模拟酸雨胁迫对夏腊梅幼苗生理、生长特性及土壤微生物多样性影响

摘要

酸雨已成为威胁人类生存的全球性环境问题，对植物的的伤害受到国内外学者的广泛关注。而在酸雨胁迫下对分布区狭窄、资源少的濒危植物的伤害及机制更应引起重视。本研究以分布在典型酸雨区的濒危植物夏蜡梅为对象，模拟重度酸雨(pH2.5)、中度酸雨(pH3.5)、轻度酸雨(pH4.5)对其生长、生理以及土壤微生物特性的影响，分析酸雨对夏蜡梅生长的影响机制以及夏蜡梅对酸雨胁迫的适应能力。这对于预测全球变化背景下夏蜡梅种群的动态变化和进化潜力具有重要意义。主要研究结果如下:
　　1.酸雨胁迫对夏蜡梅幼苗生长及生物量分配的影响
　　三种酸雨对夏蜡梅幼苗经过一年的处理后，株高、基径均比对照降低，差异显著。三种酸雨处理的总生物量、茎生物量和冠部生物量均显著低于对照，并且轻度酸雨＞中度酸雨＞重度酸雨处理，它们之间均差异显著。轻度酸雨处理的根生物量明显高于对照;重度酸雨、中度酸雨处理的根生物量明显低于对照。三种酸雨处理的叶生物量均比对照低，差异显著。重度酸雨和中度酸雨处理的根生物量比比对照显著增加，三种酸雨处理的叶生物量比均比对照显著下降，重度酸雨、中度酸雨处理后根冠比显著高于对照。
　　总叶片数以对照最多，重度酸雨、中度酸雨处理的总叶片数均比对照显著减少。酸雨胁迫降低了总叶面积，随着pH值的下降总叶面积减少越明显。酸雨胁迫降低了叶平均宽度和叶平均周长，它们与对照均差异显著。重度酸雨、中度酸雨处理的叶平均长度显著低于对照和轻度酸雨处理。叶宽长比以重度酸雨处理下最低，与对照和其他处理均差异显著。总根长、总根表面积以重度酸雨处理最低，与其它二种处理及对照均差异显著。三种酸雨处理的总根体积、根平均直径、比根表面积均显著低于对照。
　　2.酸雨胁迫对夏蜡梅幼苗光合特性和叶绿荧光参数的影响
　　不同酸雨处理的夏蜡梅幼苗叶片光合速率日进程呈现单峰曲线，峰值在14:00左右。酸雨胁迫降低了叶片的日均净光合速率、最大净光合速率（Pnmax），它们均随着pH值的下降而降低。酸雨胁迫使夏蜡梅幼苗的光饱和点(LSP)明显下降，光补偿点(LCP)明显提高，对光的利用范围变窄。酸雨胁迫导致夏蜡梅幼苗的表观量子效率(AQY)显著降低，暗呼吸速率（Rd）显著提高。酸雨胁迫显著降低了夏蜡梅幼苗最大羧化速率（Vcmax）、最大电子传递速率(Jmax)和磷酸丙糖利用率(TPU)，它们均随着酸雨程度的加剧而下降。
　　三种酸雨处理均显著降低了夏蜡梅幼苗叶片叶绿素a的含量，叶绿素b含量与对照没有显著差异。重度酸雨、中度酸雨处理的叶绿素(a+b)含量比对照明显下降。酸雨胁迫下叶片类胡萝卜素含量明显下降。酸雨胁迫对夏蜡梅叶片叶绿素荧光参数产生了明显的影响，与对照相比，三种酸雨处理的PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）、PSⅡ潜在光化学活性（Fv/Fo）均显著低于对照，它们均随着pH值的下降而降低。
　　3.酸雨胁迫下对夏蜡梅幼苗抗氧化能力的影响
　　酸雨胁迫显著提高了夏蜡梅叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的活性，其活性随着酸雨pH值的下降而增大。重度酸雨、中度酸雨处理的过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性比对照显著下降。酸雨胁迫显著的降低了夏蜡梅叶片谷胱甘肽、抗坏血酸(AsA)含量。酸雨胁迫显著增加了夏蜡梅幼苗叶片的丙二酫(MDA)含量，以重度酸雨处理增加最明显。重度酸雨、中度酸雨处理均显著提高了夏蜡梅幼苗叶片的质膜相对透性（MRP），其中以重度酸雨提高最明显。
　　4.酸雨胁迫下对土壤酶活性、微生物活性和群落多样性的影响
　　酸雨胁迫显著抑制了土壤蛋白酶、过氧化氢酶的活性，随着pH值的降低，抑制越明显。重度酸雨处理土壤酸性磷酸酶活性显著下降，而轻度酸雨处理的土壤酸性磷酸酶活性显著增加。酸雨胁迫显著降低了土壤蔗糖酶的活性，以重度酸雨处理降低最明显。
　　酸雨胁迫显著降低了土壤微生物生物量碳，随着酸雨pH值的下降而降低。酸雨胁迫也显著降低了土壤微生物生物量氮，以重度酸雨处理下降最明显。重度酸雨、中度酸雨处理的土壤微生物生物量磷比对显著下降，以重度酸雨处理下降最明显。
　　酸雨胁迫下土壤细菌数量显著减少，随着酸雨pH值的下降而减少。轻度酸雨处理的土壤真菌数量比对照显著增加，重度酸雨处理的土壤真菌数量比对照显著减少。三种酸雨处理显著减少了土壤放线菌的数量，其中以重度酸雨处理减少最明显。三种酸雨处理显著减少了土壤固氮菌的数量，重度酸雨、中度酸雨理比轻度酸雨处理明显减少。
　　三种酸雨处理的土壤微生物均匀度指数均比对照显著降低，以重度酸雨处理下降最明显。三种酸雨处理的土壤微生物香农威纳指数均比对照低，但仅中度酸雨处理差异显著。重度酸雨、中度酸雨处理的土壤微生物丰富度指数比对照减少，差异均显著。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 酸雨污染

