模拟酸雨胁迫对彩叶桂花新品种紫嫣公主和虔南桂妃生长的影响

陶秀花，罗惠文，罗永松*，肖活生

(1.江西省农业科学院 蔬菜花卉研究所，江西 南昌 330200；2.江西省赣州市林业局，江西 赣州 341000；3.赣州市林业科学研究所，江西 赣州 341000)

酸雨是指pH<5.6的雨水,也包括雪、雾、雹等其他形式的酸性降水,科学上称作酸沉降,包括湿沉降(如酸雨、酸雪、酸雾、酸雹)和干沉降(如二氧化硫、氮氧化物、氯氧化物)等气体酸性物[1]。酸雨是世界十大环境问题之一,我国是继欧洲、北美之后出现的世界第三大酸雨区[2-3],出现酸雨的城市比例已接近40%,并正在以城市为中心向远郊和农村扩散，雨水的酸性也愈来愈强[4]，以江西南昌和湖南长沙等城市为中心的华中酸雨区污染水平超过西南酸雨区[5],酸雨会影响植株正常生长。

紫嫣公主和虔南桂妃是近年选育出的彩叶桂花新品种，紫嫣公主的嫩枝紫红色，幼叶至成年叶期依次呈现紫红、浅黄、墨绿等颜色变化，彩叶期长、抗逆性、萌蘖力强，具有很高的园艺观赏价值[6]。虔南桂妃的嫩枝及其叶片具有紫红、浅红、浅黄、黄绿等明显特征，成年叶最终为绿色，彩叶观赏期达半年之久，具有很高的观赏价值[7]。为深入了解酸雨对彩叶桂花新品种紫嫣公主和虔南桂妃的影响，以一年生紫嫣公主和虔南桂妃扦插苗为试验对象，采用简易大棚(6 m×30 m)设施栽培，使用模拟酸雨处理紫嫣公主和虔南桂妃，观测其胁迫对紫嫣公主和虔南桂妃生长的影响，为彩叶桂紫嫣公主和虔南桂妃合理利用及可持续发展提供参考。现将研究结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验点位于江西省南昌市青云谱区江西省农业科学院蔬菜花卉所基地，东经115°27″～116°35″、北纬约28°10″～29°11″之间；年均气温在17.1～17.8 ℃之间。极端最高气温达40 ℃以上，极端最低气温低于-10 ℃。年平均降雨量1567.7～1654.7 mm,年平均日照时数1772～1845 h。试验在大棚内进行，光照通风良好。

1.2 试验材料

一年生紫嫣公主和虔南桂妃扦插苗来源于全南厚朴生态林业有限公司的苗木繁育基地。紫嫣公主的苗木高度为35～38 cm,虔南桂妃的苗木高度为43～45 cm，苗木的长势一致,生长良好。2019年1月下旬在江西省农业科学院蔬菜花卉研究所基地大棚移栽到高35 cm、直径30 cm的盆中，栽培基质为栽培基质按体积分数由45%红壤、20%泥炭、15%河沙、5%钙镁磷肥、15%草木灰混合而成。栽培后即用清水喷透1次。盆栽苗常规管理，光照条件为自然光，缓苗期间，用自来水进行浇灌，充分缓苗1个半月后再实施酸雨处理。

1.3 试验方法

1.3.1 模拟酸雨配制 按照酸雨中硫酸根离子(考虑江西与湖南的酸雨区域性特征类似，模拟酸雨参照长沙市1992～2001年酸雨中SO42-∶NO3-约8∶1的比例配制[3]。先用浓硫酸和浓硝酸兑蒸馏水适量配置成原液,再用蒸馏水稀释成pH值分别为3.0、4.0、5.0、6.0共4个酸液梯度，其中pH值6.0为对照组。pH值测定使用酸度计梅特勒pH计FE20。

1.3.2 模拟酸雨处理 结合江西省酸雨冬春(1～4月)酸雨的pH值最低，酸雨概率最高的情况[5]，于2019年1月下旬，将植于花盆的紫嫣公主和虔南桂妃扦插苗各20株随机分组，每个浓度梯度重复5株，及时标定编号。于2019年3月12日至4月16日按模拟酸雨各浓度梯度采用人工喷雾器喷洒叶面，以喷至叶面滴液为度，每5 d喷施1次，连续处理8次。

