不同酸雨類型對刨花潤楠幼苗葉綠素含量的影響

陳曉龍，盧云東，黃 鎮(zhèn)，周 娟，韋欣伶，亢亞超，何昭君，滕維超，王凌暉，譚長強(qiáng)

（1.廣西國有大桂山林場，賀州 542899；2.廣西大學(xué)林學(xué)院，南寧 530004；3.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，南寧 530002）

刨花潤楠（Machilus pauhoi）為樟科（Lauraceae）潤楠屬常綠喬木，主要分布于我國廣西北部、福建、湖南、廣東等地[1]。刨花潤楠樹形優(yōu)美，在香料、藥材、建筑、園林等方面應(yīng)用較多，具有很高的觀賞價值、藥用價值、經(jīng)濟(jì)價值與生態(tài)價值[2-4]。目前，學(xué)者對于刨花潤楠的研究主要集中在施肥、栽培技術(shù)及生長調(diào)節(jié)劑等方面。吳木軍[5]、張冬生等[6]、潘啟龍[7]對刨花潤楠進(jìn)行了生長調(diào)節(jié)劑的研究；李桃禎[8]對刨花潤楠進(jìn)行了氮磷鉀配方施肥研究；唐健民等[9]、陽樹松[10]、陳怡佳等[11]對刨花潤楠進(jìn)行了栽培技術(shù)的探討。

近年來，許多學(xué)者對刨花潤楠的脅迫機(jī)理也進(jìn)行了研究。郭雄飛[12]對刨花潤楠進(jìn)行了重金屬的脅迫研究，發(fā)現(xiàn)生物炭與間作互作能緩解重金屬對刨花潤楠的脅迫并促進(jìn)植株的生長；劉全勇等[13]對刨花潤楠進(jìn)行了水分脅迫的研究；鄭紹鑫等[14]研究了硝酸鉛對刨花潤楠生長與生理的影響，發(fā)現(xiàn)低濃度（300 mg/L）的脅迫對刨花潤楠幼苗生長有一定的促進(jìn)作用，過高濃度的脅迫不利于其生長。關(guān)于酸雨對刨花潤楠幼苗光合色素的研究尚未見報道。本研究以刨花潤楠幼苗為試驗材料，研究不同酸雨對刨花潤楠幼苗光合色素的影響，旨在為刨花潤楠幼苗的培育及抗性研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在廣西南寧市廣西大學(xué)林學(xué)院苗圃教學(xué)實習(xí)基地進(jìn)行（108°17'E，22°51'N），苗圃內(nèi)設(shè)有自動灌溉裝置，可為苗木水分的供給提供保障。該地屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，雨量充沛，無霜期長，年均氣溫21.6℃，年均降水量1 304.2 mm，平均相對濕度79%。

1.2 試驗材料

刨花潤楠幼苗由廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院提供，為長勢均勻健康的7月生實生幼苗。土壤基質(zhì)由沙壤土、土、沙以3∶1∶1 的比例混勻制成。于2016年8月栽植于有孔的塑料盆中，并在盆下墊托盤，每盆栽植1株。經(jīng)約1個月的栽培管理后，2016年9月開始進(jìn)行人工酸雨澆灌。試驗藥品為濃硫酸和濃硝酸。

1.3 試驗方法

試驗共分為10個處理組，每組設(shè)10個重復(fù)，酸雨類型有硫酸型（T8、T9、T10）、硝酸型（T5、T6、T7）和混合型（T2、T3、T4），用濃硫酸和濃硝酸分別按體積比為S∶N=8∶1、N∶S=8∶1、S∶N=1∶1的比例配置3種模擬酸雨的母液，每種酸雨設(shè)置3個梯度，澆灌時將母液稀釋到pH 值為2.5、4.0和5.6，用pH 計測定（表1）。以清水為對照組（CK）。每次澆灌150 mL，每隔5 d澆灌1次，其余時間根據(jù)植物的生長需要統(tǒng)一澆水。2016年12月結(jié)束人工酸雨澆灌，總計澆灌20次。

