石墨烯及氧化物由于其特殊的性质而被广泛使用,在提高人们生活水平同时对生态环境存在潜在的风险。目前关于石墨烯及氧化物对林业树种影响的研究还未见报道。本文系统研究了在不同时间和浓度石墨烯和氧化石墨烯胁迫下,长白落叶松幼苗(Larix olgensis A.Henry)生长及林下暗棕壤理化性质和酶活性的变化,从而为评价石墨烯及氧化物对中国东北森林暗棕壤的土壤生态环境效应提供理论依据。主要研究结果如下:1、石墨烯处理影响长白落叶松幼苗的多种生理生化特性和生长,且因其浓度、处理时间等而异。随着石墨浓度的增加,幼苗叶片相对电导率和丙二醛(MDA)含量、POD和SOD活性、可溶性蛋白和脯氨酸含量、叶绿素含量、超氧阴离子(O2-)和过氧化氢(H202)含量、幼苗的根长、表面积、体积和平均直径就发生显著变化。研究表明,石墨烯处理后,长白落叶松幼苗叶片的抗氧化系统被破坏。石墨烯对幼苗的短期毒性作用主要是由根系的氧化应激和根系的缓慢发育引起的,长期处理后,幼苗中的抗氧化系统受到严重破坏。2、石墨烯对暗棕壤土壤的氮、磷元素的循环有显著影响,低浓度石墨烯促进水解氮含量和脲酶活性,高浓度则抑制。高浓度石墨烯处理后,暗棕壤中过氧化氢酶活性显著增加,暗棕壤酸性磷酸酶活性降低,暗棕壤脱氢酶活性影响相对较小,表明暗棕壤中的土壤微生物处于胁迫状态并产生ROS。石墨烯通过影响暗棕壤土壤养分变化,进而影响了长白落叶松幼苗对营养物质吸收,导致其根部形态不同及叶片因缺少某种营养物质而出现失绿现象。3、氧化石墨烯处理影响落叶松幼苗的多种生理生化特性和生长,且因其浓度、处理时间等而异。随着氧化石墨浓度的增加,幼苗的生物量、POD和SOD活性、可溶性蛋白和脯氨酸含量、叶绿素含量、超氧阴离子和过氧化氢含量、相对电导率和MDA含量、幼苗根系长度和表面积均发生显著变化。可能是由于氧化石墨烯对长白落叶松幼苗有显著影响,导致幼苗体内产生的活性氧,并且产生了不同的氧化应激反应。综合来看,30d时有显著抑制作用,40d和50d时某些浓度具有显著促进作用。4、氧化石墨烯处理下有机质含量与水解氮含量的变化一致,与有效磷含量的变化相反。氧化石墨烯对暗棕壤土壤的氮循环有显著影响,高浓度氧化石墨烯在短时间内或低浓度氧化石墨烯在暗棕壤中富集一定时间后促进水解氮含量和脲酶活性。暗棕壤中过氧化氢酶活性与脱氢酶活性变化趋势一致。5、石墨烯与氧化石墨烯对长白落叶松幼苗和暗棕壤环境变化的作用效果,既有相似性也有相异性。对于长白落叶松幼苗,30d时变化趋势相似,40d和50d时相反。对暗棕壤性质变化的影响,30d时变化趋势相反,40d和50d时变化趋势相似。