王宇浩 刘鑫 马仕林 李沁宇 张金池

(南京林业大学，南京，210037)

酸雨已遍布全世界，是目前和将来影响人类生存的重大环境问题之一[1]。酸雨一般指pH小于5.6的大气降水[2]，主要由人为排放的SO2和氮氧化物转化而成[3-5]。酸雨对土壤和植物的影响日益突出，酸雨会直接作用在土壤和叶片上，导致土壤酸化[6]、叶面积减小或者坏死、降低叶绿素质量分数和光合作用效率[7-9]，造成营养元素流失[10]、微生物活性降低[11]；
也会通过土壤间接作用在林木根系上，对根系生长指标以及根系活力产生影响[12]。

通过添加土壤改良物质可以减缓酸雨对植被生长的影响，目前主要有石灰类改良剂、工业和矿业副产物、有机改良剂、新型改良剂[13]。其中，生物质炭作为一种新型的多功能性材料[14]，主要用于农业土壤改良。已有研究表明，生物质炭的添加可以直接提升酸性土壤的pH[15-17]，且生物质炭的添加量与土壤pH的提升幅度呈正相关[18]。谢婷婷等[19]研究认为，生物质炭的添加也可以提高土壤肥力；
刘怀优[20]研究认为，生物质炭的添加有减少土壤内养分淋失等作用。但是，已有生物质炭研究，较多针对土壤改良的作用，有关其在林业应用的研究较少。

为此，本研究2018年10月份，选用1年生麻栎(QuercusacutissimaCarruth)苗木移入盆栽，进行2个月的恢复后，选择50株恢复良好、长势一致的苗木为试验苗木。设置3种强度(pH分别为4.5、3.5、2.5)的酸雨，pH=7.0的雨水为对照；
按照生物质炭占苗木栽培基质体积比例设置4种添加生物质炭体积分数(0、10%、20%、30%)的苗木栽培基质；
按照试验设计，对试验苗木进行酸雨和生物质炭交互的模拟处理试验。试验处理1 a后，采集麻栎苗木叶片和根系，测定苗木生长速率、叶绿素质量分数、叶绿素荧光参数、根系活力、叶片及根系抗氧化酶活性；
应用方差分析法、双因素方差分析法，分析城市污泥生物质炭、酸雨胁迫对麻栎苗木生长的影响，旨在为酸雨区林木经营管理提供参考。

生物质炭：供试生物质炭为“绿禄生物炭”，来自密西西比国际水务(中国)有限公司。以城市污泥为原材料，采用污泥干馏法，在700～850 ℃无氧条件下烧制4 h制备而成的，生成的生物质炭粉碎成2 mm以备使用。生物质炭理化性质：pH为6.4、水分为9.7%、碳质量分数为197.7 g·kg-1、钾质量分数为2.7 g·kg-1、氮质量分数为16.6 g·kg-1、磷质量分数为17.1 g·kg-1、易挥发物质量分数为11.8%、灰分质量分数为58.8%、比表面积为14.2m2·g-1。

植物材料及处理：本研究选用1年生麻栎(QuercusacutissimaCarruth)苗木进行温室内盆栽模拟试验，麻栎苗平均高度(31.23±2.63)cm、基径(2.75±0.53)cm；
花盆尺寸为高25 cm、盆口直径20 cm，土壤来自南京林业大学下属林场附近林地(中心地理坐标：119°12′E，32°7′N)。

表1 酸雨和生物质炭对麻栎苗木处理的模拟试验设计

生长速率测定：用卷尺从茎的根部到末端的芽测量树苗的高度，茎基部直径通过茎根处的游标卡尺测量。苗高和基径生长速率[21]：RG,H=[(H2-H1)/H1]×100%、RG,D=[(D2-D1)/D1]×100%；
式中的RG,H为树高增长率，H1为树苗的初始高度，H2为树苗的最终高度，RG,D为树苗的基径增长率，D1为树苗的初始基础直径，D2为树苗的基础直径。

