田间作物对大气o3浓度升高的生理响应及防控措施

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1、第四界青年生态学研讨会田间作物对大气田间作物对大气OO浓度升高的浓度升高的33生理响应及防控措施生理响应及防控措施冯兆忠郑启伟王效科冯宗炜城市与区域生态国家重点实验室中国科学院生态环境研究中心E-mail:fzz@rcees.ac.cn本工作受国家重点基础研究发展规划项目(2002CB410803)“地气交换及大气复合污染对地表生态系统的影响,长江、珠江三角洲地区土壤和大气环境质量变化规律与调控原理”资助主要内容¾研究背景、现状与目的¾研究方法¾臭氧熏蒸方式对油菜光合作用机理的影响¾臭氧胁迫下外

2、源抗坏血酸对水稻叶片生理过程的影响¾臭氧对丛枝菌根（AM）化植物生长的影响¾结论（一）研究背景、现状与目的（1）研究背景1)自上世纪七十年代以来北半球对流层O浓度每年以31-2%的速度增加；2)对流层O是对陆地植被有3很强植物毒素（phytotoxin）作用的气体污染物。3)长三角是我国经济高速发展的热点地区,能源消耗快速增长,氮肥大量使用等原因,导致区域大气质量严重恶化,区域O浓度明显升高,酸雨事件频繁发3生.威胁到该地区粮食安全.（2）国外研究现状1)美国：上世纪60年代开始,80年代°19

3、80-1986：EPA建立国家作物损失评价网（NCLAN)2)欧洲、日本和巴基斯坦等国°1987-1991:EUROCLAN我国研究现状及存在的问题1)上世纪80-90年代王勋陵室内急性暴露2)1999-2002年冯宗炜院士等的盆栽实验3）原位研究及伤害防治鲜有报道（3）研究目的运用田间开顶式熏气室（OTC，open-topchamber）开展臭氧浓度升高对农作物生理生态过程的原位研究，探寻臭氧导致农作物产量下降的机理，为科学评价臭氧对农作物的影响以及寻找控制臭氧污染的科学方法提供依据。（二）研

4、究方法OTC结构O产生3熏气室与加入布气系统过滤通气作物三通轴承有机玻璃管通气管数据自动采集站示意图采样管测O3浓度可编程逻辑控制器多通路气体控制器OTC电磁阀系统O3分析仪OTCOTC······计算机数据采集器OTC大气热电偶传感器测温度O检测系统3数据采集器电磁阀系统数据采集线可编程逻辑控制器配气装置供气调气OTCOTCOTC实验场实验场OTC的性能1:O均匀性3距离标准变异平均方差分析地面差系数50cm100.0F3,19=0.956,P=0.4371.011.0185cm102.9F3

5、,19=1.603,P=0.2281.101.07130cm106.4F3,19=0.462,P=0.7121.141.07OTC的性能2:温室效应日期外界温度范围℃内外温差℃春季3月28日10.76-15.55-0.13-0.284月1516.05-19.16-0.01-0.395月1日16.37-25.790.48-1.91夏季7月28日34.72-39.270.78-1.518月28日33.93-37.980.31-1.829月28日29.31-32.980.03-1.87°（三）臭氧熏蒸

6、方式对油菜°光合作用机理的影响动态熏蒸和恒定熏蒸的比较油菜熏气（30d）:CF,CF50,CF100,100D.减压阀定时器电磁阀流量计O发生器3压四缩通通定时器电磁阀流量计风OTC空系稳压阀统气定时器电磁阀流量计钢布气系统瓶动态暴露装置示意图200150150)-1100100浓度nlL3O50配气方案3浓度nlL-1)50实际测定值009:1010:5012:3014:1015:509:0010:0010:0111:0012:0012:0113:0014:0014:0115:0016:001

7、6:0117:00研究内容°1)气体交换特征°2)光响应特征°3)CO2响应特征°4)叶绿素荧光特征叶片气体交换参数PnCiGsLsTrWUECF15.5a229a657a0.289a3.76b4.30bCF5014.9a206b601ab0.309a3.55bc4.39abCF10014.7a230a588ab0.276a3.27c4.53a100D12.2b240a557b0.230b4.23a2.87c叶片叶绿素荧光0.85上叶位60.845下叶位0.8340.823Fv/Fm0.81Fv

8、/F020.80.7910.780CFCF50CF100100DCFCF50CF100100D下位叶片的最大光量子效率(Fv/Fm)和PSII反应活性(Fv/F0)明显降低,100D影响大于CF100油菜叶片Pn对光的响应光量子产暗呼吸光补偿点光饱和点最大光合速Pmax/额率RdCF0.0621a1.398b22.51bc1945.3a26.16a18.71aCF500.0590ab2.004a33.96a1953.0a24.04ab12.00bCF1000.0582bc1.157c19.87c