水培条件下木荷Al胁迫及盐基阳离子、磷的调节作用

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铝(Al)胁迫是酸性土壤上限制植物生长的主要原因之一,本研究结合我国亚热带酸雨地区地质和树种营养代谢的实际,选择常绿阔叶林的重要组成树种,木荷(Schima superba Gardn.et Champ)为试验材料,通过设计不同Al浓度的水培营养液,探讨木荷幼苗叶片光合特性、敏感组织(叶、细根)元素化学及BC/Al摩尔比值对不同Al浓度的响应,同时比较同一Al浓度处理下盐基阳离子(BCs=Ca+Mg+K)、和(或)磷(P)添加对木荷幼苗光合特性、敏感组织元素化学的影响,以揭示其对缓解Al胁迫的作用;通过上述不同处理净光合速率(Pn)与溶液或敏感组织中的Al浓度和BC/Al摩尔比值,拟合Pn下降25%、50%和75%时溶液或植物敏感组织的Al浓度阈值和BC/Al阈值。研究结果有望为进一步揭示Al胁迫与植物光合作用之间的关系提供理论依据,并初步建立适合于我国亚热带本土实际情况的木荷Al胁迫评价标准和风险阈值,同时也为遏制我国酸雨地区森林的进一步退化及已受损退化森林的恢复与持续经营提供重要的理论基础。主要结论如下:  1.在低Al浓度下,Chl a和Chl b含量下降,而在中、高Al浓度下Chl a和Chl b含量反而上升,car在各浓度Al胁迫下均表现为下降;在各浓度Al胁迫下,Pn显著下降,其降幅随Al浓度增大而增大,gs与Pn表现出相同的显著下降趋势,WUE随着Al浓度的增大也逐渐降低,Pmax、 AQY、LSP均表现出随着Al胁迫的增大而显著降低,LCP则升高;在低Al浓度下,BCs单独添加及BCs和P同时添加对该Al浓度下荷木幼苗的光合色素含量均有提高,并且其光合响应特征参数值在P添加的处理下达到显著提高,在中、高Al浓度下,则P添加对木荷幼苗光合特征参数值的提高最为显著。  2.随着Al处理浓度的增大,木荷幼苗叶、细根中的化学元素除Al含量随着Al浓度的增大而显著增加外,Ca、Mg和K的含量基本显著降低,叶P含量在低、中Al浓度下表现为下降,高Al浓度下却表现为上升,细根P含量的变化与之相似,只是在中Al浓度下也表现为上升。木荷幼苗叶、细根BC/Al摩尔比,也随着Al浓度的增大而显著降低;各Al浓度处理下,木荷叶元素含量的变化及BC/Al摩尔比值的变化均没有细根中的变幅大,表明木荷细根较叶组织对Al胁迫更为敏感。在低浓度Al胁迫下,BCs和P同时添加能同时降低叶、细根的Al含量并显著提高木荷叶的BC/Al摩尔比值;在中浓度Al胁迫下,添加BCs能显著降低叶中的Al含量,叶的BC/Al摩尔比也有所下降,添加P和同时添加BCs和P都则能显著降低细根的Al含量,但细根BC/Al摩尔比在P添加下显著下降,BCs和P同时添加下显著上升;在高浓度Al胁迫下,添加P和同时添加BCs和P都能显著降低叶和细根的Al含量,同时叶、细根的BC/Al摩尔比均上升。  3.利用Pn实测值及生长溶液中和敏感组织(叶、细根)的Al浓度或Ca/Al摩尔比值做散点图,通过拟合得到,当Pn下降25%、50%、75%时,在只有Al添加的营养液中Al浓度阈值分别为0.11、0.30和0.55 mmol L-1,Ca/Al阈值分别为0.03、0.09和0.16;木荷幼苗叶Al含量分别为0.62、0.71和0.86 g kg-1,Ca/Al分别为18.9、14.6和6.9;细根Al含量分别为5.5、7.6和10.6 g kg-1,Ca/Al分别为1.7、1.1和0.5,并且营养液中的Ca/Al是对Al胁迫最为敏感的。
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