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摘 要

近年来我国土壤酸化情况十分严重，已成为限制植物生长的主要因素之一，而适当施加钙肥能有效缓解土壤酸化给植物生长过程中造成的不利影响。因此研究钙肥施加对酸化条件下植物生长恢复的机理具有重要的科学意义。本文以哥伦比亚生态型（Col-0）拟南芥种子为材料，从植物的叶面积、叶绿素含量、根长和干重四个方面研究添加Ca对酸化条件下植物的生长恢复作用。

关键词：钙肥施加 酸化条件 生长恢复作用

Abstract: In recent years, our country is very serious acidification, has become one of the major factors limiting the growth of plants, and proper calcium fertilizer applied effectively to mitigate the adverse effects of acidification caused during plant growth. Therefore, calcium fertilizer applied research has important implications for the mechanism of scientific acidified conditions for plant growth recovery. In this paper, ecotype Columbia (Col-0) Arabidopsis seed material from a plant leaf area, chlorophyll content, root length and dry weight of added Ca four studies on plant growth under conditions of acidification recovery effect.

Key words: calcium fertilizer applied, acidification condition, recovery of growth

目 录

1 前言 3

1.1 土壤酸化概况 3

1.1.1 土壤酸化的概念 3

1.1.2 土壤酸化的原因 3

1.1.3 土壤酸化对植物的危害 4

1.2 钙在植物中的作用 5

1.2.1 钙在植物中的存在形式 5

1.2.2 钙在植物生长发育中的生理功能 5

2 材料与方法 6

2.1 材料培养与处理 6

2.1.1 拟南芥水培及不同Ca浓度梯度处理 6

2.2 主要试剂仪器设备 6

2.2.1 主要试剂 6

2.2.2 主要仪器设备 6

2.3 实验方法 7

2.3.1 叶面积的测定 7

2.3.2 叶绿素含量的测定 7

2.3.3 根长的测定 7

2.3.4 干重的测定 7

3 结果与讨论 8

3.1 拟南芥种子生长状况 8

3.2 不同浓度钙施加对酸化条件下拟南芥植株叶面积的影响 9

3.3 不同浓度钙施加对酸化条件下拟南芥植株叶绿素的影响 10

3.4不同浓度钙施加对酸化条件下拟南芥植株根长的影响 11

3.5不同浓度钙施加对酸化条件下拟南芥植株干重的影响 12

结论 13

参 考 文 献 14

致 谢 16

1 前言

1.1 土壤酸化概况

1.1.1 土壤酸化的概念

土壤是一种不可再生能源，一旦被污染就很难在得到恢复。但它也是可再生能源与原料的主要来源，同时也是地球表层生态系统生物量的物质基础^[1]。当前人类各种不合理的活动导致了土壤大面积的退化，比如我国农田土壤污染正日趋加重，土壤酸化是作为土壤退化的一个重要方面^[2]。通常而言土壤酸化就是指H 输入土壤后，一方面，H 自发地与矿物晶格表面的铝反应，当铝硅酸盐黏粒矿物表面吸附的氢离子达到一定限度后，这些粒子的晶格结构就会遭到破坏，铝氧八面体就会解体，铝离子脱离了八面体晶格的束缚，转变成活性铝离子，被吸附在带负电荷的黏粒表面，转变为交换性铝离子^[3]；另一方面，H 与土壤胶体上的盐基性阳离子发生交换而被吸附在土粒表面，被交换下来的盐基性阳离子则随渗漏水淋失，特别Ca² 的流失，因为交换性盐基以Ca² 离子占优势^[4]，结果是土壤中氢，铝离子增加，盐基性阳离子减少，土壤pH值降低，有毒金属离子活性增大^[5]。土壤酸化的实质就是土壤中酸缓冲能力下降，氢离子浓度增加^[1]。Van Breemen等用一个容量因子来定义土壤酸化，即土壤酸化是指由于各种自然因素和人为因素导致土壤酸中和容量（ANC）的减小。土壤酸中和容量（ANC）是指碱性组分减去强酸性组分的差^[6]，与pH相比，ANC是一个较好的土壤酸化指标。土壤酸化直接影响到土壤质量，与社会经济有着紧密的联系。

