摘要：將東北地區(qū)廣泛種植的小白菜（Brassica chinensis var.chinensis）作為供試蔬菜，配制不同pH（2.5、3.5、4.5、5.6和對(duì)照組）的混合型酸雨溶液，研究不同噴灑方式對(duì)小白菜的生長(zhǎng)指標(biāo)和生理指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，不同pH的酸雨對(duì)小白菜的傷害是不同的，酸性越強(qiáng)，對(duì)小白菜的生長(zhǎng)和生理指標(biāo)的影響越大；在不同噴灑方式中，單次噴灑量越多，對(duì)小白菜生長(zhǎng)和生理指標(biāo)的影響越大，且隨著噴灑次數(shù)和時(shí)間的增加對(duì)小白菜的傷害會(huì)越來(lái)越明顯。

關(guān)鍵詞：模擬酸雨；小白菜（Brassica chinensis var. chinensis）；pH；噴灑方式；生長(zhǎng)指標(biāo)；生理指標(biāo)

中圖分類(lèi)號(hào)：X517；S634.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）19-5062-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.19.041

Abstract： Using one kind of pakchoi widely growing in Northeast region as test vegetables，the mixed simulated acid rain solutions at different pH levels（pH 2.5，3.5，4.5，5.6 and control groups，respectively） were sprayed on the pakchoi to study effects of different spray ways on the growth and physiological indicators of pakchoi. The results showed that，the acid rain at different PH have different damage to pakchoi. The stronger the acidity，the stronger the effect on the growth and physiological indicators. Among the different spray ways，the more the single spraying amount，the bigger the effect on the growth and physiological indicators，and with the increase of spraying frequency and time，the effect on pakehoi would be more and more obvious.

Key words： simulated acid rain； pakchoi； spray way； growth indicators； physiological indicators

酸雨是指pH小于5.6的各種方式的大氣酸性降水[1]，酸雨已成為世界各國(guó)最受關(guān)注的重大環(huán)境問(wèn)題之一[2]。酸雨脅迫對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡及農(nóng)作物影響越來(lái)越引起人們關(guān)注[3]。中國(guó)東北地區(qū)已經(jīng)逐漸成為酸雨污染較嚴(yán)重的地區(qū)。東北地區(qū)的降水主要發(fā)生在夏秋兩季，此時(shí)正是東北地區(qū)農(nóng)作物生長(zhǎng)的時(shí)期，降水將直接影響農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量。研究東北地區(qū)的酸雨污染及降水方式，能為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供科學(xué)的依據(jù)[4]。

選取對(duì)酸雨脅迫作用較為敏感、東北地區(qū)常見(jiàn)的且種植廣泛的蔬菜小白菜（Brassica chinensis var. chinensis）作為研究對(duì)象，研究不同pH酸雨和不同噴灑方式對(duì)小白菜的生長(zhǎng)和生理指標(biāo)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在長(zhǎng)春市吉林大學(xué)前衛(wèi)南區(qū)校園內(nèi)的人工溫室塑料大棚內(nèi)進(jìn)行，北緯43°49′22″，東經(jīng)125°16′48″，海拔約215 m，大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫4.8 ℃，最高溫度39.5 ℃，最低溫度-39.8 ℃，年平均降水量560.7 mm[5]。大棚面積約40 m2。

1.2 試驗(yàn)材料

小白菜品種為北京青雜（雜交種）。供試土壤為東北地區(qū)典型的黑土，土壤肥沃，質(zhì)地均勻，有機(jī)質(zhì)含量高。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 場(chǎng)地設(shè)計(jì) 將大棚內(nèi)土地劃分為15個(gè)小區(qū)，每小區(qū)0.6 m×0.7 m，之間設(shè)0.5 m隔離行，以避免模擬噴灑酸雨的相互影響。將15個(gè)小區(qū)隨機(jī)分為均勻噴灑、集中噴灑和一次噴灑3個(gè)處理組，組內(nèi)隨機(jī)分配不同的pH。種植管理與大田管理一致。

1.3.2 酸雨配制和噴灑 根據(jù)長(zhǎng)春地區(qū)歷年的降雨監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，參照文獻(xiàn)[6，7]配制模擬酸雨?？紤]長(zhǎng)春市天然降水化學(xué)組分復(fù)雜，用超純水配制模擬酸雨的原溶液，向超純水中添加適量礦物質(zhì)離子，調(diào)節(jié)超純水的離子濃度得到原溶液。用濃硫酸和濃硝酸以SO42-與NO3-的質(zhì)量比為5∶1配成pH=1.0的酸雨母液，然后將母液添加到原溶液中，用pHS-3C 型pH酸度計(jì)校準(zhǔn)，配置成pH為2.5、3.5、4.5、5.6的模擬酸雨。用超純水作為對(duì)照組（CK）。

