论文部分内容阅读
近年来,气溶胶效应是众多学者关注的环境问题之一,太阳辐射减弱通过直接或者间接作用对农作物产生影响;与此同时,近地层O3浓度逐年增加,高浓度的O3已经严重威胁到农作物产量。为进一步研究太阳辐射减弱及臭氧浓度增加对农作物光合荧光特性的影响,本文开展了前后2年基于开顶式气室(OTC)和遮阴网的不同遮阴条件下不同臭氧熏蒸水平的大田试验(不遮阴+空气,CK;20%遮阴+空气,T1；20%遮阴+100nL·L-1O3,T2;20%遮阴+150nL·L-1O3,T3；无遮阴+100nL·L-1O3,T4；40%遮阴+100nL·L-1O3,T5),利用叶绿素荧光仪和光合仪测定冬小麦在全生育期不同处理组叶片的光合荧光参数,系统的探究了遮阴和臭氧浓度增加对冬小麦叶片光合荧光特性的影响以及荧光参数与光合速率之间的动态关系,主要结果如下：(1)模拟遮阴条件下地表臭氧浓度增加,PSⅡ实际光化学效率、电子传递速率下降,捕光效率升高,光耐受能力降低；生育前期初始荧光产量、最大荧光产量、潜在光化学活性和原初光能转换效率无明显变化,在生育后期则显著降低,受到严重抑制；叶片光化学淬灭系数降低,非光化学淬灭系数升高,天线色素捕获的光能用于光化学反应的减少,通过天线热耗散和其它热耗散的能量增加；激发能在PSⅠ和PSⅡ之间的分配产生显著变化。地表臭氧浓度增加会使冬小麦受到严重损害,在生育前期小麦可以通过自我调节来缓解臭氧对反应中心的伤害,但在后期由于臭氧伤害量的累积,导致光合系统受到损伤。(2)模拟臭氧胁迫下遮阴程度升高,PSⅡ最大光化学效率降低,叶片捕光效率大大降低；在生育前期PSⅡ反应中心的电荷分离效率和电子传递速率降低,后期呈升高态势；生育后期40%遮阴显著提高电子传递速率；在光能分配上,生育前期20%遮阴会提高光化学淬灭系数,而生育后期遮阴会降低光化学淬灭系数。遮阴会对小麦有较强的伤害,但小麦具有一定的自我保护机制,有较强的自我保护能力。(3)利用扬麦13的试验数据,明确了臭氧浓度增加对冬小麦叶片最大净光合速率和PSⅡ实际光化学效率的影响以及二者之间的动态关系,并通过与之相独立的数据进行了验证。结果表明,最大净光合速率和PSⅡ实际光化学效率的实际值与模拟值之间基于1：1直线的决定系数(R2)分别为0.886和0.80,均方根误差(RMSE)分别为2.887umolCO2·m-2·s-1和0.002。在此基础上通过定量关系式由PSⅡ实际光化学效率计算叶片最大净光合速率的值,并对实际值与计算值进行方差分析可以看出,最大净光合速率的实际值和计算得到的模拟值之间基于1：1直线的决定系数(R2)为0.921,均方根误差(RMSE)为2.127umolCO2·m-2·S-1。