1.1.2 土壤酸化的原因

造成土壤酸化的因素很多，主要分为自然因素和人为因素^[7]。

自然因素主要有：第一土壤中的微生物，植物根系及其他土壤生物在生命活动过程中不断地放出二氧化碳，溶于水后形成碳酸；第二土壤中有机质的分解产生的有机酸；第三某些微生物产生的矿质酸；第四胶体上吸附的H 和Al³ 被其他置换到溶液中而使土壤呈酸性。这些都是自然酸化。宗良钢研究表明土壤pH降低速率与观测期起点土壤pH值存在极显著的正相关关系；与土壤有机质、土壤交换性盐基总量之间存在极显著的负相关关系；与土壤阳离子交换量（CEC）、土壤黏粒含量存在显著的负相关关系^[8]，其中土壤阳离子交换量是指带负电荷的土壤胶体，借静电引力吸附土壤溶液中阳离子的数量^[9]。自然的酸化，速度非常缓慢。

张永春等研究表明土壤酸化是自然过程，即使pH6.5的近中性降雨也会导致土壤酸化，但人为因素中的酸沉降和氮投入将加速土壤酸化的进程。已有研究表明人为因素大大加速了土壤酸化，是土壤酸化的主要原因。人为因素有：第一环境污染引起的酸沉降导致土壤酸化；第二施肥，耕作等农业措施造成土壤酸化。其中肥料施用产生的单位面积酸性物质的量远大于单位面积的酸沉降量，Barak等在美国Wiscosin州的研究发现，施用氮肥引起的土壤酸化较酸沉降的影响大25倍^[10]，许多研究表明，化肥的施用对土壤酸化影响很大，尤其是铵态氮肥的施用^[11]。

由于现代工业的发展，酸性气体大量排放，导致的酸沉降包括干沉降和湿沉降[8]。干沉降：大气中的SO₂和NOx一部分直接渗入地面，即通过气体扩散，固体物降落的大气沉降。湿沉降：另一部分SO₂和NOx在大气中被氧化成强酸H₂SO₄和HNO₃，经过水化随雨水而降落入土，即酸雨^[5]。酸雨导致土壤中NO₃^-的增加，与NO₃^-相伴的H 进入土壤，NO₃^-的增加，NO₃^-的淋洗也会增加，而NO₃^-的淋洗会带走盐基阳离子，NO₃^-的增加，也意味着土壤酸中和容量（ANC）的减小^[12]。我国南方受酸雨影响大，有些区域土壤酸化严重^[5]。2008年之前，江苏省整体经济实力一直处于高速持续增长，导致全省空气质量下降，其中酸雨成为了大气污染中最突出的问题^[1]。

1.1.3 土壤酸化对植物的危害

土壤酸化会形成酸性淋溶，使土壤中的有效养分如钾，镁，钙，硼，锌等从表层土壤中淋失掉，造成表层土壤缺素和贫瘠化^[8]，土壤盐基流失，植物体内矿质营养缺乏，幼苗生长缓慢，甚至停止生长；土壤盐基流失，植物根系中硝酸还原酶（NR）和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性下降，硝酸盐同化过程和氨同化过程受阻^[13]；土壤酸化可使土壤铝离子活性增强，对植物产生毒害，也可使土壤中某些有害元素如汞和镉的活性增强，铝和锰元素富集毒害作物，在植物根系被动吸收过程中，因为铝结合能力更高，所以根系受到铝的危害，而根系的损害进一步造成植物的地上部分生物量下降，比如对大豆根系的伤害，大豆根系受伤后发育不良，吸水吸肥能力减弱，即使施再多的肥料根系很难吸收，造成农业上高投入低产出的负效应^[14]。

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