由于我国工业化、城镇化进程日益加快，环境污染不断加剧，由此引起酸雨频率及强度增加，长期酸雨侵蚀造成我国大面积土壤酸化。酸沉降影响森林的生长，主要表现: 1)抑制植物养分、水分的吸收和运输; 2)抑制光合作用; 3)抑制呼吸作用; 4)抑制其他代谢。这些抑制作用最终导致植物的萎黄、褪色、枯死(单运峰，1993; Zhu et al.，2008; 李振华等，2011)。马尾松(Pinus massoniana)是我国南方主要造林树种和重要的工业用材树种，适应性强、生长快(丁贵杰等，2006; 周政贤，2001)，分布遍及南方15个省(区)，分布区内地理环境存在极大差异。在长期的自然选择和生殖隔离下，马尾松存在着丰富的种内遗传变异，特别是对南方酸性土壤环境表现出很强的适应能力(Zeng et al.，2011)。研究马尾松的耐酸性能，对酸雨生态危害的评价和林业生态的恢复都具有重要的实践意义。

酸雨侵蚀下，长期土壤酸化造成的根系减少和分布浅层化，间接导致马尾松对土壤水分和部分养分元素吸收能力的下降，使树木的生长受到极大地限制(Vanguelova et al.，2007; Kuang et al.，2010)。同时，细胞膜是植物与环境之间的界面与屏障，根细胞质膜相对透性直接反映植物根系细胞内环境的稳定性及其对外界土壤环境变化的适应与抵御能力，因此，根细胞质膜相对透性和生物量是衡量树木抗环境胁迫的重要生理指标(谈建康等，2004; Hirano et al.，2007)。此外，酸雨还影响叶绿素含量与光合作用。叶绿素作为光合色素中重要的色素分子，参与捕光色素复合体的形成。一般地，叶绿素含量越高，光合越强，便能制造更多的光合产物，促进树木进一步生长，高叶绿素含量、低叶绿素a/b值是优良家系具备的重要性状(Liu et al.，2007; Guan et al.，2011)。

马尾松的遗传变异复杂多样，不同家系对环境胁迫的响应存在显著差异(吴刚等，1994)。本试验以南京老山林地土壤为供试土壤，我国16种高产稳定型家系马尾松幼苗为供试植物，采用根箱栽培技术，研究室内模拟酸雨环境中马尾松各家系部分生长及生理指标(生物量、质膜相对透性、叶绿素a和b)的变化，筛选适应酸性土壤逆境生长的马尾松优良家系，这对于开发利用我国南方大面积酸性土壤资源具有重要意义。

选用南京老山林地土壤为供试土壤，采集土壤深度1～20 cm，用于根箱栽培试验。供试土壤基本性质: 阳离子交换量6.28 mol·kg^-1 ; 有机质43.8 g·kg^-1 ; 黏粒255.2 g·kg^-1 ; pH值(H₂O)6.06; 有机磷3.11 g·kg^-1; 交换态铝65.7 mg·kg^-1 ; 交换态铁34.2 g·kg^-1 ; 交换态钙1.41 g·kg^-1 ; 总铝3.78~4.23 g·kg^-1。土样风干后过1 mm筛，每千克土施N(尿素)0.2 g、P₂O₅(KH₂PO₄)0.1 g和K₂O(K₂SO₄)0.1 g 做底肥，混匀，陈化1周，备用。

本研究供试对象是从全国各地收集的16个马尾松高产稳定型家系，编号分别为35，38，76，78，79，80，88，89，90，114，115，116，117，119，147和151(唐效蓉等，2002)。

酸雨导致土壤酸化，不仅取决于降雨pH值，而且雨水中阴阳离子组成对其也有一定的影响。影响降雨酸度的主导离子有SO₄^2-，NO₃^-，NH₄⁺和Ca²⁺，模拟酸雨的化学组成应与自然降雨的化学组分相近。酸雨选用H₂ SO₄，HNO₃ 配以KF，NaCl，Ca(NO₃)₂，Mg(NO₃)₂，(NH₄)₂ SO₄ 采用去离子水逐步稀释法配制，其中H₂ SO₄和HNO₃ 摩尔比为4∶ 1，酸雨pH值设3个处理: pH4.5(轻度酸化)、pH3.5(中度酸化)和pH2.5(严重酸化)，同时配制 pH5.6的溶液作为对照，模拟酸雨离子含量(μmol·L^-1 ): K⁺，8; Na⁺，21; Ca²⁺，33; Mg²⁺，5; NH₄⁺，44; Cl ^-，21; F^-，8(吴若菁等，2009; 谢小赞等，2009)。

