模擬酸雨對喜旱蓮子草與蓮子草生長及生理特性的影響

劉 姚，童兆羽，蘇 堯，何孟瑩，陳天樂，張 震*

模擬酸雨對喜旱蓮子草與蓮子草生長及生理特性的影響

劉 姚1，童兆羽1，蘇 堯1，何孟瑩1，陳天樂2，張 震1*

(1. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，合肥 230036；2. 浙江省遂昌縣氣象局，麗水 323317)

為了探究外來入侵植物對酸雨環(huán)境的響應(yīng)，以入侵植物喜旱蓮子草（(Mart. )Griseb）和土著植物蓮子草（(L.) DC）為研究對象，于室內(nèi)開展盆栽控制試驗，探究不同pH值（pH 2.5、pH 3.5、pH 4.5、pH 5.6和pH7.0）條件對植物形態(tài)指標(biāo)、葉綠素含量、MDA含量及抗氧化酶活性等的影響。結(jié)果表明：（1）與對照（pH 7.0）相比，喜旱蓮子草的地上生物量、葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量在模擬酸雨（pH≤3.5）處理下受到顯著抑制，最大降幅分別達(dá)25.4%、14.0%、7.8%和11.8%；蓮子草的株高、地上生物量、葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量在模擬酸雨（pH≤5.6）處理下受到顯著抑制，最大降幅分別達(dá)25.2%、33.2%、40.5%、31.3%和39.1%。喜旱蓮子草分枝數(shù)在模擬酸雨（pH 4.5、pH 5.6）處理下顯著高于對照，蓮子草的分枝數(shù)未受模擬酸雨處理（pH≤5.6）的顯著影響。（2）在模擬酸雨（pH 2.5）處理下，喜旱蓮子草的MDA含量顯著增加28.4%，SOD、POD和CAT活性顯著下降16.5%～23.5%；蓮子草的MDA含量在模擬酸雨（pH≤4.5）處理下顯著增加20.4%～29.8%，SOD活性在模擬酸雨（pH≤3.5）處理下顯著降低15.9%～19.0%，POD活性在模擬酸雨（pH≤5.6）處理下顯著降低15.3%～28.4%，CAT活性在模擬酸雨（pH≤4.5）處理下顯著降低16.1%～20.4%。由此推斷酸雨對喜旱蓮子草的傷害閾值在pH 2.5～3.5之間，酸雨對蓮子草的傷害閾值在pH 4.5～5.6，入侵植物喜旱蓮子草對酸雨表現(xiàn)出更強的抗性。研究結(jié)果可以為研究酸雨條件下外來植物入侵機制提供理論基礎(chǔ)。

模擬酸雨；入侵植物；形態(tài)指標(biāo)；抗氧化酶系統(tǒng)

酸雨被認(rèn)為是全球三大生態(tài)環(huán)境災(zāi)害之一[1]，會導(dǎo)致土壤酸化，損害植物，影響生物多樣性甚至?xí)茐漠?dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境[2-3]。酸雨形成的主要原因是空氣中氮氧化物與二氧化硫含量濃度的增加[4]，余倩等[5]研究發(fā)現(xiàn)我國的氮氧化物與二氧化硫排放量在1980—2013年之間呈增長趨勢，此后保持穩(wěn)定或略有下降，我國已經(jīng)成為繼歐洲、北美之后第3個主要的酸雨污染地[6]。目前我國的酸雨主要集中在長江以南區(qū)域，酸雨發(fā)生面積約為5.3×105km2，占陸地面積5.5%，且大部分地區(qū)都被pH值小于5.0的酸雨覆蓋[4]，其中安徽省合肥觀測站自2006至2017年測量多年酸雨pH平均值為5.28，酸雨率高達(dá)58%[7]。由于酸雨擴散性強[8]，近年來酸雨對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響已經(jīng)廣泛地引起人們的關(guān)注[9]。植物是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是酸雨污染的直接和最大受害者[10]。當(dāng)植物面對酸雨脅迫時，植物葉片表面蠟質(zhì)會受到侵蝕，積聚有害性陽離子，降低葉綠素含量和光合速率，致使植物葉片發(fā)生老化，影響植物的生物量，甚至使植物生長受到抑制、死亡[11]。目前國內(nèi)外有關(guān)酸雨對植物影響的研究主要集中于酸雨對農(nóng)作物、經(jīng)濟作物損害機制及植物的抗性機理[12-13]，而外來植物對酸雨的響應(yīng)機制研究相對較少[14]。

