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，周 娟，韋欣伶，亢亞超，何昭君，滕維超，王凌暉，譚長強

（1.廣西國有大桂山林場，賀州 542899；2.廣西大學林學院，南寧 530004；3.廣西壯族自治區林業科學研究院，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]。刨花潤楠樹形優美，在香料、藥材、建筑、園林等方面應用較多，具有很高的觀賞價值、藥用價值、經濟價值與生態價值[2-4]。目前，學者對于刨花潤楠的研究主要集中在施肥、栽培技術及生長調節劑等方面。吳木軍[5]、張冬生等[6]、潘啟龍[7]對刨花潤楠進行了生長調節劑的研究；李桃禎[8]對刨花潤楠進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]對刨花潤楠進行了栽培技術的探討。

近年來，許多學者對刨花潤楠的脅迫機理也進行了研究。郭雄飛[12]對刨花潤楠進行了重金屬的脅迫研究，發現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植株的生長；劉全勇等[13]對刨花潤楠進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，發現低濃度（300 mg/L）的脅迫對刨花潤楠幼苗生長有一定的促進作用，過高濃度的脅迫不利于其生長。關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依據。

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林學院苗圃教學實習基地進行（108°17'E，22°51'N），苗圃內設有自動灌溉裝置，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林業科學研究院提供，為長勢均勻健康的7月生實生幼苗。土壤基質由沙壤土、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。經約1個月的栽培管理后，2016年9月開始進行人工酸雨澆灌。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10個重復，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，其余時間根據植物的生長需要統一澆水。2016年12月結束人工酸雨澆灌，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 數據分析

采用Excel 2010 進行數據的記錄、整理計算和作圖，方差分析采用DPS、SPSS 等進行，多重比較采用Duncan 法。

2 結果與分析

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%。混合型酸雨中，葉綠素a 含量表現為pH 5.6 ＞pH 4.0 ＞pH 2.5；硝酸型酸雨中，葉綠素a 含量表現為pH 5.6 ＞pH 2.5 ＞pH 4.0；硫酸型酸雨中，葉綠素a 含量表現為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 含量表現為pH 4.0 ＞pH 5.6 ＞pH 2.5；硝酸型酸雨中，葉綠素b 含量表現為pH 2.5 ＞pH 5.6 ＞pH 4.0；硫酸型酸雨中，葉綠素b 含量表現為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葉綠素含量的影響

酸雨處理組的總葉綠素含量均高于CK（圖3）。其中，T7 處理組的總葉綠素含量最高（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%。混合型酸雨中，總葉綠素含量表現為pH 5.6 ＞pH 4.0 ＞pH 2.5；硝酸型酸雨中，總葉綠素含量表現為pH 5.6 ＞pH 2.5 ＞pH 4.0；硫酸型酸雨中，總葉綠素含量表現為pH 2.5 ＞pH 5.6 ＞pH 4.0。T5、T6、T7、T8 與CK相比，總葉綠素含量差異顯著（P＜0.05），T2、T3、T4、T9、T10 與CK 相比，總葉綠素含量差異不顯著，說明硝酸型酸雨與pH 為2.5 的硫酸型酸雨對總葉綠素含量有明顯的促進作用。

不同酸雨類型處理對刨花潤楠幼苗葉片中總葉綠素含量的影響差異極顯著（P＜0.01），表現為硝酸型＞硫酸型＞混合型，說明硝酸型酸雨對總葉綠素含量的促進作用最明顯（表4）。不同酸度處理對總葉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葉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葉綠素含量的影響Fig.3 Effects of different acid rain types on total chlorophyll contents of Machilus pauhoi seedlings

表4 總葉綠素含量方差分析Tab.4 Variance analysis of total chlorophyll contents

3 結論與討論

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[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]，本研究結果表明，硝酸型酸雨使葉綠素含量顯著增加。有學者研究表明，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，與本研究結果存在差異，可能與試驗所設的對照組、試驗周期、澆灌次數不同等原因有關，植物所處的生長環境也會對葉綠素含量有所影響。本試驗中，pH 2.5 的硫酸型酸雨使總葉綠素含量顯著增加，而pH 4.0和pH 5.6 的硫酸型酸雨對總葉綠素含量無顯著影響，這與李佳等[22]對青岡（Quercusglauca）、細葉青岡（Cyclobalanopsis myrsinaefolia）、馬尾松（Pinus massoniana）及杉木（Cunninghamia lanceolata）的研究結果存在差異，可能與處理時間、季節、植物等有關。

綜上所述，3種酸雨類型均能促進刨花潤楠葉綠素含量的積累，酸性環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領域提供理論依據。