1)根箱装置根箱由长400 mm、宽300 mm和高250 mm透明有机玻璃材料粘合而成，箱底均匀分布100个直径为5 mm圆孔。泥土按接近土壤的实际密度充填。设计4种酸梯度，16个家系共设384个试验处理，每处理设置6个重复。参与试验的幼苗共有5 760株。

2)育苗及酸雨喷淋试验每个装置中播种露白马尾松种15粒。马尾松生长过程中保持土壤水分含量约40%。模拟酸雨的喷淋量、时间以及频率参照2010年4—7月南京降水状况实施。种子经清洗、消毒后，40 ℃温水浸种24 h，选用健康饱满的种子为育苗试验用种，然后用湿棉花浸润5天装入容器。播种时间为2011年4月20日，催芽、移苗时间分别为2011年4月29日、5月15日。移植后的翌日，检查成活情况并立即补植，保证移植成活率99.0%以上。考虑到马尾松幼苗期生长速度较快，受环境胁迫影响比较明显，测定100天苗木生物量等生长指标能显现酸性环境中马尾松幼苗适酸性能的差异(Wang et al.，2012)。培养100天后，2011年08月22日采集样品，测定各项生长及生理指标。

1)生物量指标根干质量: 采用烘干称质量法; 株高及根长: 采用直尺测量;一级侧根数: 每个装置取长势一致的5株幼苗，直接计数从主根生长出来的根长≥2 cm的侧根数。

2)叶绿素含量采用分光光度法测定(焦旭亮等，2007)。取幼苗向阳面的中上部针叶，每家系随机抽取15棵样株，混匀针叶，取1 g样品，以丙酮提取，定容至100 mL，UV-2401PC型紫外-可见分光光度仪(日本岛津公司)测量，取值3次; 每家系重复3次。

3)质膜相对透性采用电导仪法测定。从不同处理的每个重复中称取鲜根0.1 g，剪成长度为1 cm的小段。用去离子水洗净后，置于20 mL带塞试管中，并加去离子水10 mL，置于振荡培养箱中振荡30 min，用DDS-11C数显电导率仪(中国天津市盛邦电器厂)测定电导率E₁; 然后置沸水浴10 min，冷却后测定电导率E₂; 同时测定其背景电导率E₀。质膜相对透性: P(%)=(E₁-E₀)/(E₂-E₀)×100%。膜伤害度按以下公式计算: 膜伤害度(%)=(P_T-P_CK)×100%。式中:P_T为处理的相对膜透性; P_CK为对照的相对膜透性。

应用Excel软件、SPSS 11.5软件(One-Way ANOVA)和OriginPro 7.5软件完成数据处理和图形绘制。图 1～3中数据以“均值±标准差”表示(n=6)。

	图 1 酸胁迫条件下马尾松家系叶绿素含量差异 Fig. 1 Chlorophyll contents of the P. massoniana families under acid stress

	图 2 酸胁迫处理下马尾松家系根细胞质膜透性差异 Fig. 2 Relative permeability of root plasma membrane for the P. massoniana families under acid stress

	图 3 酸胁迫条件下马尾松家系生物量的差异 Fig. 3 Biomass for the P. massoniana families under acid stress

酸胁迫条件下马尾松针叶叶绿素含量的分析结果表明: 1)以pH5.6的模拟降水作为对照，酸雨能降低马尾松针叶叶绿素含量，升高叶绿素a/b值。2)马尾松家系间叶绿素a，b，a+b以及a/b随酸胁迫强度变化存在差异。降水pH值大于4.5的马尾松叶绿素含量远高于降水pH值在3.5以下的马尾松叶绿素含量。3)35号家系抗酸性较强，而79，114，116号系对酸雨较敏感(图 1)。