叶绿素质量分数测定：根据Gassama et al.[22]描述的方法测量叶绿素质量分数。将0.1 g的叶片，在暗室中的丙酮和乙醇(体积比为1∶1)的10 mL混合物中匀浆10 h，然后以2 500 r/min离心20 min，并提取上清液。将约2.5 mL样品吸取到微量离心机中，并使用扫描分光光度计UV-VIS测量叶绿素质量分数。在663 nm和645 nm的波长时读取样品数据。

根系活力测定：使用2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)方法[26]测量根系活性。将10 mL等量的2,3,5-氯化三苯基四氮唑(质量分数为0.4%)和磷酸盐缓冲液(浓度为50 mmol/L，pH为7.0)的混合液，添加到根样品(0.5 g)中，并在37 ℃的黑暗环境中放置2 h。然后，用2 mL浓度为1 mol·L-1的H2SO4终止反应；
空白试验，先加硫酸再加入根样品，其他操作相同。将根磨碎，并转移至装有乙酸乙酯的试管中，至总体积为10 mL。使用扫描分光光度计(UV-VIS)在485 nm的波长下比色。

抗氧化酶活性测定：粗酶液的制备——将2～3 g叶片或细根组织，用5 mL冰冷的磷酸盐缓冲液(浓度为50 mmol/L，pH为7.8)，冰浴充分研磨至匀浆，并将匀浆以15 000 r/min离心20 min，取上层液冷藏备用。采用氮蓝四唑(NBT)比色法进行超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定，采用愈创木酚比色法进行过氧化物酶(POD)活性的测定[27]。

数据处理：数据的处理主要通过Excel完成。运用方差分析(ANOVA，Duncan检验)，检验pH与生物质炭对各项指标的影响；
运用双因素方差分析，检验pH与生物质炭对各项指标的主效应与交互效应的影响；
应用R4.0.2分析pH、生物质炭与各指标之间的相关性。

2.1 酸雨、生物质炭交互处理对麻栎苗木树高和基径增长速率的影响

经双因素方差分析(见表2)表明，生物质炭及其与酸雨的交互作用，均显著影响麻栎苗木的树高和基径增长速率(P<0.05)。

由表2可见：

①在未添加生物质炭时，中度酸雨(pH=3.5)处理的树高增长率(为15.378%)显著降低。

②添加生物质炭体积分数为10%的处理时，“添加生物质炭体积分数为10%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理的树高增长率(170.041%)、基径增长率(115.439%)，均显著高于“添加生物质炭体积分数为10%+pH为7.0的雨水”交互处理。

③添加生物质炭体积分数为20%的处理时，仅“添加生物质炭体积分数为20%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理的树高增长率(156.847%)、基径增长率(135.070%)，显著高于“添加生物质炭体积分数为20%+pH为7.0的雨水”交互处理。

表2 不同处理时麻栎苗木的生长速率

④添加生物质炭体积分数为30%的处理时，“添加生物质炭体积分数为30%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理、“添加生物质炭体积分数为30%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理的树高和基径增长率，显著低于“添加生物质炭体积分数为30%+pH为7.0的雨水”交互处理；
其中，“添加生物质炭体积分数为30%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理的树高增长率为49.060%、基径增长率为63.390%，“添加生物质炭体积分数为30%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理的树高增长率为36.348%、基径增长率为34.034%。

2.2 酸雨、生物质炭交互处理对麻栎苗木叶绿素质量分数的影响

双因素方差分析(见表3)表明，酸雨、生物质炭及其交互作用，均显著影响麻栎苗木叶绿素a质量分数(wa)、叶绿素b质量分数(wb)、wa∶wb(P<0.05)。

由表3可见：

①在未添加生物质炭时，仅pH为2.5的重度酸雨处理的麻栎苗木wa∶wb(为3.671)，显著低于pH为7.0的雨水(空白对照)的处理。

②添加生物质炭体积分数为10%的处理时，“添加生物质炭体积分数为10%+pH为7.0的雨水”交互处理，麻栎苗木的叶绿素a质量分数为2.862 mg/g、叶绿素b质量分数为0.777 mg/g、wa∶wb为3.693；
“添加生物质炭体积分数为10%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶绿素a质量分数(3.981 mg/g)、wa∶wb(5.586)，显著高于“添加生物质炭体积分数为10%+pH为7.0的雨水”交互处理；
“添加生物质炭体积分数为10%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶绿素a质量分数(0.432 mg/g)、叶绿素b质量分数(0.432 mg/g)，显著低于“添加生物质炭体积分数为10%+pH为7.0的雨水”交互处理。

