UV-B輻射和O3濃度增加對冬小麥生長和產(chǎn)量的脅迫效應(yīng)及模擬.pdf

1、近年來,南京地區(qū)及長江三角洲地區(qū)的NOx等臭氧前體物濃度迅速上升,導(dǎo)致地表O3濃度不斷增加,其對農(nóng)作物等地表植物的影響已受到普遍關(guān)注,同時,廣泛研究表明地表UV-B輻射對于地表生物有嚴重的脅迫效應(yīng)。開展UV-B輻射和O3濃度復(fù)合脅迫對作物生長和產(chǎn)量的影響研究,對于進一步探明逆境條件下農(nóng)作物的響應(yīng)機制具有重要的科學(xué)意義。本論文以冬小麥為受試作物,基于開頂式氣室(OTCs),設(shè)置了UV-B增強10％(EU1)、UV-B增強20％(EU2)、

2、100nL·L-1 O3(EO1)、150 nL·L-1O3(EO2)、UV—B增強10％與100nL·L-1O3復(fù)合(EU1+EO1)、UV-B增強20％與100 nL·L-1 O3復(fù)合(EU2+EO1)、UV-B增強10％與150 nL·L-1O3復(fù)合(EU1+EO2)、UV-B增強20％與100 nL·L-1O3復(fù)合(EU2+EO1)8個處理組,開展了UV-B輻射增強和O3濃度增加對冬小麥生長和產(chǎn)量的影響及其模擬研究。主要結(jié)果如下

3、:
　　 (1)孕穗期-楊花期UV-B和O3復(fù)合作用對冬小麥葉面積指數(shù)的影響表現(xiàn)為協(xié)同作用,但灌漿期和成熟期葉面積指數(shù)高于單因子處理組。楊花期-成熟期O3熏氣在一定程度上緩解了UV-B對冬小麥單株葉片數(shù)和單葉葉面積的不利影響。復(fù)合作用對株高和節(jié)點數(shù)沒有明顯的效應(yīng)。灌漿期-成熟期倒一節(jié)長介于EO1和EU2組之間。楊花期-成熟期倒二節(jié)長度為EU2>EO1>CK>EU2+EO1。UV-B輻射增強在一定程度上能夠緩解O3對冬小麥莖粗的負

4、作用。EU2、EO1、EU2+EO1形態(tài)響應(yīng)指數(shù)分別為49.4％、32.87％、33.25％。上述表明,復(fù)合作用對冬小麥形態(tài)特征的影響并不是單獨作用的簡單疊加。
　　 (2)UV-B和O3復(fù)合脅迫下葉綠素含量顯著下降；丙二醛和類黃酮含量顯著增加,干物質(zhì)量顯著下降,且楊花期之后變化幅度均大于EU2和EO1組。灌漿期-成熟期,復(fù)合脅迫組葉分配指數(shù)最高,穗殼分配指數(shù)顯著下降,且下降幅度大于EU2和EO1組。灌漿后期籽粒分配指數(shù)介于EO

5、1和EU2組之間。EU2組旗葉轉(zhuǎn)運率顯著下降35.01％(P<0.01),EO1組莖鞘轉(zhuǎn)運率增加了7.63％(P<0.05),復(fù)合脅迫下旗葉可溶性糖含量和莖的轉(zhuǎn)運率顯著下降(55.61％),導(dǎo)致成熟期穗粒數(shù)和千粒重顯著下降,且下降幅度大于單因子處理組。EU2、EO1、EU2+EO1冬小麥產(chǎn)量分別下降了31.54％(P<0.05)、23.64％(P<0.05)、40.72％(P<0.01)。以上結(jié)果表明,灌漿期-成熟期是UV-B和O3復(fù)合

6、脅迫對冬小麥生長產(chǎn)量影響的敏感時期,冬小麥不同的生長生理指標對UV-B和O3復(fù)合脅迫表現(xiàn)出不同的相互作用。
　　 (3)基于大田試驗,在Vensim PLE系統(tǒng)動力學(xué)軟件下,通過引入UV-B和O3對冬小麥最大光合速率和葉面積指數(shù)的影響的脅迫系數(shù)(fc1,fc2),建立了模擬冬小麥干物質(zhì)累積和產(chǎn)量形成的系統(tǒng)動力學(xué)模型。模擬結(jié)果表明,總干重、地上總干重和產(chǎn)量模擬值與實測值相關(guān)性達到了顯著性水平(P<0.01),總干重、地上總干重和籽