梁君霞，張博宇,2，亢亞超，滕維超，譚長強(qiáng)，韋 潔

（1.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西南寧 530004；2.威海市環(huán)翠區(qū)人才創(chuàng)新發(fā)展中心，山東威海 264200；3.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西南寧 530002；4.廣西壯族自治區(qū)南寧市水資源管理服務(wù)中心，廣西南寧 530218）

酸雨污染和農(nóng)作物施肥不當(dāng)?shù)戎率雇寥浪峄l(fā)嚴(yán)重，全球約30%耕地面積和50%潛在耕地面積的土壤pH值在5.5以下，主要分布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)。我國酸性土壤總面積約為203萬km2，約占全國土地總面積的21%[1]。酸性土壤使植物生長易遭受鋁毒害，表現(xiàn)為從結(jié)晶鋁轉(zhuǎn)換為鋁離子釋放到溶液中流入土壤[2]。植物遭受鋁毒害的典型癥狀為抑制根系伸長、減弱養(yǎng)分和水分的吸收能力及降低農(nóng)作物的生產(chǎn)力，從而影響植物生長。

速生桉為世界3大速生樹種之一，也是最有價(jià)值的造紙樹種之一，主要分布在澳洲大陸及我國兩廣和云貴地區(qū)[3]。廣西大規(guī)模種植的主要為尾巨桉DH32-29（Eucalyptus urophylla × E.grandis）和巨尾桉廣林9號（E.grandis× E.urophylla）[4]。我國南方土壤富含鐵和鋁等元素，有研究表明，鋁含量可能是抑制我國南方速生樹種生長的潛在因子[5]。如何緩解桉樹生長中所受的鋁毒害[5-6]，提高速生桉人工林生產(chǎn)力，是目前急需解決的問題。

磷在緩解水稻（Oryza sativa）[7]和油茶（Camellia oleifera）[8]等作物的鋁毒作用上已取得一定的進(jìn)展，但有些學(xué)者認(rèn)為磷不一定緩解水稻[9]和小麥（Triti?cum aestivum）[10]根系的鋁毒。本課題組之前做過添加磷對桉樹所受鋁脅迫的影響效應(yīng)，將磷直接施入土壤中，磷與鋁會產(chǎn)生反應(yīng)生成AlPO4沉淀，從而降低土壤中的Al離子含量[11]。本試驗(yàn)以尾巨桉DH32-29為試材，進(jìn)行分根處理，分別從2個根室施加磷和鋁元素，避免形成沉淀，測定添加外源磷對鋁脅迫下尾巨桉光合指標(biāo)、滲調(diào)參數(shù)和膜透性等生理指標(biāo)的影響，研究磷對鋁的影響效果。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地位于廣西大學(xué)林學(xué)院實(shí)驗(yàn)大棚基地（108°17′E，22°50′N），所需材料為桉樹組培苗（株高（26.1±3.54）cm，地徑（1.92±0.22）mm）、滅菌河沙和塑料容器（容積14 L)。苗木來源于廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，為長勢健康且一致的6個月尾巨桉DH32-29組培苗。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2018年6月26日，將苗木移植到14 L塑料容器中，每個分根室澆蒸餾水700 mL，每2 d澆1次，隔天每個分根室澆營養(yǎng)液45 mL。采用霍格蘭營養(yǎng)液（溶劑為鹽酸溶液，下同），其成分為1 mmol/L KNO3、1 mmol/L Ca（NO3）2、0.5 mmol/L MgSO4、20 μmol/L Fe-EDTA、10 μmol/L H3BO3、2 μmol/L MnCl2、2 μmol/L ZnSO4、0.5 μmol/L CuSO4和 0.065 μmol/L（NH4）6MO7O24。

磷溶液和鋁溶液分別采用KH2PO4和AlCl3·6H2O配制，濃度梯度設(shè)置參考本課題組的前期試驗(yàn)結(jié)果[11]。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3個處理，每處理8個重復(fù)，每盆1株苗木（表1）。處理A研究磷對桉樹苗生長的作用；處理B研究供應(yīng)足量磷對鋁脅迫下葉片的影響；處理C研究鋁脅迫下低磷濃度對桉樹苗生長的影響。8月7日到8月22日，淋入pH 4.5的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至4.5；8月23日開始，每次每個分根室淋入400 mL處理溶液，處理時間為3個月。處理順序?yàn)榈? d鹽酸，第2 d磷鋁處理，第3 d鹽酸，第4 d營養(yǎng)液，第5 d鹽酸，第6 d不做任何處理，6 d一個循環(huán)，依次循環(huán)重復(fù)。

1.3 測定方法

可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，可溶性蛋白含量采用G-250考馬斯亮藍(lán)法測定，游離脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法測定，過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測定，葉片質(zhì)膜透性、類胡蘿卜素參考實(shí)驗(yàn)書方法測定，葉綠素含量使用丙酮乙醇混合法測定[12]。各指標(biāo)測定時間為2018年11月中下旬至2018年12月上旬。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和繪制圖表，采用DPS 7.05軟件進(jìn)行方差分析，多重比較采用LSD方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 磷在鋁脅迫下對尾巨桉葉片可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸含量的影響