③添加生物质炭体积分数为20%的处理时，“添加生物质炭体积分数为20%+pH为7.0的雨水”交互处理，麻栎苗木的叶绿素a质量分数为2.726 mg/g、叶绿素b质量分数为0.752 mg/g、wa∶wb为3.623；
“添加生物质炭体积分数为20%+pH为4.5的轻度酸雨”交互处理、“添加生物质炭体积分数为20%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶绿素a质量分数、叶绿素b质量分数，均显著低于“添加生物质炭体积分数为20%+pH为7.0的雨水”交互处理；
“添加生物质炭体积分数为20%+pH为4.5的轻度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶绿素a质量分数(3.010 mg/g)、wa∶wb(3.863)，显著高于“添加生物质炭体积分数为20%+pH为7.0的雨水”交互处理。

④添加生物质炭体积分数为30%的处理时，“添加生物质炭体积分数为30%+pH为7.0的雨水”交互处理，麻栎苗木的叶绿素a质量分数为2.080 mg/g、叶绿素b质量分数为0.541 mg/g、wa∶wb为3.843；
“添加生物质炭体积分数为30%+pH为4.5的轻度酸雨”交互处理、“添加生物质炭体积分数为30%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶绿素a质量分数、叶绿素b质量分数，均显著高于“添加生物质炭体积分数为30%+pH为7.0的雨水”交互处理；
“添加生物质炭体积分数为30%+pH为4.5的轻度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶绿素a质量分数为2.583 mg/g、叶绿素b质量分数为0.742 mg/g，“添加生物质炭体积分数为30%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶绿素a质量分数为2.794 mg/g、叶绿素b质量分数为0.740 mg/g。

表3 不同处理时麻栎苗木的叶绿素质量分数

2.3 酸雨、生物质炭交互处理对麻栎苗木叶绿素荧光参数的影响

双因素方差分析结果(见表4、表5)表明，不同pH的酸雨，显著影响有效光化学量子产量、非光化学淬灭系数、实际光化学量子产量；
添加生物质炭，显著影响最大光化学效率、非光化学淬灭系数；
酸雨与生物质炭的交互作用，显著影响光化学淬灭系数、非光化学淬灭系数、实际光化学量子产量(P<0.05)。①仅酸雨处理时，随着酸雨pH的下降，有效光化学量子产量先降低后升高，而光化学淬灭系数、非光化学淬灭系数均先升高后降低。②仅添加生物质炭处理时，随添加生物质炭体积分数的增加，有效光化学量子产量和实际光化学量子产量在降低，非光化学淬灭系数在升高，而光化学淬灭系数先升高后降低。③酸雨和生物质炭交互处理时，“添加生物质炭体积分数为10%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理、“添加生物质炭体积分数为10%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶片光化学淬灭系数和实际光化学量子产量，显著高于“添加生物质炭体积分数为10%+pH为7.0的雨水”交互处理；
但“添加生物质炭体积分数为10%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶片实际光化学量子产量，显著低于“添加生物质炭体积分数为10%+pH为7.0的雨水”交互处理。“添加生物质炭体积分数为20%+pH为4.5的轻度酸雨”交互处理、“添加生物质炭体积分数为20%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶片实际光化学量子产量，显著高于“添加生物质炭体积分数为20%+pH为7.0的雨水”交互处理；
但“添加生物质炭体积分数为20%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶片非光化学淬灭系数，显著低于“添加生物质炭体积分数为20%+pH为7.0的雨水”交互处理。“添加生物质炭体积分数为30%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理、“添加生物质炭体积分数为30%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理，麻栎苗木叶片实际光化学量子产量显著高于“添加生物质炭体积分数为30%+pH为7.0的雨水”交互处理，麻栎苗木叶片非光化学淬灭系数显著低于“添加生物质炭体积分数为30%+pH为7.0的雨水”交互处理；
且“添加生物质炭体积分数为30%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶片有效光化学量子产量，显著高于“添加生物质炭体积分数为30%+pH为7.0的雨水”交互处理。

