全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 月 第 卷 第 期
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作物对太阳紫外线辐射增加的生物效应及其评估
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郑有飞 杨志敏 颜景义 万长建 浦京气象学院浦京
讨
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一
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引 言
迄今 , 对有关紫外线 一 辐射增加对作
物的影响进行 了广泛的探索 一 辐射能降低
多种植物光合系统酶的活性 , 破坏光合色素 , 抑制
植株的生长 但众多的试验都用 一 。
进行处理 , 而且试验是在控制条件下进行
的 本文 旨在 自然条 件下 , 增 加 一 和 一
近似太阳紫外光谱 辐射强度对大豆和 小麦生长
发育等方面的影响进行观测分析 , 并对这些 影响
进行单因子定量估算 为预测未来气候变化对农
作物的影响及制定对策提供科学依据
光 其辐射强度大豆为
、 、 。 · 一 ’
小麦为 。
、 。 、 。。 · 一 ’ 其辐射强度分
别相 当于 南京地 区 夏天平均 紫外辐 射强 度的
。 、 、 环 大豆 和 。
、
和
小麦 , 每组试验至少重复 次 按常规方
法测定植株生长量 用 一 。型叶面积仪测
定叶面积 用 一 。光合分析系统测 定 叶片净
光合速率
、
气孔阻力及蒸腾速率
结果与讨论
材料与方法
本试验在南京气象学院农业气象试验站 内进
行 , 大豆 夕 。 和小麦 ,‘
品种分别为宁镇 号和扬麦 号 采用大 田直播
方式 土壤肥力中等偏上 , 按常规方法进行 田间管
理 大豆于 年 月 日播种 , 月 日出
苗 , 后开始接受增 加的 辐射处理 小麦于
年 月 日 返青 开始进行 辐射处理
将移动式的紫外灯 光谱为 。 架于 田
间植株上方 , 每 日照射 一 点 直至 作物成
熟为止 试验设 个 水平 处 理 , 即对 照 自然 光
照 、 , 、 、 , 组 在 自然光照基础 上加 人工紫外
紫外辐射增加对大豆和小麦生长 、 生理活动
的影响
辐射增加对大豆和 小麦生长均产生抑制
作用 表
、
, 在形态上表现为植株矮化 , 株形缩
小 但 辐射对两种作物的抑制程度不同 大豆
组的株高为对照组的 , 而 小麦 组的
株高为对照的 纬 , 同样 , 辐射增 加使大
豆作物叶面积减少量大于小麦 表明大豆作物对
辐射的增加具有较高的敏感性
在生理活动方面 , 过量紫外线辐射抑制了叶
片净光 合速率 表
、
, 辐射强度越强 , 抑制
效应越 明显 紫外辐射可以通过两种方式来使光
合作用速率降低 , 一种是 一 辐射直接破坏光
, 国家气象局青年科学基金资助项 目
年 月 日收到 , 年 月 日改回
应 用 生 态 学 报 卷
表 紫外线辐射对大豆生长和生理指标的影响
紫外辐射
,
· 一
株 高 ‘ 叶面积
·
一
干 重 籽拉重 拉 数
一 一
秒了、
。
声
净光合作用 ’ 蒸腾速率 ‘ 气孔传导 ‘
一 卯
料 · 一 · 一 · 一
一 · 一
‘
, 为开花期测定资料
表 紫外线辐射对小麦生长和生理指标的影响
,
紫外辐射
· 一
株 高 叶面积
芝皿 是兔 壬洛
·
走
干 重 粒 重 粒 数 净光 合作用 蒸腾速率
’ 气孔传导
一 是
· 是一 · 是 之
科 · · 一 · 一
·
。
‘ 为抽穗期测定资料 、 、。 、
合系统酶活性 , 使光合色素分子分解 ’ 另一种方
式为 辐射通过 间接途径来抑制光 合 从本试
验看 , 没有观测到 在 辐射下大豆 或小麦叶片
出现 明显的急性伤害 因此认为 可能通过抑
制气孔传导或使气孔阻力增大 , 从而使 传导
率和 固定速率下降 试验 中观测到气孔阻力增大
引起 了蒸腾速率的降低 , 证 明了 引起 的气孔
开度减小是光合生产能力下降的主要原因之一
由表 、 可知 , 辐射增加使光 合速率与
蒸腾速率均下降 , 但蒸腾速率的下降速度小于光