鋁脅迫導(dǎo)致植物體內(nèi)的可溶性糖含量升高，處理C相對于處理B和A分別上升了47.3%和71.9%，處理A的可溶性糖含量顯著低于處理B和C（P＜0.05），處理C與處理B差異不顯著，表明在鋁脅迫下，添加磷對可溶性糖含量的影響不顯著（圖2a）；鋁脅迫導(dǎo)致可溶性蛋白含量上升，可溶性蛋白含量為處理C＞處理B＞處理A，3個處理間差異均顯著（P＜0.05），表明在鋁脅迫下，添加足量磷（0.1 g/L）可顯著降低可溶性蛋白含量（圖2b）；鋁脅迫下游離脯氨酸含量略有上升，3個處理間差異不顯著，表明在鋁脅迫下，添加磷對游離脯氨酸的含量影響不顯著（圖2c）。

表1 各分根室磷離子和鋁離子濃度Tab.1 Concentrations of phosphorus and aluminum ions in root chambers

圖2 磷在鋁脅迫下對尾巨桉葉片可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸含量的影響Fig.2 Effects of phosphorus on contents of soluble sugar,soluble protein and free proline in E.urophylla×E.grandis leaves under aluminum stress

2.2 磷在鋁脅迫下對尾巨桉葉片質(zhì)膜透性的影響

3個處理尾巨桉葉片電導(dǎo)率的排序?yàn)樘幚鞢＞處理B＞處理A，3個處理間均差異顯著（P＜0.05）（圖3）。鋁脅迫下尾巨桉葉片電導(dǎo)率升高，添加足量磷（0.1 g/L）顯著降低電導(dǎo)率。

2.3 磷在鋁脅迫下對尾巨桉葉片POD活性的影響

3個處理尾巨桉葉片POD活性排序?yàn)樘幚鞡＞處理C＞處理A，處理A與處理B差異顯著（P＜0.05），處理C與其他2個處理差異不顯著（圖4）。鋁脅迫下，添加足量磷（0.1 g/L）的葉片POD活性最高。

圖3 磷在鋁脅迫下對尾巨桉葉片質(zhì)膜透性的影響Fig.3 Effect of phosphorus on membrane permeability of E.urophylla×E.grandis leaves under aluminum stress

圖4 磷在鋁脅迫下對尾巨桉葉片POD活性的影響Fig.4 Effect of phosphorus on POD activity of E.urophylla×E.grandis leaves under aluminum stress

2.4 磷在鋁脅迫下對尾巨桉葉片色素的影響

3個處理間的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、葉綠素（a+b）、葉綠素a/b等指標(biāo)差異不顯著（表2），3個處理間的F0、Fm以及PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量Fv/Fm差異不顯著（圖5）。

表2 尾巨桉光合色素含量的變化Tab.2 Changes of photosynthetic pigment contents in E.urophylla×E.grandis

圖5 磷在鋁脅迫下對桉葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響Fig.5 Effects of phosphorus on chlorophyll fluorescence parameters of E.urophylla×E.grandis leaves under aluminum stress

3 結(jié)論與討論

超氧化物歧化酶（SOD）和POD是植物體內(nèi)抵抗活性氧自由基對細(xì)胞膜傷害的重要酶[13]。本試驗(yàn)中，尾巨桉自身的POD應(yīng)對鋁脅迫時會產(chǎn)生一定的應(yīng)激反應(yīng)，促使相關(guān)抗氧化酶的合成，清除逆境脅迫所產(chǎn)生的過氧化物質(zhì)。脂質(zhì)過氧化會使細(xì)胞膜的流動性下降和通透性升高，最終導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的變化[14-15]。鋁脅迫下尾巨桉的葉片質(zhì)膜透性顯著提高，處理B的電導(dǎo)率比處理C的電導(dǎo)率低，說明施加0.1 g/L的磷能緩解尾巨桉葉片細(xì)胞膜受損的情況。細(xì)胞膜受損導(dǎo)致流動性下降，細(xì)胞膜透性增加，造成葉片中代謝產(chǎn)物可溶性糖和蛋白輸出受阻，因此葉片中可溶性糖和可溶性蛋白含量升高。本試驗(yàn)中，外源添加足量磷能顯著降低鋁脅迫時葉片可溶性蛋白的含量和電導(dǎo)率，在一定程度上緩解葉片細(xì)胞在鋁脅迫下的損害[16]。

葉片是植物光合作用產(chǎn)生光合色素的主體。在鋁脅迫下，大多數(shù)植物都表現(xiàn)出葉綠素合成受阻的現(xiàn)象，鋁脅迫直接影響光合器官的結(jié)構(gòu)和活性[17]。本研究中，葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉綠素（a+b）和葉綠素a/b等指標(biāo)的變化趨勢不顯著，表明尾巨桉對0.12 g/L鋁脅迫及0.1 g/L磷添加不敏感。

試驗(yàn)結(jié)果表明0.12 g/L鋁溶液對尾巨桉產(chǎn)生了脅迫，添加0.1 g/L磷溶液顯著降低鋁脅迫下膜脂過氧化對尾巨桉葉片的傷害。綜上所述，添加足量磷能有效緩解鋁對尾巨桉DH32-29的脅迫。