表4 酸雨和添加生物质炭处理时的麻栎苗木叶片荧光参数测定结果

表5 酸雨、生物质炭及二者交互处理对麻栎苗木叶片荧光参数影响的显著性

2.4 酸雨、生物质炭交互处理对麻栎苗木根系活力的影响

双因素方差分析结果(见表6)表明，仅酸雨处理对麻栎苗木的根系活力影响显著(P<0.05)。由表6可见：①在未添加生物质炭的处理中，pH为7.0的雨水处理，麻栎苗木的根系活力为70.467 μg·g-1·h-1；
添加酸雨后，pH为4.5的轻度酸雨处理、pH为2.5的重度酸雨处理，与pH为7.0的雨水处理差异不显著，但均显著低于pH为3.5的中度酸雨处理(根系活力为95.582 μg·g-1·h-1)。②添加生物质炭体积分数为10%的处理时，各“添加生物质炭体积分数为10%+不同pH的酸雨”交互处理间，均无显著差异。③添加生物质炭体积分数为20%的处理时，“添加生物质炭体积分数为20%+pH为7.0的雨水”交互处理的麻栎苗木根系活力为87.456 μg·g-1·h-1；
“添加生物质炭体积分数为20%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理的麻栎苗木根系活力(55.585 μg·g-1·h-1)，显著低于“添加生物质炭体积分数为20%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理的麻栎苗木根系活力(90.240 μg·g-1·h-1)。④添加生物质炭体积分数为30%的处理时，“添加生物质炭体积分数为30%+不同pH的酸雨”交互处理间，均无显著差异。

表6 酸雨、生物质炭交互处理时麻栎苗木的根系活力

2.5 酸雨、生物质炭交互处理对麻栎叶片及根系抗氧化酶活性的影响

双因素方差分析结果(见表7)表明，酸雨、生物质炭及其二者的交互处理，均显著影响麻栎苗木叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性、叶片过氧化物酶(POD)活性(P<0.05)。由表7可见：①在未添加生物质炭处理时，pH为7.0的雨水处理的麻栎苗木，叶片超氧化物歧化酶活性为26.666 U·g-1、叶片过氧化物酶活性为0.778 U·g-1·min-1；
pH为4.5的轻度酸雨、pH为3.5的中度酸雨、pH为2.5的重度酸雨处理的麻栎苗木，叶片超氧化物歧化酶活性分别为29.436、30.012、31.687 U·g-1，均显著高于pH为7.0的雨水处理的；
而不同pH的酸雨处理的麻栎苗木叶片过氧化物酶活性，无显著差异。②添加生物质炭体积分数为10%的处理时，“添加生物质炭体积分数为10%+pH为7.0的雨水”交互处理的麻栎苗木，叶片超氧化物歧化酶活性为30.554 U·g-1、叶片过氧化物酶活性为0.754 U·g-1·min-1；
仅“添加生物质炭体积分数为10%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶片超氧化物歧化酶活性(40.772 U·g-1)，显著高于“添加生物质炭体积分数为10%+pH为7.0的雨水”交互处理；
仅“添加生物质炭体积分数为10%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶片过氧化物酶活性(0.458 U·g-1·min-1)，显著低于“添加生物质炭体积分数为10%+pH为7.0的雨水”交互处理。③添加生物质炭体积分数为20%的处理时，“添加生物质炭体积分数为20%+pH为7.0的雨水”交互处理的麻栎苗木，叶片超氧化物歧化酶活性为21.895 U·g-1、叶片过氧化物酶活性为1.047 U·g-1·min-1；
仅“添加生物质炭体积分数为20%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理的麻栎苗木叶片超氧化物歧化酶活性(34.458 U·g-1)，显著高于“添加生物质炭体积分数为20%+pH为7.0的雨水”交互处理；
而“添加生物质炭体积分数为20%+pH为3.5的中度酸雨”、“添加生物质炭体积分数为20%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理的麻栎苗木，叶片过氧化物酶活性分别为0.692、0.850 U·g-1·min-1，均显著低于“添加生物质炭体积分数为20%+pH为7.0的雨水”交互处理。④添加生物质炭体积分数为30%的处理时，“添加生物质炭体积分数为30%+pH为7.0的雨水”交互处理的麻栎苗木，叶片超氧化物歧化酶活性为27.593 U·g-1、叶片过氧化物酶活性为1.371 U·g-1·min-1；
“添加生物质炭体积分数为30%+不同pH的酸雨”交互处理中的各处理间，麻栎苗木叶片超氧化物歧化酶活性无显著差异，但麻栎苗木叶片过氧化物酶活性均显著低于“添加生物质炭体积分数为30%+pH为7.0的雨水”交互处理；
“添加生物质炭体积分数为30%+pH为4.5的轻度酸雨”、“添加生物质炭体积分数为30%+pH为3.5的中度酸雨”、“添加生物质炭体积分数为30%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理的麻栎苗木，叶片过氧化物酶活性分别为0.624、0.546、0.851 U·g-1·min-1。