我國現(xiàn)有入侵植物共515種，其中34.6%的入侵物種來自南美洲[15]。這些外來植物在面對不利的環(huán)境條件時表現(xiàn)出較強的適應(yīng)能力，能夠有效地利用資源從而擠占當(dāng)?shù)刂参锏纳L空間[16]，當(dāng)植物一旦入侵成功，就會破壞入侵地生態(tài)系統(tǒng)、生物多樣性甚至社會經(jīng)濟[17]，而環(huán)境變化是導(dǎo)致外來植物入侵的重要因素之一[18]，因此在探尋外來植物入侵機制時，既要考慮到植物的生物生態(tài)學(xué)特征,也要考慮到入侵地區(qū)的環(huán)境條件[19]。

喜旱蓮子草（(Mart.) Griseb）為惡性入侵雜草，原產(chǎn)于南美洲[20]，為莧科蓮子草屬多年生草本植物，以莖節(jié)進(jìn)行營養(yǎng)繁 殖[21]，現(xiàn)廣布于長江流域和南方各省[22]。蓮子草（(L.) DC）是入侵植物喜旱蓮子草在我國的同屬土著物種[23]，分布區(qū)與喜旱蓮子草有很大的重疊，可以在同一植物群落中共存，但其生境范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于喜旱蓮子草[24]。在野外的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)喜旱蓮子草雖然經(jīng)常遭受酸雨侵蝕，但仍表現(xiàn)出良好的生長趨勢[25]，可能是酸雨導(dǎo)致植物化感作用改變，適應(yīng)性強的外來物種在競爭中處于優(yōu)勢形成入侵，而比較入侵種與近緣種在面對環(huán)境干擾時的不同表現(xiàn)是揭示物種入侵的有效途徑之一[26]。本研究通過配制不同pH溶液模擬酸雨對喜旱蓮子草與蓮子草生長發(fā)育及生理特征的影響，分析喜旱蓮子草與蓮子草在酸雨脅迫下的生態(tài)適應(yīng)能力和耐受力，以此了解在酸雨發(fā)生時喜旱蓮子草的入侵機制，為酸雨地區(qū)入侵植物的研究提供資料支持。

1 材料與方法

1.1 材料選取與培養(yǎng)

本試驗于安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)溫室（31°51′50″N、117°14′48″E）開展。喜旱蓮子草與蓮子草都取材于安徽省合肥市蜀山區(qū)南崗鎮(zhèn)（31°52′27″N、116°43′34″E）周邊的陸生環(huán)境中。選取生長良好，莖粗細(xì)相近的喜旱蓮子草與蓮子草植株，剪成長短均等且含有一個節(jié)點的小段（節(jié)點兩端各1.5 cm）作為扦插苗于溫室內(nèi)培育，待幼苗長至2～4 cm，選取長勢基本一致的幼苗進(jìn)行盆栽試驗。

1.2 試驗設(shè)置

根據(jù)中國酸雨監(jiān)測的類型[27]以及合肥市酸雨特點[27]，按照H2SO4∶HNO3體積比5∶1配置酸性母液[28]，用純水進(jìn)行稀釋后配置成pH值為2.5、3.5、4.5和5.6等4個酸性梯度，設(shè)置對照pH 7.0，共計5個處理。將選取的兩種植物幼苗分別移栽至350 g營養(yǎng)土（N、P、K物質(zhì)的量分別為11.5、0.27和0.83 g·kg-1）的花盆（19 cm × 13 cm × 5 cm）中，每盆栽植4株植物幼苗，每個處理設(shè)置6個重復(fù)。試驗于2020年9月在溫室（Eav = 500 Lx，光照12 h，RH為75%，）內(nèi)進(jìn)行，每隔1 d于10:00對植物進(jìn)行噴灑酸雨。每次噴灑用2 L噴壺在距植物頂端葉片上方20 cm處進(jìn)行噴灑，每個重復(fù)一次性噴灑200 mL（以合肥年降水量計算）。試驗過程中，每天隨機調(diào)換花盆位置，降低光照及溫度等環(huán)境差異對植株生長的影響。處理40 d后進(jìn)行指標(biāo)測定。

1.3 指標(biāo)測定

試驗結(jié)束后記錄喜旱蓮子草與蓮子草的分枝數(shù)；植物株高直接使用直尺測量；洗凈植物地上與地下部分后置于信封中，放入65 ℃烘箱烘干至恒重，稱重計算植物生物量（地上生物量、地下生物量）。