合速率的下降速度 , 这说 明紫外辐射增 加导致农
作物水分利用效率 下降 , 即紫外辐射增加
引起农作物耗水增加
由于光合生产能力下降 , 大豆 和 小麦的生物
学产量也随之下降 表 、 组大豆 、 小麦单株
平均生物量分别下降 和 籽粒产量
分别下降 写和 从试验 来看 , 大豆受
辐射增加的影响较大 , 而 小麦对 辐射增
加表现较为迟钝 尽管小麦受 辐射的强度大
于大豆 , 但小麦产量下降小于大豆产量的下 降 这
结果对评价未来 辐射增加对不同作物的影响
具有一定参考价值 大豆作为我国 目前和今后植
物蛋白的主要来源 , 受 辐射增加影响较大 , 必
须引起足够的重视
大豆
、
小麦受紫外线辐射影响的评估
在本试验中 , 由于栽培管理措施及其它生态
条件等一致 , 因此作物生长发育出现差异是 由于
增加了 辐射强度所致 紫外线辐射对农作物
的影响可经过一定的数学公式加以计算
在 人工增加的紫外线辐射强度内 , 任意设若
干个测点 , 测点上 辐射强度 , 辐射后的
植物生物量 , 未受 辐射的生物量为 。 , 为
衰减系数 , 则 照射后植株生物量的影响
一 。 积分得
一 一 ‘
当 一 , 一 。 则 。一
一 一 。 即 一 。 一 二
。 一“ 。 “
上式表明 , 随 辐射强度的增加 , 植株生物
量呈负指数规律下降 , 这符合种群消亡理论 , 并
期 郑有飞等 作物对太阳紫外线辐射增加的生物效应及其评估
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与实测结果一致 图 根据实测资料 , 可以得到
辐射增加对大豆 、 小麦生物量影响的估算式
表 、 所列公式可估算出在未来 辐射量增加
时大豆 、 小麦作物生长发育状况及产量 显然 , 品
种不同 , 发育期不同 , 估算式参数有所变化 其估
算值与实测值相比较 , 大豆平均相对误差在
之 间 , 小麦误差较小 , 在
之间 , 其拟合效果较好 从图形上 看 , 辐射增
加对大豆的影响大于小麦 , 与大豆 曲线相比较 , 小
麦 项指标曲线平坦而且近乎一条等值线
川 曾推算大气中臭氧每减少 , 照
射到地表上的 一 量就增 加 据此推算 , 在
未来 内全球地表平均 一 辐射增加量为
若按 的 一 辐射增 加量计算 , 南
京地 区大豆将减产 , 小麦减产 这是指
其它条件不变的情况 事实上 , 由于 品种更新 , 栽
培技术提高 以及 浓度上 升等一 系列 因素都
会削弱紫外线辐射对作物的影响 因而 在分析未
来气候变化对农作物生产产 生影 响时 , 忽视紫外
线辐射的增加及其对农作物的影响均不全面
表 紫外线辐射增加对大豆生长影响量的估算式
︸日口凡通,六乙︸刀
紫外线辐射强度
一
图 大豆
、
小麦生长与紫外线辐射强度关系及其拟合
奋一
⋯实测 值 , —拟 合值
,
, , , 以单株计 ‘ 以每穆计
一 之
“ 一 ‘ 功 、『
指 标 发育期
走‘
估 算 式
是一
相关系数 平均误差
门曰内连占尸
⋯
乙︺八株 高 、
叶面积
干 重
籽粒重
粒 数
是
开花
开花
成熟
成熟
成熟
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二 一 ,
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二
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表 紫外线辐射增加对小麦生长影响的估算式
指 标 发育期
壬一
估 算 式
‘ 子仁
相关系数 平均误差
正, , 卜 、
‘,曰月八马曰
⋯
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株 高
叶面积
干 重
籽粒重 、
粒 数
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成熟
成熟
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参考文献
骆世明等 农业生态学 长沙 湖南科学 技术出
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