大气酸沉降对马尾松幼苗根系生理特性的影响

编号 zgly0001712022

文献类型 期刊论文

文献题名 大气酸沉降对马尾松幼苗根系生理特性的影响

作者 周思婕  王平  张敏  陈舒展  许雯  朱丽婷  何销勤  龚书锐 

作者单位 南京林业大学生物与环境学院 

母体文献 南京林业大学学报(自然科学版 

年卷期 2020年04期

年份 2020 

分类号 S791.248 

关键词 酸沉降污染  马尾松幼苗  根系生理特性  有机酸分泌  根际土壤  根系活力 

文摘内容 【目的】马尾松(Pinus massoniana)是我国人工林的重要组成树种,对酸沉降高度敏感。随着我国大气酸沉降的日趋严重,马尾松林出现针尖坏死,树枝枯萎,甚至死亡等受害症状。木本植物响应酸沉降根系生理变化过程的研究相对较少,酸沉降对马尾松根系生理特性的影响仍不清楚。笔者研究马尾松幼苗根系生理指标在不同酸沉降强度和时间下的变化,探究马尾松根系对大气酸沉降的适应能力。【方法】以南京老山林场林地0～20 cm混合土壤为培养基质,土培100 d长势一致的马尾松幼苗为试验材料,调节pH 6.5模拟雨水为对照,配制化学组分类似于自然降水的模拟酸雨,其pH设置为5.6(微酸化处理)、4.5(轻度酸处理)、3.5(中度酸处理)和2.5(重度酸处理),按2017年5—8月南京市实际降水量、时间和频率对栽培马尾松幼苗喷淋处理。在栽培30、60和100 d时测定幼苗根系各生理指标,采用TTC还原分光光度法测定根系活力,甲烯蓝吸附法测定吸收面积,电导率法测定质膜透性,加速溶剂萃取(accelerated solvent extraction ASE)-固相萃取(solid-phase extraction,SPE)-高效液相色谱(HPLC)-电喷雾电离(electrosprag ionization,ESI)-串联质谱(MS/MS)法测定根系超痕量有机酸,复合电极法测定根际土壤pH。用SPSS 20.0软件处理数据,用One-Way ANOVA进行单因素方差分析,用Bivariate correlations进行相关性分析。【结果】随模拟酸雨pH的下降,马尾松幼苗根系活力、根系总吸收面积、活跃吸收面积、苹果酸与柠檬酸分泌量均呈现先升高后降低的趋势,在轻度酸处理下达最高值,中、重度酸处理下各指标显著降低;随酸雨喷淋时间推移,差异越明显,重度酸处理100 d的上述根系各生理指标相比于栽培初期(30 d)分别下降了(46.25±7.23)%、(56.37±8.14)%、(38.55±11.58)%、(68.45±5.41)%和(10.80±4.93)%。而马尾松幼苗根系质膜透性的变化趋势则相反,随模拟酸雨pH下降,质膜透性先减弱后增强,在轻度酸处理100 d时达最小值,为(13.62±1.46)%;在重度酸处理100 d时达最大值,为(36.48±2.25)%。此外,随模拟酸雨酸度的增加和酸处理时间的延长,马尾松根系草酸分泌量不断增加,在重度酸处理100 d时高达(1 251.93±37.52)μg/L,而幼苗根际土壤pH则逐步下降。从相关性分析来看,草酸分泌量与植物根系活力、吸收面积、根际土壤pH呈极显著负相关,与质膜透性呈极显著正相关;苹果酸、柠檬酸分泌量与植物根系活力、吸收面积、根际土壤pH呈极显著正相关,与质膜透性呈极显著负相关。【结论】对马尾松幼苗根系生理指标在不同酸沉降强度和时间下变化的研究结果反映了在轻度模拟酸雨(pH 4.5)处理下,马尾松幼苗根系养分吸收能力强,根细胞选择透过性屏障结构和功能完好,细胞内外渗透维持在平衡状态,胞内pH和离子浓度调节能力强,马尾松表现出较好的耐酸性。而当马尾松根系接触酸雨的pH≤3.5,时间超过60 d时,根际土壤pH大幅降低,幼苗根系苹果酸和柠檬酸分泌量减少,各生理指标显著恶化,这表明酸雨(pH≤3.5)的长期处理会导致马尾松根系膜系统受损,细胞内电荷失衡,生理功能失调,代谢受阻,最终引起马尾松抗酸能力明显下降。