植物葉片葉綠素含量采用丙酮法測定[29]；收集新鮮植物葉片，純水沖洗擦干，稱取0.2 g剪碎與2 mL離心管中，加入1.8 mL磷酸鹽緩沖液，冰水浴條件下，制備組織勻漿，使用試劑盒（南京建成）測定脫氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA）等指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有試驗數(shù)據(jù)使用Excel軟件和SPSS23統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 模擬酸雨對植物形態(tài)指標(biāo)的影響

隨著pH值降低，喜旱蓮子草與蓮子草株高均呈下降趨勢（表1）。喜旱蓮子草株高在模擬酸雨（pH≤5.6）處理下與對照之間無顯著性差異（> 0.05），株高最小值為pH 3.5處理的36.7 cm，最大下降幅度達(dá)6.4%；蓮子草株高在模擬酸雨（pH≤5.6）處理下顯著低于對照（<0.05），株高最小值為19.3 cm，最大降幅達(dá)25.5%，表明喜旱蓮子草與蓮子草的株高均受到酸雨抑制，但喜旱蓮子草株高受到抑制的程度小于蓮子草。喜旱蓮子草分枝數(shù)隨著pH值降低呈先增加再減少的趨勢（表1），喜旱蓮子草的分枝數(shù)在模擬酸雨（pH 4.5、pH 5.6）處理下達(dá)到最高，均為4.0，顯著高于對照33.3% （<0.05），分枝數(shù)在模擬酸雨（pH 2.5）處理下最低，為2.3，顯著低于對照23.3%（<0.05），表明一定程度酸雨會促進(jìn)喜旱蓮子草產(chǎn)生更多的分枝；蓮子草的分枝數(shù)未受模擬酸雨處理（pH≤5.6）的顯著影響（> 0.05）。

隨著pH值降低，喜旱蓮子草與蓮子草的地上生物量和總生物量均呈下降趨勢，地下生物量呈先增加再減少的趨勢（表1）。喜旱蓮子草的地上生物量在模擬酸雨（pH 2.5、pH 3.5）處理下顯著小于對照（<0.05），最大降幅達(dá)25.4%；蓮子草的地上生物量在模擬酸雨（pH≤5.6）處理下顯著小于對照（<0.05），最大降幅達(dá)33.2%，表明酸雨會抑制喜旱蓮子草與蓮子草的地上生物量，且喜旱蓮子草地上部分受到酸雨抑制作用小于蓮子草。與對照相比，喜旱蓮子草的地下生物量在模擬酸雨（pH≤5.6）處理下顯著增加（<0.05），蓮子草的地下生物量在模擬酸雨（pH 3.5、pH 4.5）處理下顯著增加（<0.05）；喜旱蓮子草與蓮子草的總生物量在模擬酸雨（pH 2.5）處理下顯著小于對照（<0.05），最大降幅分別達(dá)22.2%和29.2%，表明喜旱蓮子草地下部分能更快地對酸雨作出反應(yīng)，提高分配的能量。

表1 模擬不同酸雨處理對植物形態(tài)指標(biāo)的影響

注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；相同物種中同列不相同字母表示不同處理間顯著性差異（< 0.05）。下同。

2.2 模擬酸雨對植物葉綠素含量的影響

喜旱蓮子草與蓮子草的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量和葉綠素a/b都隨著pH值下降而降低（表2）。喜旱蓮子草的葉綠素a、總?cè)~綠素含量和葉綠素a/b在模擬酸雨（pH 2.5、pH 3.5）處理下顯著小于對照（< 0.05），最大降幅分別為14.0%、11.8%、8.2%；喜旱蓮子草的葉綠素b含量僅在模擬酸雨（pH 3.5）處理下顯著小于對照7.8%（< 0.05）；蓮子草的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量在模擬酸雨（pH≤5.6）處理下顯著小于對照（< 0.05），最大降幅分別為40.5%、31.3%和39.1%；蓮子草的葉綠素a/b在模擬酸雨（pH 2.5、pH 3.5）處理下顯著小于對照（<0.05），最大降幅達(dá)10.9%。喜旱蓮子草與蓮子草的葉綠素在酸雨脅迫下發(fā)生降解，但喜旱蓮子草的葉綠素降解程度小于蓮子草。