小白菜出苗后10 d左右開(kāi)始噴灑酸雨，模擬酸雨的噴灑量參考長(zhǎng)春市同期多年月均降雨量，噴灑時(shí)間均從當(dāng)日的16時(shí)開(kāi)始。均勻噴灑的小區(qū)采用噴霧器每2 d噴灑1次模擬酸雨，1次噴灑量相當(dāng)于4.7 mm降雨量（下同）；集中噴灑的小區(qū)在開(kāi)始噴灑酸雨后的6、13、20、27、34 d分別進(jìn)行集中噴灑，集中噴灑的單次噴灑量為19.1 mm；一次噴灑的小區(qū)在最后1組試驗(yàn)（第五組試驗(yàn)）的前1 d進(jìn)行噴灑，是通過(guò)該次試驗(yàn)前均勻噴灑小區(qū)噴灑次數(shù)（4次試驗(yàn)總共噴灑的次數(shù)）乘以單次噴灑量，算出總噴灑量，進(jìn)行1次噴灑。本研究要做3種噴灑方式的對(duì)照分析，故將1次噴灑的小區(qū)分為5小塊，從1-5進(jìn)行編號(hào)，從開(kāi)始噴灑酸雨后的6、13、20、27及34 d分別對(duì)這5塊地進(jìn)行1次酸雨噴灑，單次噴灑量分別為19.1、33.3、52.4、66.7、85.7 mm。

1.3.3 小白菜生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 小白菜收獲樣品，測(cè)定7項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)，包括莖長(zhǎng)、根長(zhǎng)、株高、食部鮮重、食部干重、根部鮮重以及根部干重。每處理分別隨機(jī)選取3顆小白菜，用直尺測(cè)量小白菜的莖長(zhǎng)、株高和根長(zhǎng)；用電子天平分別測(cè)量小白菜的食部鮮重和根部鮮重；測(cè)量和稱重完成后，放入恒溫干燥箱80 ℃烘至恒重，用電子天平測(cè)量食部與根部的干重。

1.3.4 小白菜生理指標(biāo)的測(cè)定 選取葉綠素作為生理指標(biāo)，葉綠素的含量高低能夠直接反應(yīng)蔬菜光合能力的強(qiáng)弱[8]。采用SPAD-502型葉綠素儀[9]測(cè)定SPAD（Soil and plant analyzer development），每小區(qū)任選3株小白菜，隨即選取葉片，在葉片上選取其葉基、葉中和葉尖3處不同部位測(cè)2次，取平均值。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 模擬酸雨對(duì)小白菜生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

模擬酸雨對(duì)小白菜生長(zhǎng)指標(biāo)的影響情況見(jiàn)圖1。酸雨脅迫會(huì)降低小白菜的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)，pH≤5.6時(shí)，隨著酸雨pH的降低小白菜的生長(zhǎng)指標(biāo)均逐漸降低。小白菜pH 2.5組各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)受酸雨影響最大，降幅最明顯，這是由于酸雨能夠通過(guò)影響植株的呼吸作用和光合作用，直接或間接的影響植株的生長(zhǎng)發(fā)育，從而影響植株的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)。小白菜pH 5.6組各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)較CK組均有所增加，這是由于pH 5.6組的酸雨在配置過(guò)程中添加了離子成分，為植物提供了生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)元素。3種噴灑方式酸雨脅迫下，小白菜的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)表現(xiàn)為均勻噴灑優(yōu)于集中噴灑優(yōu)于一次噴灑，說(shuō)明植株受損害的程度與噴灑方式也有關(guān)，當(dāng)植物一次供給水分過(guò)多時(shí)，會(huì)影響植物的呼吸作用、光合作用等一系列生命活動(dòng)，對(duì)蔬菜的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)產(chǎn)生抑制作用。

2.2 模擬酸雨對(duì)小白菜生理的影響

2.2.1 模擬酸雨不同pH對(duì)小白菜SPAD的影響 蔬菜體內(nèi)葉綠素決定了蔬菜光合作用，并進(jìn)一步地影響到蔬菜的產(chǎn)量，是衡量蔬菜生理作用的重要指標(biāo)。SPAD通常被稱作綠色度，是反映葉綠素含量的相對(duì)值，通過(guò)測(cè)定SPAD能較準(zhǔn)確分析小白菜葉片內(nèi)的葉綠素變化情況。

