随着全世界人口的增加及工业的发展,全球土壤酸化现象日益严重,而土壤酸化带来的全球森林衰退,在一定程度上影响了人类的生存和发展。随着土壤酸化日益加剧,土壤溶出铝及溶出锰逐渐增加,铝毒害及锰毒害逐渐成为影响植物生长的主要因素之一。我国南方土壤为富铁铝化酸性土壤,这就为我国南方植物铝毒害的产生奠定了先天性的条件。杉木是我国南方最重要的造林树种之一。随着马尾松松材线虫危害日益加剧,杉木作为我国南方的乡土树种,在保障我国物质安全、国土安全以及生态安全等方面起着越来越重要的作用;然而长期以来的林业生产实践表明,随着杉木连栽代数的增加,杉木人工林林分质量降低,林地生产力下降比较明显。诸多研究结果表明,造成杉木连栽生产力下降的原因主要与杉木自身的生物学特性、自毒作用以及铝毒害密切相关。鉴于此,本论文以铝毒害作为主要研究领域,以一年生杉木幼苗为研究对象,应用水培作为模拟生物培养方法,通过测定不同胁迫时间段铝、锰、钙复合作用对杉木幼苗叶绿素含量、叶绿素荧光特性以及幼苗养分吸收等的影响,从而从生理代谢、营养代谢等角度探明铝锰复合作用对对杉木的毒害机理以及铝锰钙复合作用下钙对铝及锰的拮抗作用。研究结果主要如下:1.不同胁迫时间段铝、锰、钙复合作用对杉木幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b以及叶绿素(a+b)的含量具有不同的影响。就总体而言,绝大多数处理不同程度地提高了杉木幼苗叶绿素a、叶绿素b以及叶绿素(a+b)的含量,但不同处理对杉木幼苗叶绿素a、叶绿素b以及叶绿素(a+b)的含量的促进程度有所差异。就杉木幼苗叶绿素a含量而言,胁迫第7天时处理8、第14天时处理4及第21天时处理15对杉木幼苗叶绿素a含量的促进效应最大,与初始值相比分别提高了56.48%、68.14%及63.27%。就叶绿素b来说,胁迫第7天时处理6、胁迫第14天时处理13及胁迫第21天时处理13对杉木幼苗叶绿素b含量的促进效应最大,与初始值相比分别提高了51.42%、73.44%及112.28%。就叶绿素(a+b)含量而言,胁迫第7天时处理8、胁迫第14天时处理13及胁迫第21天时处理15对杉木幼苗叶绿素(a+b)含量的促进效应最大,与初始值相比分别提高了52.20%、67.48%及84.38%。同一处理不同胁迫时间段杉木幼苗叶绿素a、叶绿素b以及叶绿素(a+b)的含量的变化趋势不同。就极差分析结果表明,外源锰离子对叶绿素的影响最大,其次为铝离子。2.不同胁迫时间段铝、锰、钙复合作用对杉木幼苗叶绿素荧光具有不同的效应。在胁迫7天、14天、21天时,Fm/F0、Fv/Fm分别在处理14(Al 0.5mmol,Mn 0.3mmol,Ca 0mmol)、处理7(Al 1mmol,Mn 0.5mmol,Ca 0mmol)、处理13(Al 0mmol,Mn 0.5mmol,Ca 0.5mmol)条件下降低的幅度最大。其中,锰对叶绿素荧光的影响最为显著,随着锰离子浓度的增加,叶绿素荧光的各项参数均有下降的趋势,对最大光化学效率Fv/Fm以及通过PSⅡ的电子传递(Fm/F0)均有抑制作用。这主要是由于Mn离子的胁迫使叶片中的叶绿素含量降低,从而使捕获和传递给PSⅡ反应中心的光能减少,影响到原初反应,导致电子传递受阻。这与高浓度的锰离子对叶绿素含量的影响达到显著水平的结果一致,也与前人的研究结果相符合。3.铝、锰、钙复合作用下,杉木幼苗体内各器官不同养分含量的变化差异较大。不同的器官中,在胁迫的不同时间段内,杉木幼苗根、叶营养元素含量的变化幅度较大,而茎营养元素含量的变化幅度较小。不同处理下,大量元素K、Ca、Mg、以及Al、Mn元素含量的变化较大,而微量元素Zn、Fe、Cu的含量变化较小;不同处理下,Al元素在根部的变化明显,而K、Ca、Mg、Mn元素在叶片中的变化幅度较大,这说明,铝、锰、钙复合作用下,Al主要被固定于杉木幼苗的根部;K、Ca、Mg、Mn在叶片中的变化在一定程度上影响杉木幼苗的光合色素含量,进而影响光合作用,降低杉木幼苗的养分吸收转化能力。综上,水培条件下,pH值为4.5时,铝、锰、钙复合作用对一年生杉木幼苗叶绿素含量、叶绿素荧光特性以及K、Ca、Mg、Al、Fe、Cu、Zn、Mn等营养元素具有显著的影响。