不同土壤类型下小桐子幼苗对模拟酸雨的耐受能力和生理生态响应

Acid rain is a worldwide pollution problem facing mankind one of the major environmental problems. On the one hand, acid rain affects plants directly by damaging the leaves and stems. On the other hand, acid rain can cause soil acidification and base cations leaching, which can affect plants indirectly (e.g., Aluminum toxicity). Many studies have been conducted to investigate the impacts of acid rain on plant in a single soil type while ignore different in soil types of plant distribution area. The energy plant Jatropha curcas L. distributed in the typical acid rain polluted area is selected as the study species, the J. curcas seedlings will be exposed to 35 treatments of 7 different acidity gradients (pH2.5, pH3.0, pH3.5, pH4.0, pH4.5, pH5.0, pH5.6) by 5 different soil types (Lateritic red earths, Red earths, Yellow earths, Yellow-brown earths, Purplish soils), the effect of acid rain on the growth and ecophysiological traits of J. curcas seedlings under different cultivation soil will be studied. The ecophysiological responses and endurance of J. curcas seedlings to acid rain and the possible mechanisms will be analyzed. These results will provide us a scientific basis to cultivation and management of J. curcas seedlings.

酸雨是世界性的污染问题，是人类目前面临的重大环境问题之一。酸雨对陆地植物造成的影响一方面来源于酸雨直接对植株叶片和茎等的伤害，另一方面来源于酸雨造成的土壤酸化和盐基离子淋失等带来的间接影响(如铝的毒害)。当前大多数研究只注重于模拟酸雨对植物在单一土壤类型下的影响，而忽视了植物分布区土壤类型的差异性。本项目以分布在典型酸雨区的能源植物小桐子（Jatropha curcas L.）的幼苗为研究对象，设置7个酸雨梯度(pH=2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.6)和5种土壤类型(赤红壤、红壤、黄壤、黄棕壤、紫色土)，研究不同栽培土壤条件下，酸雨对小桐子幼苗生长及其生理生态特性等的影响，分析酸雨对小桐子幼苗生长的影响机制以及小桐子幼苗对酸雨胁迫的耐受能力和生理生态响应。本项目的研究结果将为小桐子的栽培管理提供一定的科学依据。

酸雨是一个全球性的环境问题。酸雨可以通过破坏叶片直接影响植物。同时，酸雨可以引起土壤酸化间接影响植物。过去已经研究了酸雨对单一土壤类型下植物的影响。然而，关于酸雨对不同土壤类型下植物的影响的资料很少。小桐子是一种广泛分布于酸雨污染地区且该地区土壤类型多样化的能源植物。本研究研究了模拟酸雨（pH2.5、pH3.5、pH4.5、pH5.6）对不同土壤类型下[红壤（RS）、黄壤（YS）、黄棕壤（YBS）和紫色土（PS）]小桐子幼苗生长、生理、营养元素和细菌群落的影响。主要的结果和结论如下：.（1）酸雨和土壤类型对小桐子幼苗的生长有显著影响，且酸雨与土壤类型之间存在显著的交互作用。酸雨（pH4.5）有利于小桐子幼苗的生长，而酸雨（pH2.5或3.5）则抑制小桐子幼苗的生长。.（2）小桐子幼苗生长可以通过抗氧化酶清除和解毒叶片中的活性氧来抵抗酸雨的胁迫。小桐子根系的表型和生长对模拟酸雨处理的适应性与超氧化物歧化酶活性有关。.（3）较低的土壤pH、阳离子交换能力和盐基饱和度对小桐子幼苗生长有较强的抑制作用。酸雨处理下，黄棕壤和紫色土具有较高的酸缓冲能力，有利于小桐子幼苗的生长。.（4）模拟酸雨（pH4.5）显著增强了小桐子根系对钙、钾和镁的吸收，从而改善了其生长特性，而模拟酸雨（pH2.5）则减弱了钾和镁的吸收，从而抑制了小桐子根的生长。钾和镁的吸收特性受不同条件下质膜H+-ATP酶活性变化的影响。结合模拟酸雨（pH4.5）对幼苗相对生长率有提高作用，我们认为钾对小桐子幼苗的生长有促进作用。.（5）在模拟酸雨处理下，变形杆菌门在根际土壤中占主导地位。黄棕壤有利于变形菌的生长和繁殖。冗余分析表明，蓝藻对小桐子幼苗的生长有一定的促进作用。.（6）模拟酸雨（pH4.5）促进小桐子幼苗根际微生物活性，相关分析表明，模拟酸雨处理条件下根系生长受根际微生物生物量磷含量的调节。. 本项目的研究结果为我们提供了一个新的视角，小桐子生长在不同酸缓冲能力土壤中对酸雨胁迫的适应机制。