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臭氧胁迫下不同作物气孔吸收通量的对比及其时空分布

赵辉  
【摘要】:臭氧作为近地层最主要的大气污染物之一,其不断增加的浓度及其对作物的影响已经成为各国政府和公众关注的焦点。本文以冬小麦和大豆为研究对象,基于大田OTC试验,开展O3浓度、主要气象因子、气孔导度及作物生长指标和产量等参数的连续观测,引进气孔导度模型,并进行本地参数化研究,结合臭氧吸收通量模型,研究不同作物气孔臭氧吸收通量的变化特征,并对江苏省各市冬小麦和大豆气孔导度和03吸收通量的时空分布进行模拟。具体结果如下:(1)冬小麦O3熏气期间,OTC内温度、光合有效辐射、相对湿度、水汽压差和O3浓度的均值分别为26.06℃、706.89μmol·m-2·s-1、44.35%、2.34kpa, 53.67ppb,大豆为32.23℃、687.89μmol·m-2·s-1、35.54%、3.32kpa、57.15ppb。此外,气室内各气象因子和O3浓度具有明显的日变化特征,均呈单峰型变化趋势。(2)O3浓度增加对冬小麦和大豆的株高、叶面积、生物量和产量具有明显的抑制作用,并且随着O3浓度的升高和熏气时间的持续而严重,且对大豆的伤害比冬小麦的伤害更为严重。(3)O3浓度增加会限制冬小麦和大豆叶片气孔导度,浓度越高,限制作用越明显。与对照组CK相比,O3熏气下大豆气孔导度下降比冬小麦更为明显。(4)基于边界线分析技术,对Javis气孔导度模型进行本地参数化。利用修订后的模型对冬小麦和大豆气孔O3吸收通量进行模拟,研究结果如下:CK、100ppb和150ppb 03浓度处理下冬小麦在整个O3熏期的累积吸收通量分别为6.42mmolO3·m-2、12.27mmolO3·m-2和13.90 mmolO3·m-2。而CK、100ppb和150ppb O3浓度处理下的大豆在整个O3熏期的累积吸收通量则分别为14.46mmolO3·m-2、15.86mmolO3·m-2和16.69mmolO3·m-2。(5)利用日气孔导度的实测值与模型的模拟值进行比较。可以看出,冬小麦试验中,模型模拟值和实测值之间的线性回归方程分别为:y=1.2044x-15.116、y=1.20x-6.8和y=1.07012x-1.68347。大豆试验中,各线性回归方程分别为:y=1.02831x+8.37158、y=0.97117x+20.84442和y=1.12616x-7.58398。表明该模型的模拟效果较好。(6)江苏地区冬小麦和大豆在其生长季期间O3浓度呈逐渐增加的趋势。冬小麦平均气孔导度的大小表现为:中期后期前期,而大豆则表现为:前期中期后期的时间变化特点。冬小麦在整个中期时段气孔O3累积吸收通量最多,而大豆在前期吸收最多,纵观整个生育期,大豆气孔O3累积吸收通量高于冬小麦。


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