UV-B輻射增強(qiáng)與O3脅迫單因子及其復(fù)合作用下冬小麥光合能力變化研究.pdf

1、在未來(lái)環(huán)境變化背景下,地表O3濃度和UV-B輻射強(qiáng)度均呈持續(xù)增加趨勢(shì),而UV-B和O3對(duì)對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育及代謝過(guò)程都有強(qiáng)烈的負(fù)效應(yīng),直接威脅糧食作物的安全。本文在8個(gè)完全相同的開(kāi)項(xiàng)式氣室(OTC)內(nèi)設(shè)置了8組試驗(yàn)處理(CK:對(duì)照組,自然大氣UV-B強(qiáng)度及O3濃度；U1:UV-B輻射強(qiáng)度相對(duì)CK增加10％～10.9％；U2:UV-B輻射強(qiáng)度相對(duì)CK增加18.9％～20.6％；T1:調(diào)控O3濃度為100±9 nmol·mol-1；T2:調(diào)控

2、O3濃度為150±11 nmol·mol-1；T1+U1:T1與Ul的復(fù)合試驗(yàn)；T1+U2:T1與U2的復(fù)合試驗(yàn)；T2+U1:T2與U1的復(fù)合試驗(yàn))。在大田OTC試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,借助氣體交換和葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)的測(cè)量,較為系統(tǒng)地研究了單因子UV—B和O3脅迫及其復(fù)合作用對(duì)冬小麥的光合作用的影響機(jī)制,并就開(kāi)頂式氣室內(nèi)外不同環(huán)境條件下冬小麥光合特性的差異進(jìn)行了比較研究。主要結(jié)論如下:
　　 (1)單因子UV—B輻射增加和O3脅迫及其復(fù)合

3、作用均顯著降低了冬小麥的凈光合速率、最大光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、水分利用效率和半飽和光強(qiáng)等,導(dǎo)致作物的氣體交換能力、最大潛在光合能力和對(duì)強(qiáng)光的耐受性顯著下降,但這兩個(gè)因子對(duì)冬小麥的氣體交換沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的復(fù)合脅迫效應(yīng)。在復(fù)合處理的兩個(gè)因素中,O3對(duì)作物凈光合速率的下降起了主導(dǎo)作用,而UV—B對(duì)作物的氣孔開(kāi)放和蒸騰作用的調(diào)節(jié)起了主導(dǎo)作用；UV-B對(duì)氣孔的嚴(yán)重抑制作用限制了進(jìn)入植物體內(nèi)的O3的AOT40累積總量,一定程度上緩解了復(fù)合作

4、用的傷害。此外,冬小麥O3損傷的臨界值小于100 nl·L-1,而且短期的中等濃度O3熏氣(100±9nl·L-1)對(duì)冬小麥的光合速率無(wú)明顯影響,反而會(huì)刺激氣孔開(kāi)放,促進(jìn)作物蒸騰,從而保護(hù)作物光合系統(tǒng)。
　　 (2)UV-B輻射增加和O3脅迫及其復(fù)合作用均顯著降低了冬小麥的光合色素含量、原初光能捕獲效率和光合活性,損傷了PS II的光保護(hù)機(jī)制,促進(jìn)了光能向調(diào)節(jié)性和非調(diào)節(jié)性能量耗散方向分配,但更多是向非調(diào)節(jié)性能量耗散方面的分配。冬

5、小麥對(duì)UV-B和O3脅迫的響應(yīng)方式有所區(qū)別,單因子O3脅迫對(duì)冬小麥Chla的負(fù)效應(yīng)大于Chlb,而UV-B對(duì)Chlb的生物合成抑制作用更強(qiáng)；O3傾向于降低PS II的光合活性,而UV-B主要傾向于損傷PS II的光保護(hù)機(jī)制。UV—B和O3對(duì)光系統(tǒng)的能量耗散和光保護(hù)機(jī)制存在明顯的復(fù)合脅迫效應(yīng),但復(fù)合脅迫的負(fù)效應(yīng)小于兩因子各自負(fù)效應(yīng)的簡(jiǎn)單累加。
　　 (3)氣室內(nèi)外環(huán)境條件下冬小麥的凈光合速率無(wú)顯著差異,但OTC室壁對(duì)自然UV-B輻