地表O-,3-脅迫下冬小麥的生長生理效應(yīng)及產(chǎn)量損失評估.pdf

1、隨著工業(yè)化和城市化的迅猛發(fā)展，氮氧化物(NOx)和揮發(fā)性有機物(VOCs)等臭氧(O3)前體物大量增加，從而導(dǎo)致近地層大氣O3污染加劇，對糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物和自然植被等產(chǎn)生了重要影響和巨大的傷害。開展地表O3增加對長三角地區(qū)典型農(nóng)作物的影響研究，將為我國在氣候變化背景下大氣污染物的作物效應(yīng)和糧食安全評估提供第一手區(qū)域?qū)嶒炠Y料。本文在重新設(shè)計改進(jìn)的開頂式氣室(OTC)的基礎(chǔ)上，開展大田實驗，設(shè)置對照組(CK)和兩個O3增加處理，O3濃度分

2、別為100nl·L-1(T1)、150nl·L-1(T2)，系統(tǒng)研究O3濃度增加對冬小麥(揚麥12)的生長、生理、品質(zhì)和產(chǎn)量構(gòu)成等方面的影響，并利用第一手大田實驗資料，基于濃度閾值和O3暴露時間得到的AOT40，評估當(dāng)前O3濃度增加對長三角地區(qū)冬小麥的產(chǎn)量損失。主要結(jié)論如下： (1).O3濃度增加的處理組與對照組相比，冬小麥整個生長季縮短，籽粒灌漿持續(xù)時間縮短，葉片提前老化；同時，冬小麥的株高、干物質(zhì)量、葉面積等均顯著下降(p<

3、0.05)，最大降幅分別達(dá)到了10.01％、36.56％和29.17％；冬小麥干物質(zhì)累積的分配也發(fā)生變化，莖稈所占比重下降，麥穗比重上升。 (2).O3濃度增加的處理組與對照組相比，冬小麥單位面積小穗數(shù)、株數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生物產(chǎn)量等產(chǎn)量指標(biāo)均隨著O3濃度的增加而下降，單位面積小穗數(shù)、千粒重、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量CK與O3處理組間均差異顯著(p<0.05)，其中T1、T2處理的單位面積生物產(chǎn)量分別比CK下降了16.11％和39.

4、17％。 (3).品質(zhì)分析表明，冬小麥籽粒氨基酸總量大小順序為T1>T2>CK，而必需氨基酸總量大小順序為T2>T1>CK，方差分析結(jié)果表明，處理間差異顯著(p<4.05)；同時，與對照組相比，處理組冬小麥粗蛋白含量增加，但其各組分間變化趨勢不同，其中，清蛋白和球蛋白的含量大小順序為T2>T1>CK，而醇溶蛋白和谷蛋白含量的大小順序則依次為T1>T2>CK：此外，與對照組相比，處理組淀粉含量下降，處理與對照組間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(

5、p<4.05)，處理組T1、T2冬小麥淀粉含量分別下降了4.06％和16.61％。O3脅迫不利于冬小麥產(chǎn)量提高，但卻能促進(jìn)籽粒營養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)的合成。 (4).根據(jù)開頂式氣室(OTC)大田試驗的實驗數(shù)據(jù)資料，從四種建立的O3對小麥產(chǎn)量影響的劑量-響應(yīng)模型中，選取了一種最符合本地區(qū)的函數(shù)方程，并對本地區(qū)2007年的產(chǎn)量損失和經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行了評估分析，結(jié)果表明：江蘇省因為O3污染導(dǎo)致小麥減產(chǎn)5％的AOT40(即臨界水平)為3.33p