1．1．1 酸雨污染现状

1．1．2 酸雨对植物的影响

1．1．3 酸雨对土壤的影响

1．2 夏蜡梅研究进展

1．2．1 夏蜡梅

1．2．2 夏蜡梅的研究概况

1．3 研究目的与意义

第2章 材料与方法

2．1 供试材料

2．2 实验设计

2．3 生长指标测定

2．3．1 株高、基茎、叶片数

2．3．2 叶和根的形态指标

2．3．3 生物量

2．4 光合生理指标测定

2．4．1 光合日进程的测定

2．4．2 光响应曲线的测定

2．4．3 CO2响应曲线的测定

2．4．4 叶绿素含量测定

2．4．5 叶绿素荧光参数测定

2．5 抗氧化能力指标测定

2．5．1 抗氧化酶活性的测定

2．5．2 抗氧化剂含量的测定

2．5．3 膜脂过氧化指标的测定

2．6 土壤酶活性、微生物活性和群落多样性的测定

2．6．1 土壤酶活性的测定

2．6．2 酸雨对夏蜡梅土壤微生物生物量测定

2．6．3 酸雨胁迫下土壤微生物数量的测定

2．6．4 酸雨对夏蜡梅土壤微生物功能多样性的测定

2．7 数据统计分析

第3章 结果与分析

3．1 酸雨胁迫对夏蜡梅幼苗生长和形态建成的影响

3．1．1 酸雨胁迫对夏蜡梅幼苗生长的影晌

3．1．2 酸雨胁迫对夏蜡梅幼苗叶片形态建成的影响

3．1．3 酸雨胁迫对夏蜡梅幼苗根系的影响

3．2 酸雨胁迫对夏蜡梅叶片光合生理指标的影响

3．2．1 酸雨胁迫对夏蜡梅光合日进程的影响

3．2．2 酸雨胁迫对夏蜡梅光响应的影响

3．2．3 酸雨胁迫对夏蜡梅CO2响应曲线的影晌

3．2．4 酸雨胁迫对夏蜡梅叶片光合色素含量的影响

3．2．5 酸雨胁迫对夏蜡梅幼苗叶绿素荧光参数的影响

3．3 酸雨胁迫对夏蜡梅抗氧化系统的影响

3．3．1 酸雨胁迫对夏蜡梅幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

3．3．2 酸雨胁迫对夏蜡梅幼苗叶片抗氧化剂含量的影响

3．3．3 酸雨胁迫对夏蜡梅幼苗叶片膜脂过氧化的影响

3．4 酸雨胁迫对夏蜡梅土壤酶活性、微生物活性和群落多样性的影响

3．4．1 酸雨胁迫对夏蜡梅土壤酶活性的影响

3．4．2 酸雨胁迫对土壤微生物生物量的影响

3．4．3 酸雨胁迫对土壤微生物数量的影响

3．4．4 酸雨胁迫对土壤微生物群落功能多样性的影响

第4章 讨论

4．1 不同酸雨处理下对夏蜡梅幼苗生长的影响

4．2 不同酸雨处理下对夏蜡梅幼苗光合生理指标的影响

4．3 不同酸雨处理下对夏蜡梅叶片抗氧化能力的影响

4．4 不同酸雨处理下对夏蜡梅土壤酶活性、微生物活性和群落多样性的影响

第5章 结论

参考文献

附录

攻读硕士期间的研究成果

致谢

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