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土壤酸化和重金属镉污染是土壤面临的重要环境问题,二者共同导致环境进一步恶化。本文以玉米为研究对象,分析模拟酸雨单一胁迫及酸雨与镉复合胁迫对玉米幼苗的影响。该研究对污染治理、食品安全等具有重要意义。主要结论如下:1、与各自对照相比,随酸雨pH值降低,单一及复合胁迫均导致种子萌发率降低;而株高、根长和植株鲜重则呈现先促后抑的趋势。单一和复合胁迫敏感点分别为pH值等于3和4。2、随酸雨pH值降低,单一及复合胁迫SOD、POD酶活性均呈现先升后降的趋势,但敏感点不同,前者pH值等于3,后者为4,该变化与对生长的影响相同;而CAT、GST酶活性,AR单一胁迫持续上升,复合胁迫则呈先升后降,pH值等于3为之敏感点。3、叶绿素变化结果显示,随酸雨强度增加,单一及复合胁迫,叶绿素含量、叶绿素荧光强度变化均为先升后降。即用叶绿素含量、叶绿素荧光变化评价逆境胁迫对植物光合作用的影响与对生长变化、SOD和POD酶活性的影响等结果基本一致。4、采用GC-MS技术结合AMDIS软件,对单一及复合胁迫玉米幼苗鉴定出49种代谢物,包括10种氨基酸,19种有机酸,10种糖类化合物和10种其他物质。(1)Between-Subjects ANOVA分析结果显示,复合胁迫对49种代谢物含量均产生了显著变化(P<0.05),提示酸雨与镉对代谢物的影响存在交互作用。(2)由PCA分析图可以看出,不同处理之间均可明显区分,代谢物之间差异明显;同一处理四个重复的散点相对集中,重现性较好。(3)与CK、同pH值酸雨胁迫相比,代谢物变化率分析结果显示,单一及复合胁迫,氨基酸、糖、抗逆物质含量显著升高(P<0.05),有机酸含量相对稳定。(4)根据不同处理代谢物的变化率绘制代谢途径图。代谢途径分析可得,单一及复合胁迫均致光合作用受到影响;单一胁迫三羧酸循环稳定,复合胁迫三羧酸循环受阻。5、统计检验结果表明,与对照相比,5 mg/kg镉胁迫对种子萌发、幼苗生长、酶活性、叶绿素含量及叶绿素荧光的变化均没有显著影响,但对代谢物含量及代谢途径的变化存在明显差异(P<0.05)。该结果提示,通过代谢物变化分析对玉米幼苗的影响,比生理和光合作用变化等更灵敏。综上所述,单一及复合胁迫对玉米幼苗先促后抑的敏感点为pH值等于3~4;酸雨与镉对代谢物的影响存在交互作用,其作用机制主要是通过抑制光合作用和阻碍三羧酸循环进行。不同处理代谢物的变化会继续影响玉米后期生长、植株发育和玉米的品质等。该研究为酸雨和重金属复合胁迫对作物的影响、土壤污染修复等提供有意义的研究基础。