表2 模擬不同酸雨處理對植物葉綠素含量的影響

2.3 模擬酸雨對植物MDA含量的影響

隨著pH值下降，喜旱蓮子草與蓮子草的MDA含量呈增加趨勢（圖1）。喜旱蓮子草的MDA含量在模擬酸雨（pH 2.5）處理下顯著高于對照（< 0.05），為0.303 nmol·mg-1（prot），增加了28.4%；蓮子草的MDA含量在模擬酸雨（pH≤4.5）處理下顯著高于對照（<0.05），增幅為20.4%～29.8%。表明模擬酸雨（pH 2.5）處理對喜旱蓮子草葉片細(xì)胞膜造成一定傷害，而蓮子草葉片細(xì)胞膜在模擬酸雨（pH≤4.5）處理下受到傷害，隨著pH值降低，膜脂過氧化作用加劇，傷害加重。

圖中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；相同物種中不相同字母表示不同處理間顯著性差異（P < 0.05）。下同。

Figure 1 Effects of simulated different acid rain treatments on plant MDA content

2.4 模擬酸雨對植物抗氧化酶活性的影響

隨著pH值降低，喜旱蓮子草與蓮子草的SOD活性呈出先增加再減少的趨勢（圖2(a)）。喜旱蓮子草的SOD活性在模擬酸雨（pH 2.5）處理下顯著低于對照（< 0.05），為4.56 U·mg-1（prot），最大降幅達(dá)16.0%；在模擬酸雨（pH 5.6）處理下顯著高于對照（< 0.05），為6.19 U·mg-1（prot），最大增幅達(dá)14.0%。蓮子草的SOD活性在模擬酸雨（pH≤3.5）處理下顯著低于對照（< 0.05），降幅為15.9%～19.0%。表明一定程度酸雨脅迫會提高喜旱蓮子草與蓮子草的SOD活性；當(dāng)酸雨pH值超過一定范圍時，植物的SOD活性受到抑制，同一酸雨處理下喜旱蓮子草SOD活性受到抑制的幅度均小于蓮子草。

隨著pH值降低，喜旱蓮子草的POD活性呈先增加再減少的趨勢，蓮子草的POD活性呈下降趨勢（圖2(b)）。喜旱蓮子草的POD活性在模擬酸雨（pH 2.5）處理下顯著低于對照（< 0.05），為2.48 U·mg-1（prot），最大降幅達(dá)16.5%；蓮子草的POD活性在模擬酸雨（pH≤5.6）處理下顯著低于對照（< 0.05），最小值為3.46 U·mg-1（prot），降幅為15.3%～28.4%。表明一定程度酸雨脅迫會抑制喜旱蓮子草與蓮子草的POD活性，同一酸雨處理下喜旱蓮子草的POD活性受到抑制的幅度均小于蓮子草。

一定程度酸雨脅迫會降低喜旱蓮子草與蓮子草的CAT活性，喜旱蓮子草的CAT活性受到顯著抑制時酸雨的pH值大于蓮子草（圖2(c)），其中喜旱蓮子草與蓮子草的CAT活性隨著pH值降低均呈先增加再降低的趨勢。喜旱蓮子草植株CAT活性在模擬酸雨（pH 2.5）處理下顯著小于對照（< 0.05），為1.01 U·mg-1（prot），最大降幅達(dá)23.5%，蓮子草植株CAT活性在模擬酸雨（pH≤4.5）處理下顯著小于對照（< 0.05），降幅為16.1%～20.4%。

由上可知，喜旱蓮子草與蓮子草的3種抗氧化對酸雨的響應(yīng)不一致，喜旱蓮子草可以調(diào)節(jié)酶活性適應(yīng)pH≥3.5的模擬酸雨脅迫，蓮子草酶活性在模擬酸雨（pH≤4.5）處理下受到顯著抑制，抗氧化酶的調(diào)節(jié)機制受到破壞，表明喜旱蓮子草的抗氧化酶系統(tǒng)對酸雨的抵抗能力強于蓮子草。

圖2 模擬不同酸雨處理對植物抗氧化酶活性影響

Figure 2 Effects of simulated different acid rain treatments on plant antioxidant enzyme activities