1.3.3 酸雨胁迫对苗木高生长的影响 用游标卡尺测量新梢的长度，计算增长量、新梢增长率。计算公式如下：

新梢增长量=处理后的梢长-处理前的梢长

新梢增长率/%=新梢增长量/处理前的梢长×100%

在试验前1 d分别将紫嫣公主、虔南桂妃苗修剪成35、43 cm的统一高度。在5月下旬用钢卷尺测量各处理的苗高，取其均值(表1)。

表1 模拟酸雨对紫嫣公主、虔南桂妃苗高的影响

1.3.4 酸雨胁迫对新生叶伤害的影响 根据酸雨胁迫对叶片伤害程度轻重，分为6个伤害级别[9]：0级，无酸雨胁迫危害症状；1级，有极少部分叶片表面出现零星黄白色伤斑；2级，有部分叶片表面出现黄白色伤斑，叶尖、叶缘变黄；3级，叶片表面出现明显的灰褐色伤斑，约有1/2的叶尖、叶缘萎缩呈褐色；4级，大部分叶片有叶尖、叶缘焦枯和落叶现象；5级，大部分叶片萎蔫、落叶，直至死亡。

为了有效消除上述伤害程度分级不合理造成的误差，在观测每个处理叶片伤害程度时，以各级伤害严重程度幅度的均值即各级伤害程度的加权平均值反映各级的伤害程度，然后取8次处理的第2、4、6、8次共4次分别计算酸伤害指数(表2)，计算公式如下：

酸伤害指数=100×∑(各级伤害株数×相应级伤害严重程度幅度的均值)/调查总株数

表2 模拟酸雨胁迫条件下紫嫣公主的酸伤害指数

1.3.5 酸雨胁迫对单叶质量的影响 5月下旬，每个处理在5株苗木的枝条中上部随机取10片酸雨胁迫处理后萌发出来的成熟叶片,用电子天平(岛津AUY220)称量单叶鲜质量,取其均值(表3)。

表3 模拟酸雨对植物单叶质量的影响结果g

1.3.6 酸雨胁迫对叶面积的影响 于5月底叶片定形期测定叶面积，叶面积使用智能叶面积测量系统YMJ-C测定(表4)。

表4 模拟酸雨对植物单叶面积的影响结果mm2

1.3.7 酸雨胁迫对叶绿素含量的影响 5月下旬均匀采取紫嫣公主和虔南桂妃植株中上部、同向、同节位枝条的1年生的叶片(酸雨处理后新叶片定形期)，测定其叶片的叶绿素含量，其中每个植株分别采取5片叶，对其叶绿素含量重复测定3次，取其平均值(表5)。叶绿素含量测定使用TYS-A叶绿素测定仪。

表5 模拟酸雨对植物叶绿素含量的影响结果SPAD

1.4 数据处理

试验数据处理采用Excel 2017和SPSS 19.0统计软件，分析酸雨pH值对苗高生长、新生叶和单叶质量，叶面积和叶绿素含量的影响。

2 结果与分析

2.1 模拟酸雨对彩叶桂紫嫣公主和虔南桂妃叶片的伤害

研究结果发现受酸雨胁迫后虔南桂妃叶片均会出现黑褐色枯斑、衰老斑，紫嫣公主出现叶卷曲、皱缩现象，随着酸雨酸度的增加，2个品种的叶片受伤害程度随之加重，但紫嫣公主受损程度明显轻于虔南桂妃(图1)。

试验发现，叶片接触酸雨后，当天很少出现症状，多数植物在第3天才有伤斑出现，第4～5天后症状稳定下来并充分显现；伤斑种类有圆斑、条斑、无规则斑点等，受害植物叶片可见伤斑的形状、大小各异。

2.2 酸雨胁迫对彩叶桂紫嫣公主和虔南桂妃幼苗生长的影响

酸雨对幼苗生长的影响随处理水平的不同而异,在酸雨pH值4.0～6.0处理下,紫嫣公主和虔南桂妃2种彩叶桂幼苗的生长受到的影响不显著(表6),酸雨pH=5胁迫对幼苗的生长在一定时间内有一定的促进作用,随着酸雨浓度的增加,彩叶桂幼苗的生长量都受到一定程度的抑制,pH=3.0酸雨胁迫下紫嫣公主和虔南桂妃幼苗的生长受到抑制，与对照存在显著性差异(P<0.05)。

