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冬小麦气孔与冠层O_3吸收通量的观测与模拟研究

许亮  
【摘要】:臭氧作为对流层主要污染物之一,可以通过气孔和非气孔途径进入作物体内,影响作物叶片光合作用,改变叶片形态,抑制作物的正常生长,对作物的产量构成威胁,本研究通过开顶式气室和通量观测系统对冬小麦气孔O3吸收通量和冠层O3吸收通量进行研究,并对长三角地区冬小麦气孔导度和气孔O3吸收通量进行了模拟。主要研究结果如下:(1)试验结果表明,O3胁迫下,冬小麦气孔导度降低,且浓度越高,气孔导度降低越显著,整体趋势是CKT1T2,最大气孔导度为0.289mmolO3/m2,T1处理组气孔导度较于CK组的降幅是3%~36.5%,其中孕穗期和灌浆后期,T1处理组气孔导度显著低于CK组(p0.05)。T2处理组气孔导度相比较于CK组的降幅是11.4%-46%。上午8:30-10:00,气孔导度的主要限制因子是温度和光合有效辐射,10:00-17:00,温度和光和有效辐射对气孔导度的限制较小,主要的限制因子为水汽压差。(2)试验开始后,T1处理组冬小麦气孔O3吸收通量迅速增加,第30天开始,气孔O3吸收通量逐渐不再增加。而T2处理组,气孔O3吸收通量在试验开始后迅速增加,到第25天,气孔O3吸收通量不再增加,这是由于气室内部O3浓度较高,导致气孔关闭。累积气孔O3吸收通量CKT1T2, CK、T1和T2处理组气孔O3吸收通量分别是1.7 mmol/m2、12.2 mmol/m2、18.5mmol/m2。当冬小麦气孔O3吸收通量达到10mmol/m2,其T1、T2处理组干物质损失分别为9.1%和12.6%。(3)不同生育期冬小麦冠层O3吸收通量的变化范围为2.0~12.2 nmol/m2s,冬小麦整个生育期期间,冬小麦冠层O3吸收通量为日均值呈现单峰变化。灌浆期日均值最大,最大值为7.4 nmol/m2s,成熟期降为最低,最低冠层O3吸收通量日均值为3.8 nmol/m2s,从拔节期到灌浆期,冠层O3吸收通量日均值增加了2.9nmol/m2S。且在不同天气条件下,晴天冠层O3吸收通量大于阴天。(4)长三角地区三、四、五月份气孔导度的模拟结果显示,三月温度、水汽压差较低,气孔导度小于四月份和五月份。而五月份,冬小麦逐渐趋于成熟衰老,气孔导度逐渐降低,模拟结果显示四月份冬小麦气孔导度最大,最大值气孔导度为210mmolO3/m2s。冬小麦气孔O3累积吸收通量是由环境臭氧浓度和气孔导度共同决定,计算结果是四月份冬小麦O3累积吸收通量最大,最大值12.0 mmol/m2。


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