表1 酸雨類型與pH值Tab.1 Acid rain types and pH

1.4 測定方法

從各處理組隨機(jī)選取3株植株，每株取3片無病蟲害成熟葉片裝入冰盒中，迅速帶回實驗室，先用清水清洗，再用蒸餾水清洗干凈，用吸水紙將葉片水分吸干，剪去葉脈后，將葉片剪碎混勻，用電子天平準(zhǔn)確稱取0.25 g葉片置于玻璃試管中，加入混和液（丙酮∶無水乙醇∶蒸餾水=4.5∶4.5∶1）5 mL，之后用保鮮膜封口，置于黑暗中，放置24 h后黑暗中搖勻，48 h后測定[15]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄、整理計算和作圖，方差分析采用DPS、SPSS 等進(jìn)行，多重比較采用Duncan 法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同酸雨對刨花潤楠幼苗葉片中葉綠素a含量的影響

酸雨處理組的葉綠素a 含量均比CK 高（圖1）。其中，T7處理組的葉綠素a含量最高（1.05 mg/g），比CK（0.49 mg/g）高114.29%，T2 處理組的葉綠素a 含量（0.52 mg/g）僅高于CK，比CK 高6.12%?；旌闲退嵊曛?，葉綠素a 含量表現(xiàn)為pH 5.6 ＞pH 4.0 ＞pH 2.5；硝酸型酸雨中，葉綠素a 含量表現(xiàn)為pH 5.6 ＞pH 2.5 ＞pH 4.0；硫酸型酸雨中，葉綠素a 含量表現(xiàn)為pH 2.5 ＞pH 4.0 ＞pH 5.6。T5、T6、T7、T8 與CK相比，葉綠素a 含量差異顯著（P＜0.05），T2、T3、T4、T9、T10 與CK 相比差異不顯著，說明硝酸型酸雨與pH 為2.5 的硫酸型酸雨對葉綠素a 含量有明顯的促進(jìn)作用。

不同酸雨類型處理對刨花潤楠幼苗葉片中葉綠素a 含量的影響差異極顯著（P＜0.01），表現(xiàn)為硝酸型＞硫酸型＞混合型，說明硝酸型酸雨對葉綠素a 的促進(jìn)作用最明顯（表2）。不同酸度處理對葉綠素a 含量的影響差異顯著（P＜0.05）。不同酸雨類型與不同酸度間的交互作用對葉綠素a含量的影響差異極顯著（P＜0.01）。

圖1 不同酸雨類型對刨花潤楠幼苗葉綠素a含量的影響Fig.1 Effects of different acid rain types on chlorophyll a contents of Machilus pauhoi seedlings

表2 葉綠素a含量方差分析Tab.2 Variance analysis of chlorophyll a contents

2.2 不同酸雨對刨花潤楠幼苗葉片中葉綠素b 含量的影響

酸雨處理組的葉綠素b 含量均高于CK（圖2）。其中T5 處理組的葉綠素b 含量最高（0.46 mg/g），比CK（0.26 mg/g）高76.92%，T2 處理組的葉綠素b 含量（0.31 mg/g）僅高于CK，比CK 高19.23%。混合型酸雨中，葉綠素b 含量表現(xiàn)為pH 4.0 ＞pH 5.6 ＞pH 2.5；硝酸型酸雨中，葉綠素b 含量表現(xiàn)為pH 2.5 ＞pH 5.6 ＞pH 4.0；硫酸型酸雨中，葉綠素b 含量表現(xiàn)為pH 2.5 ＞pH 5.6 ＞pH 4.0 。硝酸型及硫酸型酸雨處理組與CK 相比，葉綠素b 含量差異顯著（P＜0.05），混合型酸雨處理組與CK 相比，差異不顯著，說明硝酸型及硫酸型酸雨對葉綠素b 含量有明顯的促進(jìn)作用。

不同酸雨類型處理對刨花潤楠幼苗葉片中葉綠素b 含量的影響差異極顯著（P＜0.01），表現(xiàn)為硝酸型＞硫酸型＞混合型，說明硝酸型酸雨對葉綠素b含量的影響最明顯（表3）。不同酸度處理對葉綠素b含量的影響差異不顯著。不同酸雨類型與不同酸度間的交互作用對葉綠素b 含量的影響差異不明顯。