马尾松针叶是林木的同化器官、有机物质生产的加工厂、新陈代谢的主要场所，它暴露在空气中并与空气进行气体交换，当受到酸沉降侵蚀时，植物的伤害症状最初一般显示在叶片上，酸性污染会通过营养物质的过滤，叶片胞内pH、酶活性和膜完整性的改变影响针叶的新陈代谢，如抑制叶绿素的合成等。叶绿素含量的减少势必影响光合速率和树木生长。Guan等(2011)研究报道马尾松针叶光合作用能力和酸雨中的N含量有关，在污染区，酸沉降增强，N含量增大，光合作用会大大减少，马尾松叶绿素含量也随之降低。Liu等(2007)研究连续酸雨处理下的马尾松叶绿素的变化，表明在酸雨侵蚀、光线较强时，光化学效率、能量转化效率等都会降低。

酸沉降胁迫条件下马尾松家系根细胞质膜相对透性和膜伤害度的变化见图 2。用pH4.5模拟酸雨处理马尾松幼苗，其根系质膜相对透性较低，比对照降低4.0%～8.1%; 用pH2.5模拟酸雨处理马尾松幼苗，质膜相对透性很高，比对照增加23.6%～28.2%。由此说明，低度酸处理马尾松幼苗根系质膜透性很低，维持膜结构的稳定性，保护细胞膜的完整性，从而保持较高的细胞活力，增强幼苗的生命力; 而重度酸处理导致质膜的选择性通透屏障被严重破坏，细胞膜结构受到伤害，根系质膜透性加大，会导致细胞内电解质渗漏。电导率的变化反映了酸胁迫因子对马尾松幼苗根细胞质膜伤害的情况。

79，114和116号家系的根细胞质膜相对透性在强酸度(pH2.5)处理下较高(49.1%～49.6%)，比其在对照条件下的质膜相对透性增加27.9%～29.2%，变异幅度在所有家系中最大。说明这些家系在酸胁迫条件下根细胞膜结构较易受损。79，114以及116号家系在4个酸处理梯度下的质膜相对透性均较高，反映这3个家系根细胞的膜结构较柔弱，对土壤基质中过量H⁺较敏感，易造成膜的破坏渗漏，细胞内溶质外漏，相对电导率升高(Kuang et al.，2006)。

酸胁迫条件下马尾松家系生物量的测定结果见图 3。35号马尾松幼苗侧根发达、须根数量多，其干物质生产能力强。而79，114和116号家系与对照处理(pH5.6)比较，马尾松幼苗根系在遭遇酸逆境时，表现最为明显的是生长缓慢，根系形态相对矮小，一级侧根数减少。pH5.6～4.5酸雨对马尾松幼苗生长轻度抑制，而pH2.5～3.5酸雨梯度则明显抑制，并且酸雨梯度间不同家系均存在显著性差异。这主要源于: 一方面酸沉降胁迫下，马尾松体内叶绿素含量急剧减少，直接导致植物光合作用减弱，减少了植物体内有机物合成，明显抑制马尾松生物量的积累(谈健康等，2004); 另一方面H⁺是危害树木生长的主要因子，树木经酸雨侵蚀，H⁺首先刺激或破坏细胞膜，引起细胞透性增大，细胞透性随酸雨pH值降低而显著增强，透性增大的组织细胞吸收酸雨中的H⁺加剧细胞电解质特别是阳离子(Ca²⁺，Mg²⁺，Mn²⁺，K⁺和Na⁺等)的大量析出，造成大量营养元素的淋失，致树木整个生理功能失调，生物量降低(Tomlinson，2003; 李志勇等，2007; Wang et al.，2007)。

1)酸沉降胁迫下，供试家系苗木部分生理参数(生物量、质膜相对透性、叶绿素含量)随降水酸度发生变化，苗木家系间变化幅度不同。不同家系马尾松对pH值大于4.5的降水具有较强的适酸能力，pH值低于3.5的降水对马尾松将会产生明显伤害，马尾松系弱酸性土树种。

2)苗木生长能力的关键在于马尾松各家系对土壤H⁺离子浓度的耐受能力，耐性强的家系其耐酸胁迫阈值较高，对土壤基质酸度变化的应对能力较强。而耐性差的家系生长抑制较明显，膜受伤害较重，质膜相对透性也较大。综合分析马尾松的部分生理参数，各家系间适酸能力存在差异，其中35家系耐酸能力最强，89，90，115和151号家系次之，而79，114和116号家系相对较弱。