双因素方差分析结果(见表7)表明，酸雨处理显著影响麻栎苗木根系超氧化物歧化酶活性、根系过氧化物酶活性，生物质炭及其与酸雨交互作用只显著影响麻栎苗木根系超氧化物歧化酶活性(P<0.05)。由表7可见：①在未添加生物质炭处理时，pH为7.0的雨水处理的麻栎苗木根系超氧化物歧化酶活性为19.356 U·g-1、过氧化物酶活性为0.136 U·g-1·min-1，不同pH的酸雨处理的麻栎苗木根系超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性均无显著差异。②添加生物质炭体积分数为10%的处理时，“添加生物质炭体积分数为10%+pH为7.0的雨水”交互处理的麻栎苗木根系超氧化物歧化酶活性为14.062 U·g-1、过氧化物酶活性为0.071 U·g-1·min-1；
“添加生物质炭体积分数为10%+不同pH的酸雨”交互处理间，麻栎苗木根系超氧化物歧化酶活性，均无显著差异；
而“添加生物质炭体积分数为10%+pH为4.5的轻度酸雨”交互处理的麻栎苗木根系过氧化物酶活性(0.184 U·g-1·min-1)，显著高于“添加生物质炭体积分数为10%+pH为7.0的雨水”交互处理。③添加生物质炭体积分数为20%的处理时，“添加生物质炭体积分数为20%+pH为7.0的雨水”交互处理的麻栎苗木根系超氧化物歧化酶活性为16.291 U·g-1、过氧化物酶活性为0.166 U·g-1·min-1；
“添加生物质炭体积分数为10%+pH为4.5的轻度酸雨”交互处理的麻栎苗木根系超氧化物歧化酶活性(25.757 U·g-1)、过氧化物酶活性(0.250 U·g-1·min-1)，显著高于“添加生物质炭体积分数为20%+pH为7.0的雨水”交互处理；
而“添加生物质炭体积分数为20%+pH为3.5的中度酸雨”、“添加生物质炭体积分数为20%+pH为2.5的重度酸雨”交互处理的麻栎苗木根系过氧化物酶活性，分别为0.096、0.080 U·g-1·min-1，显著低于“添加生物质炭体积分数为20%+pH为7.0的雨水”交互处理。④添加生物质炭体积分数为30%的处理时，“添加生物质炭体积分数为30%+pH为7.0的雨水”交互处理的麻栎苗木根系超氧化物歧化酶活性为30.244 U·g-1、过氧化物酶活性为0.218 U·g-1·min-1；
仅“添加生物质炭体积分数为30%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理的麻栎苗木根系超氧化物歧化酶活性(16.549 U·g-1)，显著低于“添加生物质炭体积分数为30%+pH为7.0的雨水”交互处理；
“添加生物质炭体积分数为30%+不同pH的酸雨”交互处理间，麻栎苗木根系过氧化物酶活性差异不显著。