圖2為酸雨對(duì)小白菜SPAD的影響。整體來(lái)看，隨著酸雨pH的降低，小白菜SPAD逐漸下降。酸雨的pH與小白菜SPAD顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r均勻=0.933，r集中=0.951，r一次=0.944，3種噴灑方式對(duì)小白菜SPAD的影響是均勻噴灑大于集中噴灑大于一次噴灑。通過(guò)可重復(fù)雙因素分析得知，在0.05水平時(shí)，酸雨pH和噴灑方式對(duì)小白菜SPAD的影響顯著；pH和噴灑方式的交互作用對(duì)小白菜SPAD的影響并不顯著。這可能是由于人工酸雨中添加的礦物質(zhì)元素和NO3-的影響，NO2-能夠適當(dāng)促進(jìn)葉綠素的合成。隨著酸雨pH的降低和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，蔬菜葉片中的葉綠體結(jié)構(gòu)會(huì)受到嚴(yán)重的損害，葉綠素被分解，葉綠素中的Mg2+直接脫去而形成綠褐色的脫鎂葉綠素，這直接導(dǎo)致小白菜SPAD下降。

2.2.2 模擬酸雨不同噴灑方式對(duì)小白菜SPAD的影響 從模擬酸雨不同噴灑方式對(duì)小白菜葉片內(nèi)SPAD的影響（圖3）可以看出，隨著噴灑次數(shù)和時(shí)間的的增加，小白菜SPAD整體呈增加趨勢(shì)，但是pH越小，SPAD增加也越小。3種噴灑方式相比較，均勻噴灑增加趨勢(shì)明顯高于集中噴灑和一次噴灑，對(duì)照組的SPAD隨著時(shí)間延長(zhǎng)逐漸小于pH 5.6組，可能是由于pH 5.6本身危害不大，加之的人工酸雨中添加的一些離子成分是植物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。一般認(rèn)為，酸雨會(huì)使植物細(xì)胞內(nèi)的活性氧增加，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的膜系統(tǒng)受到損害，細(xì)胞的膜透性也隨之增加，并對(duì)葉片氣孔行為、光合色素代謝以及整個(gè)光合作用系統(tǒng)及功能產(chǎn)生不利的影響，葉片中的CO2擴(kuò)散阻力增加，蔬菜葉片內(nèi)丙二醛（MDA）含量和質(zhì)膜透性增加，進(jìn)而導(dǎo)致葉綠素含量下降。

分析相同pH處理不同時(shí)間（x）SPAD（y）的變化，得到線性回歸方程，見(jiàn)表1。一元線性方程斜率表示的是SPAD隨時(shí)間的變化程度，相關(guān)系數(shù)則表示SPAD與時(shí)間的相關(guān)性強(qiáng)弱。從表1可知，隨時(shí)間變化SPAD斜率為1次噴灑大于集中噴灑大于均勻噴灑，說(shuō)明單次噴灑量越大對(duì)小白菜生理指標(biāo)影響越大。不同pH酸雨下，pH大則SPAD的增長(zhǎng)速度越慢，說(shuō)明酸雨pH越高對(duì)小白菜的影響越小。相關(guān)系數(shù)計(jì)算大于臨界值（r0.05=0.878 3），說(shuō)明建立的回歸方程有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 結(jié)論

研究了模擬酸雨的不同pH和噴灑方式對(duì)小白菜生長(zhǎng)和生理的影響。結(jié)果表明，酸雨對(duì)小白菜生長(zhǎng)和生理的影響程度與pH和噴灑方式有密切關(guān)系，酸雨pH越小，單次噴灑量越多，噴灑時(shí)間間隔越長(zhǎng)，對(duì)小白菜生長(zhǎng)和生理的影響越大。隨著酸雨pH的降低，小白菜各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)和體內(nèi)的葉綠素含量逐漸降低；當(dāng)pH相同時(shí)，不同噴灑方式對(duì)小白菜的影響依次為均勻噴灑<集中噴灑<一次噴灑；隨著噴灑酸雨時(shí)間的延長(zhǎng)和噴灑次數(shù)的增加，小白菜的各項(xiàng)指標(biāo)整體呈增加趨勢(shì)，即對(duì)小白菜的影響越來(lái)越大。

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