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酸雨污染是当今世界面临的最严重的污染之一,污染面积十分广泛。我国南方地区的许多地方已为世界三大酸雨污染区之一。酸雨以及酸雨带来的酸性物质的沉积对外来植物入侵的影响是复杂多样的。因此,研究酸雨胁迫下外来入侵植物的生理生态特性对了解入侵植物在酸雨地区的入侵格局及酸雨地区管理入侵植物具有十分重要的意义。
本试验在华南师范大学实验基地进行,采用模拟酸雨受控实验的方法,将酸雨按照对照(pH5.6)、中度(pH4.5)和重度(pH2.5)的浓度配置,按当地月均降雨量确定喷淋量。所用材料为外来入侵植物飞机草、薇甘菊、三裂叶蟛蜞菊及伴生种华泽兰、鸡矢藤和本地近缘种蟛蜞菊的扦插苗,于2009年8月栽种于内径10 cm,高5 cm的花盆内,使用LI-6400光合测定系统测定了在不同酸雨条件下幼苗的光合作用,并测定了抗氧化酶等生理指标。
通过研究模拟酸雨对3种入侵植物幼苗光合特性的影响,结果表明:在重度酸雨胁迫下,外来入侵植物与伴生植物相比:飞机草的净光合速率、光饱和点显著降低,光补偿点、暗呼吸速率显著升高;华泽兰的净光合速率显著降低,暗呼吸速率显著升高。薇甘菊的净光合速率、表观量子效率显著降低,光补偿点显著升高;鸡矢藤的净光合速率、表观量子效率显著降低,光补偿点、暗呼吸速率显著升高。三裂叶蟛蜞菊的净光合速率显著升高,蟛蜞菊的净光合速率、光饱和点显著升高。由此可以看出,与华泽兰、鸡矢藤相比,飞机草、薇甘菊的光合作用对酸雨胁迫较为敏感;蟛蜞菊和三裂叶蟛蜞菊均具有抵御酸雨胁迫的能力,但是蟛蜞菊比三裂叶蟛蜞菊抗酸雨能力强。
在酸雨对照处理中(pH5.6),三裂叶蟛蜞菊的光合能力相对较高,其次是飞机草,薇甘菊最小。且在重度和中度酸雨胁迫下(pH≤4.5),3种入侵植物光合能力的大小趋势为三裂叶蟛蜞菊>飞机草>薇甘菊,且酸雨胁迫越严重,上述趋势越明显。研究结果表明,三裂叶蟛蜞菊表现出较高的光合与适应能力。
通过模拟酸雨对3种入侵植物抗性生理的影响,结果表明:在重度酸雨胁迫下,飞机草的细胞膜透性、MDA含量、SOD活性、POD活性显著升高,华泽兰的MDA含量、SOD活性显著升高。薇甘菊的细胞膜透性、MDA含量、POD活性显著升高:鸡矢藤的SOD活性、POD活性显著升高。三裂叶蟛蜞菊的细胞膜透性、MDA含量、SOD活性显著升高;蟛蜞菊的SOD活性、POD活性显著升高。
综上,本论文:(1)通过研究酸雨胁迫下3种入侵植物幼苗的光合响应特征,明确了三裂叶蟛蜞菊的光合响应特征对酸雨胁迫的适应性要强于其他入侵植物;(2)通过研究酸雨胁迫下3种入侵植物幼苗的抗性生理,明确了本地种或伴生种比外来入侵植物具有较强的抗氧化能力。