表7 酸雨、生物质炭交互处理时麻栎苗木叶片及根系的抗氧化酶活性

2.6 麻栎苗木各生长因素间及其与酸雨pH、生物质炭体积分数之间的相关性

由表8可见：酸雨pH，与叶片非光化学淬灭系数、叶片过氧化物酶呈极显著正相关，与叶片实际光化学量子产量呈极显著负相关。添加生物质炭体积分数，与树高增长率、基径增长率、叶片叶绿素b质量分数呈极显著正相关，与非光化学淬灭系数、根系超氧化物歧化酶呈显著正相关，而仅与叶片超氧化物歧化酶呈显著负相关。树高增长率和基径增长率，均与叶绿素a质量分数、叶绿素b质量分数呈显著正相关，与根系活力呈负相关。

表8 麻栎苗木各生长因素间及其与酸雨pH、生物质炭质量分数之间的相关系数

3.1 酸雨处理对麻栎苗木生长的影响

树高和基径是植物形态的重要指标，不同梯度酸雨对树高和基径的影响不同。蒋雪梅等[28]研究表明，pH为3.0的模拟酸雨，对银杏(Ginkgobiloba)的生长具有显著抑制作用；
廖广社等[29]研究表明，pH为4.0、3.0的模拟酸雨，促进了黄槐(Cassiasurattensis)幼苗的生长。本研究表明，pH为4.5、3.0、2.5的模拟酸雨处理，对麻栎苗木的苗高和基径增长均有抑制作用，其中pH为3.0的模拟酸雨处理更是显著降低了麻栎苗高生长率；
在3种酸雨处理中，与pH为7.0的雨水处理组最接近的为pH为4.5的模拟酸雨处理。本研究表明，pH为4.5的模拟酸雨处理下，提升了叶绿素a质量分数、叶绿素b质量分数、根系活力、叶片过氧化物酶活性、根系超氧化物歧化酶活性；
显著提升了麻栎苗木的非光化学淬灭系数、光化学淬灭系数、叶片超氧化物歧化酶活性。结合生理生长特性[30-31]分析，pH为4.5的轻度酸雨，对麻栎苗木各器官的伤害程度较低，并在一定程度上刺激其叶绿素质量分数有一定程度的上升，其光合效率也随之提高。

3.2 生物质炭添加对麻栎苗木生长的影响

生物质炭作为新型的功能材料，许多研究表明，生物质炭的添加，能够起到改善土壤结构[32]、提高土壤氧化还原酶活性[33]、改变微生物群落[34]、优化根系形态[35]等作用。本研究表明，与不施生物质炭的处理相比，仅添加生物质炭后，“添加生物质炭体积分数为10%+pH为7.0的雨水”、“添加生物质炭体积分数为20%+pH为7.0的雨水”、“添加生物质炭体积分数为30%+pH为7.0的雨水)”交互处理，可提升麻栎苗木树高增长率、基径增长率、叶绿素a质量分数、叶绿素b质量分数。本研究表明，添加生物质炭，麻栎苗木的最大光化学效率无显著差异；
Chen et al.[36]研究表明，高等植物在中度及其以上土壤污染胁迫中，最大光化学效率才会明显下降。本研究表明，采用的生物质炭处理均不会对麻栎苗木起到胁迫作用，但会提高麻栎苗木的非光化学淬灭系数、光化学淬灭系数，降低麻栎苗木有效光化学量子产量、实际光化学量子产量；
生物质炭的添加，提高了麻栎苗木对光能与非光能的利用效率，但其以热能的形式耗散效率高于光合，从而导致其有效及实际光化学量子产量下降。

