灰霾引起的太陽輻射變化對水稻干物質(zhì)生產(chǎn)的影響.pdf

1、近年來，隨著工業(yè)化和城市化進程的加快，空氣污染導致的灰霾日數(shù)呈現(xiàn)明顯的增加趨勢?；姻驳陌l(fā)生導致總輻射下降以及散射輻射比例升高，從而影響作物光合作用及生長，進而影響作物產(chǎn)量。水稻是我國也是世界的主要糧食作物，明確不同程度灰霾引起的太陽輻射變化對水稻生長的影響，對評估灰霾對水稻產(chǎn)量的影響，保障我國糧食安全具有重要意義。
　　本研究以單季水稻（南粳46號）為研究對象，首先根據(jù)長江三角洲地區(qū)上海站點（2012年11月-2013年6月）的空

2、氣質(zhì)量指數(shù)（AQI，air quality index）及其相對應(yīng)的總輻射和散射輻射的觀測值，確定散射輻射占總輻射比例與AQI之間的關(guān)系，確定不同程度的灰霾條件下，總輻射下降百分率和散射輻射占總輻射比例。然后在大田開放環(huán)境中，利用PE膜設(shè)置不同總輻射下降程度和散射輻射比例上升幅度的遮蔭處理，模擬不同程度灰霾條件下總輻射下降以及散射輻射比例增加的變化情景?；谠囼炗^測數(shù)據(jù)，定量分析了不同程度灰霾引起的太陽輻射變化對水稻干物質(zhì)生產(chǎn)的影響及其

3、原因。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　(1)灰霾條件下散射輻射比例增加對水稻干物質(zhì)生產(chǎn)有顯著“肥料效應(yīng)”，且不同程度灰霾（輕，中，重）導致水稻干物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量下降程度均小于總輻射下降程度。模擬輕度灰霾條件下（總輻射下降9.0％，散射輻射增加15.3％），處理開始到成熟期干物質(zhì)累積量僅比對照（2013年CK）下降1.0％，產(chǎn)量下降3.9％;模擬中、重度灰霾（總輻射下降≤40.7％，散射輻射比例上升12.5-47.3％）條件下，處

4、理開始到成熟期干物質(zhì)累積量分別比CK下降9.2-15.0％和17.2％，產(chǎn)量分別下降12.5-19.2％、24.0％。模擬輕、中、重霾條件下，散射輻射比例增加對水稻干物質(zhì)生產(chǎn)的“肥料效應(yīng)”分別為0.5％，0.5-0.8％和0.5％，對水稻產(chǎn)量的“肥料效應(yīng)”分別為0.3％，0.3-0.7％和0.4％。
　　(2)灰霾處理提高了群體光能利用率，是灰霾條件下散射輻射比例增加對水稻干物質(zhì)生產(chǎn)的“肥料效應(yīng)”產(chǎn)生的主要原因?；姻蔡幚硐滤救后w

5、消光系數(shù)下降、葉片初始光能利用率增加，葉片分配指數(shù)增加導致葉面積指數(shù)（LAI，leaf area index）增加，從而提高了群體光能利用率（RUE，radiation use efficiency）。模擬輕度灰霾條件下（總輻射下降9.0％，散射輻射增加15.3％），消光系數(shù)下降4.9-10.6％（拔節(jié)到抽穗期），葉片初始光能利用率增加20.0-41.3％，冠層光能利用率增加9.3％;模擬中，重度灰霾(總輻射下降≤40.7％，散射輻射比

6、例上升12.5-47.3％)條件下，消光系數(shù)分別下降4.7-22.8％、20.7-28.2％，冠層葉面積指數(shù)增加5.4-32.9％、9.9-35.7％，葉片初始光能利用率(ε)分別增加5.4-71.2％、64.3-87.2％，使冠層光能利用率比對照處理(2013年CK)分別增加3.6-13.7％、22.5％。冠層光能利用率的增加，具體表現(xiàn)為散射輻射比例每增加1％，水稻冠層光能利用率可以增加0.6％，這與干物質(zhì)生產(chǎn)上表現(xiàn)的散射輻射“肥料效

7、應(yīng)”一致，說明干物質(zhì)生產(chǎn)的散射輻射“肥料效應(yīng)”主要是由于冠層光能利用率的提高。
　　(3)灰霾降低了水稻收獲指數(shù)，是灰霾條件下散射輻射對產(chǎn)量的“肥料效應(yīng)”小于對干物質(zhì)生產(chǎn)的“肥料效應(yīng)”的主要原因.輕、中、重度灰霾分別使收獲指數(shù)(HI，Harvest index)比CK下降2.9％，3.6-5.0％和8.1％，從而導致散射輻射增加對產(chǎn)量的“肥料效應(yīng)”低于對干物質(zhì)生產(chǎn)的“肥料效應(yīng)”。
　　本研究通過田間試驗觀測量化了不同程度灰霾