亚热带酸雨地区代表性木本植物铝毒风险的实验研究

酸沉降引起土壤酸化、铝毒与森林衰退等研究取得的许多结论主要集中在欧美温带森林，但由于气候、地质背景和树木营养代谢等的差异，某些重要结论如铝毒阈值是否适宜于我国温暖湿润的亚热带酸雨地区仍缺乏依据，而且以水培或沙培营养液实验得到的铝度阈值偏离了自然界的实际。为此，本项目选择亚热带代表性针叶树种马尾松和常绿阔叶树种荷木为材料，分别以沙培营养液和森林土为基质，进行不同酸度和铝浓度的控制实验，建立适合于我国亚热带本土酸雨地区树木铝毒阈值，并阐明两种基质条件下铝毒风险的差别及树种间差异；通过区分植物敏感组织和土壤中铝毒指示元素的形态组分，阐明不同组分在铝毒风险评价中的相对重要性；将控制实验与野外不同酸沉降强度影响下自然生长的成熟树木的实验结果进行比较，阐明短期幼苗控制实验结果用于评价成熟树木铝毒风险的适宜性和可行性。研究结果为我国亚热带酸雨地区森林健康评价与退化森林生态系统的恢复提供重要的科学依据。

1、项目完成情况. 本项目针对欧洲北美中高纬度温带森林与我国亚热带森林在气候、地质背景和树木营养代谢差异可能导致铝毒阈值适宜性的质疑，以及基于土壤溶液，植物叶、细根的铝毒风险评价研究的不确定性，以亚热带代表性树种木荷、马尾松为对象，分别以森林土和水培营养液为生长基质进行系列Al3+浓度、盐基阳离子BC（Ca2+、Mg2+、K+）浓度处理实验。同时，结合野外不同酸沉降强度下自然生长的成熟树木铝胁迫测定指标进行综合分析。.2、取得成果.土壤基质下Al胁迫实验结果表明：（1）低[Al3+]某种程度上刺激木荷、马尾松光合作用，高[Al3+]胁迫则强烈抑制光合作用，且木荷比马尾松更加敏感；（2）两树种Al表现沿土壤—根系—地上部运输梯度而递减，暗示具有排斥Al吸收和迁移；（3）叶、细根[Al3+]、[Ca2+]、Ca/Al摩尔比对Al胁迫更敏感，可考虑作为指示Al毒的通用指标；（4）欧洲北美温带森林铝毒阈值不适合我国亚热带森林。.水培营养液Al胁迫实验结果表明：在低浓度 Al (0.25 mmol L–1)处理下， 木荷幼苗的光合色素(Chl a、Chl b、Car)含量、 光合作用参数(Pn、gs、WUE、Ci/Ca)以及光响应特征参数(Pmax、AQY、Rd、LSP)均呈下降趋势，添加 BC 或同时添加 BC 和 P 均能缓解上述参数的降低。中、高浓度Al (0.75、1.50 mmol L–1)处理， 除光合色素含量呈增加趋势外，光合作用参数、 光响应特征参数均下降， 且下降幅度随Al浓度的升高而增大，添加P 比添加BC更能有效缓解Al胁迫对木荷幼苗的影响。这揭示了BC、P 在缓解木荷Al 胁迫的相对重要性。野外自然生长的成熟树木根区土壤Ca/Al、(K+Ca+Mg)/Al比值极低(比温带森林铝毒阈值低5-10倍)，且离散程度大，因此在用土壤Ca/Al等比值来判断亚热带带森林植物铝毒风险时，首先需要明确其指示含义及毒害风险的真实阈值。马尾松树轮化学结果表明：持续酸沉降引起的土壤酸化可能造成二价阳离子长期淋溶损失而匮乏，树木吸收和积累下降。树轮Ca/Al和(Ca+Mg)/Al比值总的表现出下降趋势，但这种趋势在相对清洁区南昆山约延迟10年出现，表明持续阳离子淋失和Al毒可能在更大范围内危害森林健康。