3 討論與結(jié)論

不同程度酸雨對植物的影響存在一定的差 異[30-31]，有研究發(fā)現(xiàn)高pH值酸雨對植物的影響較小甚至起促進(jìn)作用，當(dāng)pH值達(dá)到植物的傷害閾值時，酸雨就會損害植物并抑制植物的生長[32]，與本研究發(fā)現(xiàn)喜旱蓮子草與蓮子草的株高，地上生物量與總生物量隨著酸雨pH值降低均呈下降趨勢的結(jié)果一致，在同一模擬酸雨濃度下，喜旱蓮子草受到的傷害小于蓮子草，由此表明入侵植物喜旱蓮子草比同屬土著植物蓮子草有更強的酸雨耐受性。在面對酸雨脅迫，植物可以通過改變自身形態(tài)來適應(yīng)環(huán)境的資源限制[33]，將更多的資源分配給受損的器官和組織[34]，喜旱蓮子草比蓮子草有更強的表型可塑性[35]，可以產(chǎn)生更多的分枝，形成穩(wěn)健的地上部分應(yīng)對酸雨脅迫，提高酸雨耐受性。當(dāng)酸雨滲入土壤中會為植物提供適當(dāng)?shù)牡?，促進(jìn)根的生長，使植物改變對碳同化物質(zhì)的分布格局[36]，有研究發(fā)現(xiàn)一定程度酸雨會提高植物地下生物量，而重度酸雨會抑制植物根的生長，致使地下生物量降低[37]，喜旱蓮子草地下部分可以更快的對酸雨作出反應(yīng)，提高地下部分分配的能量。因此酸雨脅迫下，喜旱蓮子草會形成健壯的地上部分和地下根部，這可能是入侵植物具有更強酸雨抗性的對策之一[38]。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，常用來評價植物的光合作用，其受影響的程度是用來衡量脅迫環(huán)境對植物傷害的重要指標(biāo)之一[39]。有研究發(fā)現(xiàn)植物葉綠素會隨著酸雨pH值降低出現(xiàn)下降趨勢，且下降幅度也越大[40]，葉綠素a含量受到酸雨的影響較大，而葉綠素b受到酸雨侵害時穩(wěn)定性更強[41]，這與本研究結(jié)果一致，酸雨會抑制喜旱蓮子草與蓮子草的葉綠素含量。葉綠素含量下降的原因可能是由于模擬酸雨導(dǎo)致植物葉片中Mg2+流失進(jìn)而影響葉綠素合成速率，另一方面可能是植物積累大量的活性氧離子誘導(dǎo)多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPOD）合成，PPOD 會將酚氧化成酚自由基，這樣會大大加速了植物體內(nèi)葉綠素的降解，降低葉綠素含量[42]。葉綠素含量的減少是評判葉片的衰老重要指標(biāo)[43]，喜旱蓮子草在pH 3.5處理下素含量顯著低于對照，表明葉片衰老加速，蓮子草在pH 5.6處理下葉片衰老，可能是喜旱蓮子草葉片的組織形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)、細(xì)胞pH值、葉綠體膜及氣孔比較穩(wěn)定[44]，酸雨對喜旱蓮子草葉綠素體傷害程度較輕，從而降低酸雨對葉綠素降解作用；另一方面葉綠素b具有吸收和轉(zhuǎn)換光能的作用，喜旱蓮子草可以通過調(diào)節(jié)葉綠素b的含量，保持光合系統(tǒng)穩(wěn)定性抵御逆境傷害[45]。

丙二醛是膜過氧化作用的主要產(chǎn)物，其含量可以反映植物在逆境條件下受到的傷害程度[46]。研究發(fā)現(xiàn)酸雨脅迫會增加植物中MDA含量[47]，本研究也有同樣的發(fā)現(xiàn)喜旱蓮子草與蓮子草的MDA含量隨著pH值降低呈增加趨勢，這是因為酸雨脅迫會增加植物葉片中O2-與H2O2，引起脂積累過多而加劇膜脂過氧化作用[48]?？寡趸赶到y(tǒng)是植物處于脅迫環(huán)境時重要的防御系統(tǒng)，包括過氧化物酶、過氧化氫酶和超氧化物歧化酶[49]，為應(yīng)對酸雨對植物造成的氧化傷害，植物誘導(dǎo)SOD活性上升將兩個超氧自由基分解為H2O2和O2，使植物超氧自由基保持在穩(wěn)定狀態(tài)[50]，雖然H2O2會對植物造成傷害，但POD與CAT 可以立即將其轉(zhuǎn)化為無害的水[51]，因此SOD、POD、CAT可以在一定程度上協(xié)同消除植物體內(nèi)過多的O2-與H2O2，降低膜酯過氧化作用，提高植物的抗逆能力[47]。本研究中SOD、POD、CAT活性都隨pH值降低呈先升高在降低的趨勢，這與前人的研究結(jié)果一致[52-53]。與對照相比，喜旱蓮子草SOD、POD、CAT活性都在pH 2.5處理下受到顯著抑制，MDA含量得到顯著提高，說明喜旱蓮子草在pH 2.5處理下體內(nèi)活性氧動態(tài)平衡被打破，植物體內(nèi)的酶和蛋白在酸雨脅迫下被氧化、鈍化，降低酶活性；蓮子草的抗氧化酶系統(tǒng)在模擬酸雨（pH≤4.5）處理下遭到破壞，MDA含量顯著增加，植物體內(nèi)累積大量的活性氧，破壞抗氧化酶活性，降低植物的抗氧化能力，蓮子草的結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞，喜旱蓮子草比蓮子草更能抵抗酸雨脅迫引發(fā)的活性氧攻擊。

