采用正交回归旋转设计进行杉木幼苗水培试验，研究pH值、活性铝浓度、DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度及培养液营养浓度4个试验因素对杉木幼苗活性铝吸收的综合影响。通过测定不同活性铝胁迫时期（前期0-15天，中期16-30天，后期31-45天）各处理培养液中总氨基酸浓度、活性铝浓度、电导率、酸度、DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度、络合铝浓度及植株体内各器官总铝含量、络合铝含量的变化，结合各影响因素的结构矩阵方差分析和相关系数F检验，对所建立的数学模型参数进行优化，从而得出一系列优化的四元二次回归方程。根据所构建的数学模型，建立各试验指标对pH值、活性铝浓度、DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度及培养液营养浓度变化的响应曲线。并通过红外吸收光谱法及核磁共振等技术鉴定DL-异柠檬酸-γ-内酯与Al的络合物结构，从而从理论上进一步深入探讨DL-异柠檬酸-γ-内酯对杉木Al毒害降解作用的机理，为我国南方大面积森林铝毒害防治提供借鉴。研究结果表明：1、培养液总氨基酸浓度总体上随着活Al浓度的增加和胁迫时期的推后呈上升趋势。在pH值、活性铝浓度以及培养液营养浓度不变的条件下，培养液总氨基酸浓度总体上随着DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加呈下降趋势，但在不同铝胁迫时期影响作用不同。在铝胁迫前期和中期，培养液总氨基酸浓度与DL-异柠檬酸-γ-内酯的浓度呈线性负相关，且下降的速率相当；而铝胁迫后期却表现为随着DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加先略微上升而后逐渐下降。其它条件一定时，培养液中总氨基酸浓度随着培养液营养浓度的增加呈略微下降趋势，表明较高的培养液营养水平也有助于提高DL-异柠檬酸-γ-内酯缓解杉木幼苗根系分泌氨基酸的作用。2、不同铝胁迫时期pH对培养液电导率的影响不同。在铝胁迫前期，培养液电导率随着pH值的增加先略微上升后下降，而在铝胁迫中后期，培养液电导率总体上随着pH值的增加而下降；不同铝胁迫时期培养液电导率随活性铝浓度的变化趋势也不一样，在铝胁迫前期、中期培养液电导率随着随活性铝浓度的增加先上升后下降，但在前期上升下降的幅度较大，铝胁迫后期培养液电导率随着随活性铝浓度的增加呈平缓上升趋势。DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度对培养液电导率具有重要影响，在铝胁迫前期，培养液电导率随着DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加先上升后下降，而在铝胁迫中后期，培养液电导率表现为随DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加而下降。其它因素一定的条件下，培养液电导率总体上随培养液营养浓度的增加而下降，特别是在铝胁迫的中后期，培养液电导率与培养液营养浓度存在直接的线性负相关关系。3、在三个不同铝胁迫时期，培养液pH值均表现为随着活性铝浓度增加而降低，铝胁迫时期的前后对培养液pH．值影响不大。在pH初始值、活性铝浓度、培养液营养浓度一定的条件下，在铝胁迫前期培养液pH值与DL-异柠檬酸-γ-内酯呈线性正相关，随其浓度的增加呈略微上升趋势；在铝胁迫中期，培养液pH值随DL-异柠檬酸_γ-内酯浓度的增大先下降后上升；而在铝胁迫后期培养液pH值与DL-异柠檬酸-γ-内酯呈线性负相关。可见在铝胁迫前期和中期，DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度在一定程度上有利于增加培养液的pH值。培养液营养浓度对培养液pH值也具有一定的影响。在铝胁迫前期，培养液pH值随培养液营养浓度的增加先略微下降再略微上升，而在铝胁迫中后期，培养液的pH值随培养液营养浓度增加呈升趋势，但上升的幅度较为平缓。4、在相同铝胁迫时期，培养液活性铝浓度随其初始浓度的增大而增大，但在铝胁迫前期增幅最大；相同活性铝浓度条件下，随着铝胁迫时期的推后变化规律不同，但总体上表现为随铝胁迫时期的推后，培养液活性铝浓度呈上升趋势。在pH初始值、活性铝浓度、培养液营养浓度一定的条件下，不同铝胁迫时期，培养液活性铝浓度对DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度变化的响应不同，但总体上表现为随着DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加呈下降趋势；其它条件一定时，培养液活性铝浓度随着培养液营养浓度的增加总体上呈下降趋势。5、相同铝胁迫时期条件下，培养液中DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度随活性铝浓度的增加先增大后减小；随其初始浓度增加总体上呈上升趋势：而在不同铝胁迫时期，培养液营养浓度对培养液中DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的影响不同，在铝胁迫前期和中期，培养液中DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度随培养液营养浓度的增大先上升后下降，而在铝胁迫后期，培养液中DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度与培养液营养浓度呈线性正相关关系。其它条件一定时，培养液中DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度总体上随着铝胁迫时期的推后呈上升趋势。pH值对培养液中DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的影响不大。6、在相同铝胁迫时期，培养液络合铝浓度总体上表现为随活性铝浓度的增加先上升后下降，并且在三个铝胁迫时期变化趋势基本一致。当其它条件一定时，培养液络合铝浓度在不同铝胁迫时期对DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的变化响应不同：在铝胁迫前期、后期培养液络合铝浓度表现为随DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加而上升，而在铝胁迫中期培养络合铝浓度表现为随DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加先上升后下降；不同铝胁迫时期，培养液络合铝浓度对培养液营养浓度的响应不同，但总体上表现为随着培养液营养浓度的增加而上升。7、通过测定不同铝胁迫时期杉木幼苗根、茎、叶总铝含量及铝络合物含量的变化，研究在DL-异柠檬酸-γ-内酯存在条件下，杉木幼苗植株对铝吸收的量以及不同形态铝在各器官的分布规律。结果表明：杉木幼苗对铝的吸收主要集中在根部，能够运输到茎部的很少，根部总铝含量是茎部的几十倍以上，这也说明根部是铝对杉木幼苗害毒的最初部位。仅在铝胁迫45d时在根中检测到含量很低的铝络合物，铝络合物是直接进入植物体内，还是进入体内的Al³⁺与体内已经存在的DL-异柠檬酸-γ-内酯作用还需要进一步研究。经过测定，培养液中DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度未见明显变化，估计进入植物体内的络合物含量少于0.0002％，而培养液中铝在DL-异柠檬酸-γ-内酯存在条件下约70％以络合物形式存在。由此可见，与铝络合形成难以被植株体吸收的络合物可能是DL-异柠檬酸-γ-内酯降低活性铝对杉木幼苗毒害作用的主要机制。8、通过红外吸收光谱法和核磁共振技术进一步对DL-异柠檬酸-γ-内酯与铝的络合物的结构进行鉴定，发现是2个DL-异柠檬酸-γ-内酯失去羟基上的氢与1个Al³⁺与形成较稳定络合物。