白浆型人参土壤中铝的形态转化及对人参的影响

本项目在已经明确栽参酸化白浆型人参床土、活性铝大量溶出的研究基础上，探讨以下问题：1采用连续浸提-ICP测定的方法，研究人参种植过程中白浆型土壤固相铝的形态转化过程及影响因素；2利用土壤溶液收集器、阳离子交换树脂分离-ICP测定等方法，探究栽参过程中土壤溶液中铝的溶解以及化学形态变化过程；3 探讨铝在人参体内的积累及分布；4利用室内水培人参评价土壤活性铝溶出后对人参的毒害作用，并结合铝在人参红皮病发病部位的累积、形态及人参的生理生化响应解析铝毒与人参红皮病的关系。本研究对揭示白浆型人参土壤铝形态转化、迁移规律具有重要意义，可为人参连作障碍问题的解决提供新的思路和理论依据。

本项目主要包含四部分内容：（1）白浆型人参床土活性铝的溶出及影响因素通过单独浸提-原子吸收分光光度计测定的方法研究了白浆型参地土壤铝及铁的形态、铝铁形态季节、年度变化及其影响因素，发现因人参对钙的过量吸收，对NH4+ 的吸收、NH4+向NO3-转化的硝化作用以及NO3- 随毛细管水上升表聚均导致质子释放，土壤 pH值下降，同时，人参床土有机质含量下降，有机质铝下降，推测有机质铝向交换性铝转换，最终人参床土交换性铝含量增加。三年生人参及移栽一年、二年人参床土铝饱和度较高，特别是夏季和秋季铝饱和度更高，接近40%，说明人参床土交换性铝达到对植物毒害的程度。利用水培的方法评价人参对铝毒的敏感性，发现简单营养液（0.5 mM CaCl2）中含10 µM AlCl3 即对人参根系产生较大毒性，说明人参床土中交换性铝的累积对人参生长有较大的影响；（2）通过统计6年生人参床人参发病指数并测试白浆型参地土壤理化性状，发现红皮病的发生与土壤高湿度、高容重、高硝酸盐积累、高交换性铝以及高的铝饱和度等相关性高；比较测试人参红皮病与健康人参体内元素累积，发现红皮病人参发病部位累积了较多的铝、磷和铁三种元素，综合分析人参红皮病的发生与铝毒有一定的相关性；（3）通过比较分析人参红皮病与健康人参体内酚类化合物累积与相关酶活性、活性氧、抗氧化剂及相关酶活性等的测定，发现红皮病人参表皮积累了较多的总酚，过氧化氢，以及丙二醛，且红皮病人参表皮酚类化合物合成相关酶（PAL）以及酚类化合物氧化酶（POD和PPO）活性均较高，另外红皮病人参表皮抗氧化酶（SOD和CAT）活性高，以及抗氧化剂抗坏血酸含量较高，结合原位染色铝及组织酚类化合物染色及氧化物褪色反应等实验，推测人参红皮病发病部位红褐色是由于酚类化合物及活性氧累积进而酚类化合物氧化引起的，并推测抗氧化剂及抗氧化酶对酚类化合物的氧化过程有一定的改善作用；（4）比较分析健康人参与红皮病人参表皮及须根等部位抗坏血酸-谷胱甘肽循环相关酶活性发现，抗坏血酸氧化相关酶（APX和AAO）在红皮病表皮较高，而抗坏血酸再生相关酶（MDHAR和DHAR）则相反，谷胱甘肽总量（TG）及谷胱甘肽还原酶（GR）均为红皮病皮层及须根大于健康人参相应部位，谷胱甘肽转移酶（GST）则是病参表皮大于健参表皮。抗坏血酸-谷胱甘肽循环可能在清除过氧化氢进而改善红皮病现象中起重要作用。