綜上所述，喜旱蓮子草與蓮子草對酸雨脅迫都有一定的抗性，喜旱蓮子草葉片在pH 2.5的酸雨脅迫下，葉片的MDA含量顯著升高，POD、SOD和CAT活性顯著降低，生物量在pH 3.5處理下顯著降低，植物葉片衰老；蓮子草在模擬酸雨（pH 4.5、pH 5.6）處理下測定指標(biāo)發(fā)生較大改變；初步推測酸雨對喜旱蓮子草的傷害閾值在pH 2.5～3.5之間，對蓮子草的傷害閾值在pH 4.5～5.6之間，表明入侵植物喜旱蓮子草具有更強的酸雨耐受性。因此，在酸雨多發(fā)的合肥，酸雨脅迫會影響本地植物的生長而更有利于喜旱蓮子草的入侵成功，同時由于該入侵植物的入侵潛力和生物學(xué)特性，需要加強對喜旱蓮子草的擴散以及入侵危害給予重視。

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Effects of simulated acid rain on growth and physiological characteristics of(Mart.) Griseb and(L.) DC.

LIU Yao1, TONG Zhaoyu1, SU Yao1, HE Mengying1, CHEN Tianle2, ZHANG Zhen1

(1. School of Resources and Environment, Anhui Agricultural University, Hefei 230036;2. Meteorological Bureau of Suichang County Zhejiang Province, Lishui 323317)

In order to explore the response of alien invasive plants to acid rain environment, a pot control experiment was conducted indoors with the invasive plant Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb and the indigenous plant Alternanthera sessilis (L.) DC to explore the effects of different pH values (pH 2.5, pH 3.5, pH 4.5, pH 5.6 and pH 7.0) on plant morphological indicators, chlorophyll content, MDA content and antioxidant enzyme activities. The results showed that: (1) compared with the control (pH 7.0), the aboveground biomass, chlorophyll a, chlorophyll b and total chlorophyll content of A.philoxeroides were significantly inhibited under simulated acid rain (pH≤3.5), with the maximum decreases of 25.4%, 14.0%, 7.8% and 11.8%, respectively; the plant height, aboveground biomass, chlorophyll a, chlorophyll b and total chlorophyll content of A.sessilis were significantly inhibited under simulated acid rain (pH≤5.6) treatment, with the maximum decreases of 25.2%, 33.2%, 40.5%, 31.3% and 39.1%, respectively; the number of branches of A.philoxeroides under simulated acid rain (pH 4.5, pH 5.6) treatment was significantly higher than that of the control. The number of branches ofwas not significantly affected by the simulated acid rain treatment (pH≤5.6). (2) Compared with the control, under the simulated acid rain (pH 2.5), the MDA contents ofsignificantly increased by 28.4%, and the contents of SOD, POD and CAT ofsignificantly decreased by 16.5%-23.5%; under the treatment of simulated acid rain (pH≤4.5), the MDA content ofsignificantly increased by 20.4%-29.8%, while the contents of SOD, POD and CAT insignificantly decreased by 15.9%-19.0%, 15.3%-28.4% and 16.1%-20.4%, respectively; it is inferred that the damage threshold of acid rain tois between pH 2.5-3.5, and the damage threshold of acid rain tois between pH 4.5 - 5.6,and the invasive plantshowed more resistance to acid rain. The results of this study can provide a theoretical basis for researching the invasion mechanism of alien plants under acid rain.

simulated acid rain; invasive plants; morphological index; antioxidant enzyme system

X173

A

1672-352X (2022)05-0780-07

10.13610/j.cnki.1672-352x.20221111.014

2022-11-14 14:24:41

[URL] https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20221111.1117.028.html

2021-12-27

國家自然科學(xué)基金（31772235）、省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目（201910364243）和校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目（202110364661）共同資助。

劉 姚，碩士研究生。E-mail：434861952@qq.com

張 震，博士，教授。E-mail：xjzhangzhen@163.com