance behavior response of E .eftida afetr 48h exposure ot hte threvoaltile chemcials with various concentraiton elvesl .Veritca lilnes nidciate satndarddevaition.C1 :Ocatne 1m lkg1- ,Undecane 25.m lkg1- ,24,-2t eritary buty lpheno l0.25 g kg1- ;C2:Ocatne 15.m lkg1- ,Undecane3 m lkg1- ,2,42-t eritaryb uty lpheno l0.5g k g1- ;Ocatne2 m lkg1- ,Undecane3 5.m lkg1- ,2,42-t eritaryb uty lphenol 01.g k g1- ;Ocatne 25.m lkg1- ,Undecane4m lkg1- ,2,42-t

3 棄耕地土壤中加入不同林齡巨桉凋落物（2，4，6，8，10年）浸提液對蚯蚓生理指標(biāo)（A.蛋白質(zhì); B.MDAD; D. AChE; E.GST）的影響（注: 不同小寫字母表示隨濃度變化，不同大寫字母表示隨林齡變化。下同。. 3 The effects of the litter aqueous extracts with vairous E. grandis plantation ages (2, 4, 6, 8, 10a) on thesiological index of E. fetida （A: protein; B: MDA; C: SOD; D: AChE; E: GST）（note：different lowercase leant significant difference within the concentrations, and different capital letters meant significant difference withinntation ages at 0.05 level. The same below.）高于其余林齡處理；2，4，8 年和 6 年生凋落物的 C3 濃度處理下對 MDA 表現(xiàn)進(jìn)作用，6 年和 8 年隨濃度升高 MDA 含量顯著上升，2，4 年時隨濃度升高 M量變化不規(guī)律，但在 C2 和 C4 濃度處理時最高。在 CK 處理下 SOD 活性隨林齡在 4 和 10 年時較低；而C3濃度處理下無明顯變化；C1和C2呈現(xiàn)低林齡（2-4 化不明顯而后顯著降低；C4處理下在 8 年時SOD活性降低其余年齡無顯著差異D 活性隨濃度增加，6 年無顯著變化；2 年和 8 年呈現(xiàn) C1 和 C2 促進(jìn)且無顯著 C3 和 C4 降低；4 年時對 SOD 均為促進(jìn)作用且隨濃度增加而降低，但 C1 和 C3 和 C4 間無顯著差異；10 年時均為促進(jìn)作用且隨濃度增加 C1-C3 無差異，
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本文編號：2867339