2.3 酸雨胁迫对彩叶桂紫嫣公主和虔南桂妃单叶质量的影响

酸雨胁迫对紫嫣公主、虔南桂妃幼苗的叶生长有一定的影响，随着酸雨浓度的增加而下降。紫嫣公主、虔南桂妃幼苗的单叶质量整体为下降趋势，pH≤4.0的酸雨影响单叶质量，特别是酸雨pH=3对幼苗的叶面积抑制作用显著(P<0.05)(表6)。

2.4 酸雨胁迫对彩叶桂紫嫣公主和虔南桂妃叶面积的影响

酸雨胁迫对紫嫣公主和虔南桂妃幼苗的叶面积大小有一定的影响，pH≤4.0的酸雨对虔南桂妃单叶面积抑制作用显著；酸雨pH=3.0对紫嫣公主幼苗的叶面积抑制作用存在显著性差异(P<0.05)(表6)。

2.5 酸雨胁迫对彩叶桂紫嫣公主和虔南桂妃光合系统的影响

抽梢展叶期新叶片叶绿素含量为0，封梢期新生叶片转黄绿色时叶绿素含量开始增加，酸雨胁迫对紫嫣公主和虔南桂妃幼苗的叶绿素含量有一定的抑制作用，随着酸雨浓度的增加而下降。叶绿素含量整体为下降趋势。pH≤4.0的酸雨对紫嫣公主和虔南桂妃叶片叶绿素含量影响明显(表6)，随着模拟酸雨强度的加强，叶绿素含量逐渐降低作用显著(P<0.05)。

图1 不同浓度酸雨处理下2种叶片受酸雨胁迫后的表观形态表6 不同酸雨处理下彩叶桂苗高、单叶质量、叶面积和叶绿素含量的对比

品种处理苗高/cm单叶质量/g叶面积/cm2叶绿素含量/SPAD紫嫣公主pH=6.0(CK)42.067 a0.427 a1738.867 a36.113 apH=5.044.833 a0.452 a1601.533 a36.593 apH=4.0 42.967 a 0.397 a1538.917 a33.440 bpH=3.0 37.833 b0.240 b938.067 b31.420 b虔南桂妃pH=6.0(CK)58.667 a 0.879 a2850.667 a37.347 apH=5.059.000 a 1.031 a3036.400 a37.440 apH=4.057.667 a0.847 a2548.000 b33.710 bpH=3.0 49.367 b0.677 b2422.667 b32.267 b

注：在组内分别进行差异显著性比较，小写字母不同则差异显著(P<0.05)，小写字母相同则差异不显著(P>0.05)。

3 结论与讨论

pH值5.0～6.0处理对彩叶桂紫嫣公主和虔南桂妃的生长没有显著的影响和抑制作用，而pH<4.0处理抑制了紫嫣公主和虔南桂妃生长，分别随模拟酸雨pH值下降而下降。本研究中，pH值4.0～6.0处理对彩叶桂新梢生长率没有显著的影响和抑制作用，而pH<3.0处理则严重抑制了彩叶桂新梢生长。

酸雨的酸度越高(pH值越低),对植物造成的伤害就越重,其中酸雨对植物可以造成多方面的伤害,而叶片是直接的受害器官[10]，叶绿素作为植物光合作用的物质基础和光敏化剂，在光合作用过程中起着接受和转换能量的作用[11]，植物叶片是捕获转换光能和制造有机物的最重要器官，植物叶绿素含量变化直接影响其光合作用过程。随着酸性的增加，彩叶桂花生长受抑制的程度增大，叶绿素的合成也明显被抑制，pH=4.0时彩叶桂紫嫣公主和虔南桂妃叶绿素含量降低，当pH<3.0时，叶绿素含量则急剧降低，单叶质量降低、叶面积减小，也进而抑制植物生长，与宋文龙等的结论类似[12]。彩叶桂紫嫣公主和虔南桂妃应避免在重度酸雨地区种植。