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自二十世纪以来,不断有学者研究硫污染胁迫下植物的生理生长,进而发现了NaHSO3对植物的光合及产量的促进效果,NaHSO3在农业生产中被广泛使用。但受限于植物品种的不同,环境条件的不一致,实施操作的不统一,国内外学者对NaHSO3的作用范围及效果仍有争议。植物电生理特性与叶片生长的相关性紧密,根据能斯特方程,利用电生理参数计算而来的细胞代谢能是叶片细胞代谢所直接使用的能量,是植物对各种生命活动的响应,也是生物体构建自身和维持生命活动所使用的能量形式,研究植物电生理信息的变化规律及在逆境下的响应特征,有助于阐明植物对逆境的响应机制。因此,本研究选择鸢尾科鸢尾属的两种植物黄菖蒲和马蔺为试验材料,在测定黄菖蒲的NaHSO3半致死浓度的基础上,研究不同pH与半致死浓度范围内的NaHSO3之间的交互作用对两种植物的影响。测定植物的生长指标、叶绿素含量、光合指标、叶绿素荧光、细胞代谢能、植物及培养液中的总硫含量等参数,分析黄菖蒲和马蔺的光能利用、代谢能变化规律及能量分配特征。结合两种植物的光合、生长和细胞代谢能,计算其在不同处理下分配用于抵抗逆境的能量比例,建立能量分配与硫去除之间的模型,以阐明不同水环境下水生植物对亚硫酸氢盐污染的去除机理,为复杂环境中硫污染的高效去除提供理论依据。主要研究结论如下:(1)不同pH及不同浓度NaHSO3对植物产生的作用均不相同。低浓度NaHSO3(<2mmol·L-1)能促进植物生长,增加其叶绿素含量,而高浓度NaHSO3(>4 mmol·L-1)不利于植物生长,甚至导致植株干枯死亡。黄菖蒲和马蔺偏好于偏碱性的环境,酸性环境和低浓度NaHSO3交互处理均对两种植物有较强的毒害作用,与单独高浓度NaHSO3产生的作用类似。但黄菖蒲在pH4.8环境下的适应能力强于马蔺,而马蔺在NaHSO3处理下的耐受能力强于黄菖蒲。低浓度NaHSO3(<2 mmol·L-1)可以促进黄菖蒲和马蔺对硫元素的吸收,而高浓度NaHSO3(>4 mmol·L-1)则会抑制其对硫元素的吸收,且浓度越高对硫元素的吸收能力越差。(2)马蔺的光合和叶绿素荧光参数比黄菖蒲的变化范围更大,与其适应更宽的环境pH值范围有关。单独添加浓度高于0.5 mmol·L-1的NaHSO3会抑制黄菖蒲的光合作用;在pH和NaHSO3的交互作用下,0.2 mmol·L-1的NaHSO3对pH6.8环境下黄菖蒲的净光合速率产生促进效应,而0.2和2 mmol·L-1的NaHSO3在pH6.8、pH8.8环境下对马蔺的光合均有促进作用。马蔺的叶绿素荧光参数的变化幅度较宽,其PSII最大光化学效率高于黄菖蒲,叶片光化学淬灭系数(q P)和非光化学淬灭系数(NPQ)低于黄菖蒲。0.2 mmol·L-1的NaHSO3在pH4.8环境下对马蔺的PSII实际光化学效率有着最大的促进作用。(3)植物细胞代谢能随着NaHSO3浓度、pH值和处理时间的变化而变化。高浓度NaHSO3(≥4 mmol·L-1)抑制了植物的细胞代谢能,而低浓度的NaHSO3(≤2 mmol·L-1)促进植物细胞代谢能的增加,但这种促进作用随着处理时间和pH值的变化而变化。pH4.8处理环境在处理第10、20和30天时对黄菖蒲和马蔺的细胞代谢能的抑制作用均最强,pH8.8处理环境在处理2 h内的抑制作用最强。处理2 h内,黄菖蒲和马蔺的细胞代谢能在pH6.8及2 mmol·L-1 NaHSO3处理环境下均最高。两种植物的细胞代谢能在处理第0-10天随着处理时间的增加而提高,在处理第20-30天随着处理时间的增加而降低。植株生长状态与其细胞代谢能并不关联,生长状态良好的黄菖蒲细胞代谢能保持较低水平,而生长状态良好的马蔺细胞代谢能保持在较高水平。(4)不同处理下黄菖蒲及马蔺分配用于应对逆境的能量比例不同。低浓度NaHSO3刺激了黄菖蒲的生长和储能,但若在低浓度溶液中吸收离子则需要更多的能量,植物在0.5mmol·L-1的NaHSO3处理下比2.0 mmol·L-1处理需要更多的能量来应对逆境。在pH和NaHSO3交互处理第10、30天后,pH6.8及0.2 mmol·L-1的NaHSO3处理环境下黄菖蒲抵抗逆境所需能量最少,处理第20天该处理组通过吸收低浓度离子消耗能量导致抵抗逆境所需能量最多。pH8.8环境或添加0.2 mmol·L-1NaHSO3的pH6.8环境处理后2 h,马蔺抵抗逆境所需能量没有增加;处理20天后,pH8.8环境下的马蔺抵抗逆境所需能量均低于对照组,pH6.8环境下0.2 mmol·L-1 NaHSO3处理的马蔺抵抗逆境所需能量最低;处理30天后对照组的马蔺抵抗逆境所需能量最低,仅pH6.8和pH8.8环境下0.2 mmol·L-1 NaHSO3处理的马蔺抵抗逆境所需能量与对照组接近。pH4.8处理环境对黄菖蒲和马蔺的抵抗逆境的能量需求最高。总体而言,在pH6.8及0.2 mmol·L-1的NaHSO3处理环境下,黄菖蒲和马蔺生长状态良好且分配用于抵抗逆境的能量的比例均最低,在该处理环境下,两种植物对硫元素的去除都具有良好的可持续效应。