3.3 酸雨和生物质炭的交互作用对麻栎苗木生长的影响

本研究表明，酸雨会抑制麻栎苗木树高和基径的增长，生物质炭则会促进树高和基径的增长，在二者交互作用时，“添加生物质炭体积分数为10%+pH为2.5的重度酸雨”、“添加生物质炭体积分数为20%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理的麻栎苗木，树高、基径增长率显著升高，即添加生物质炭的促进作用大于酸雨的抑制作用；
原因是麻栎苗木在中性或微酸性土壤中能迅速生长[37]。而添加生物质炭体积分数为30%对酸雨处理时麻栎苗木生长的促进作用降低；
原因是生物质炭本身含碳量高、孔隙多，会降低氮素的有效性[38]，生物质炭的吸附和固持作用[39]也会减缓对土壤养分的吸收[40]。

生物质炭与酸雨的交互作用对麻栎苗木生理指标也有一定的影响。本研究表明，生物质炭会显著提升麻栎苗木叶绿素a质量分数、叶绿素b质量分数，而pH为3.5的中度酸度胁迫会降低麻栎苗木叶绿素a质量分数、叶绿素b质量分数；
在pH为3.5的中度酸度处理时添加生物质炭均会显著提升麻栎苗木叶绿素a质量分数、叶绿素b质量分数，此时生物质炭的促进作用大于酸雨的抑制作用。关于叶绿素荧光参数，本研究表明添加生物质炭体积分数为10%的处理，提高了麻栎苗木的光化学淬灭系数、非光化学淬灭系数，pH为2.5的重度酸雨胁迫处理则降低了麻栎苗木的光化学淬灭系数、非光化学淬灭系数；
但“添加生物质炭体积分数为10%+pH为2.5的重度酸雨”的交互处理，显著提升了麻栎苗木的光化学淬灭系数、非光化学淬灭系数，说明添加生物质炭体积分数为10%对叶绿素荧光参数的促进作用，大于pH为2.5重度酸度的抑制作用，麻栎苗木能充分利用所吸收的光能，从而促进麻栎苗木的生长。本研究表明，在pH为4.5的轻度酸雨胁迫时，添加生物质炭会显著降低麻栎苗木叶片超氧化物歧化酶活性。这是因为该酸度适应于麻栎苗木生长，添加生物质炭反而会抑制麻栎苗木对氮、磷等元素的吸收，不利于抗氧化酶的合成，导致酶活性降低[41]。pH为3.5的中度酸雨胁迫时，添加生物质炭均会降低麻栎苗木根系的超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性；
这是因为生物质炭与麻栎苗木根系的直接接触，抑制根系对养分的吸收，从而抑制抗氧化酶的合成。pH为2.5的重度酸雨胁迫时，麻栎苗木叶片和根系的超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性，基本都呈现先降低再升高的趋势；
这是因为该酸度不适合麻栎的生长，少量的生物质炭还起不到改善作用，需要添加大量生物质炭缓解体内过多的活性氧自由基，降低酸雨胁迫对麻栎的伤害。

此外，有研究表明，生物质炭的添加能够增加根系生物量、根体积、根表面积等指标[42]，但大多数是针对成熟期的植物根系。而王贺东[43]研究表明，根系形态与生育时期很有关联，分蘖期时有无生物质炭添加的处理并无显著差异；
而在拔节抽穗期，生物质炭会显著抑制根系的生长[43]。本研究表明，添加生物质炭会降低麻栎苗木根系活力，仅在pH为2.5的重度酸雨胁迫时，添加生物质炭才会有提升作用。

通过1 a的温室试验，分析了酸雨与生物质炭的交互作用对麻栎苗木生长的影响。结果表明：生物质炭的添加对麻栎苗木的基径和树高增长率影响显著，并起到一定的改良作用；
也会显著影响麻栎苗木的叶绿素a质量分数、叶绿素b质量分数、叶绿素a质量分数与叶绿素b质量分数的比值(wa∶wb)、最大光化学效率、非光化学淬灭系数。综合所有处理，其中的“添加生物质炭体积分数为10%+pH为2.5的重度酸雨”、“添加生物质炭体积分数为20%+pH为3.5的中度酸雨”交互处理，对麻栎苗木生长的促进作用显著，该研究结果可为酸雨区森林经营管理提供技术参考。

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