圖2 不同酸雨類型對刨花潤楠幼苗葉綠素b含量的影響Fig.2 Effects of different acid rain types on chlorophyll b contents of Machilus pauhoi seedlings

表3 葉綠素b含量方差分析Tab.3 Variance analysis of chlorophyll b contents

2.3 不同酸雨對刨花潤楠幼苗葉片中總?cè)~綠素含量的影響

酸雨處理組的總?cè)~綠素含量均高于CK（圖3）。其中，T7 處理組的總?cè)~綠素含量最高（1.49 mg/g），比CK（0.74 mg/g）高101.35%，T2 處理組的葉綠素b含量（0.84 mg/g）僅高于CK，比CK 高13.51%?；旌闲退嵊曛?，總?cè)~綠素含量表現(xiàn)為pH 5.6 ＞pH 4.0 ＞pH 2.5；硝酸型酸雨中，總?cè)~綠素含量表現(xiàn)為pH 5.6 ＞pH 2.5 ＞pH 4.0；硫酸型酸雨中，總?cè)~綠素含量表現(xiàn)為pH 2.5 ＞pH 5.6 ＞pH 4.0。T5、T6、T7、T8 與CK相比，總?cè)~綠素含量差異顯著（P＜0.05），T2、T3、T4、T9、T10 與CK 相比，總?cè)~綠素含量差異不顯著，說明硝酸型酸雨與pH 為2.5 的硫酸型酸雨對總?cè)~綠素含量有明顯的促進(jìn)作用。

不同酸雨類型處理對刨花潤楠幼苗葉片中總?cè)~綠素含量的影響差異極顯著（P＜0.01），表現(xiàn)為硝酸型＞硫酸型＞混合型，說明硝酸型酸雨對總?cè)~綠素含量的促進(jìn)作用最明顯（表4）。不同酸度處理對總?cè)~綠素含量的影響差異不顯著。不同酸雨類型與不同酸度間的交互作用對總?cè)~綠素含量的影響差異顯著（P＜0.05）。

圖3 不同酸雨類型對刨花潤楠幼苗總?cè)~綠素含量的影響Fig.3 Effects of different acid rain types on total chlorophyll contents of Machilus pauhoi seedlings

表4 總?cè)~綠素含量方差分析Tab.4 Variance analysis of total chlorophyll contents

3 結(jié)論與討論

葉綠素是光合作用過程中的重要色素，是反映植物光合作用的重要指標(biāo)[16]。研究表明，酸雨會使葉綠素合成受阻，或加速葉綠素的降解[17]，硝酸型酸雨中，隨著模擬酸雨的pH 值下降，酸雨中的NO3-增多，會加速葉綠素的合成[18]，本研究結(jié)果表明，硝酸型酸雨使葉綠素含量顯著增加。有學(xué)者研究表明，杜仲（Eucommia ulmoides）的葉綠素含量隨著酸雨的pH 值下降而下降[19]，苔蘚植物的葉綠素含量則不受酸雨的影響[20]；魯美娟等[21]的研究結(jié)果表明，pH 2.5和pH 4.0 組與CK（pH 5.6）相比，葉綠素含量無顯著差異，與本研究結(jié)果存在差異，可能與試驗所設(shè)的對照組、試驗周期、澆灌次數(shù)不同等原因有關(guān)，植物所處的生長環(huán)境也會對葉綠素含量有所影響。本試驗中，pH 2.5 的硫酸型酸雨使總?cè)~綠素含量顯著增加，而pH 4.0和pH 5.6 的硫酸型酸雨對總?cè)~綠素含量無顯著影響，這與李佳等[22]對青岡（Quercusglauca）、細(xì)葉青岡（Cyclobalanopsis myrsinaefolia）、馬尾松（Pinus massoniana）及杉木（Cunninghamia lanceolata）的研究結(jié)果存在差異，可能與處理時間、季節(jié)、植物等有關(guān)。

綜上所述，3種酸雨類型均能促進(jìn)刨花潤楠葉綠素含量的積累，酸性環(huán)境下對其葉綠素含量影響較小，可為刨花潤楠幼苗的栽培及抗性研究等相關(guān)領(lǐng)域提供理論依據(jù)。