水分、氮素處理對小麥臭氧敏感性的影響.pdf

1、臭氧(O3)屬于二次污染物，它是由機動車、工廠等人為源以及天然源排放的氮氧化物質(zhì)(NOx)和揮發(fā)性有機物(VOCs)等污染物在大氣中經(jīng)光化學反應形成的。O3具有強氧化性，主要通過氣孔進入植物體內(nèi)，可降低植物的凈同化作用，減緩植物生長，改變同化分配。然而不同植物種以及同一物種的不同品種對O3的敏感性存在差異。高濃度O3可改變植物氣孔的可塑性，而氣孔導度的降低可減少植物的O3吸收量，從而可減輕O3對植物的傷害程度。
　　 有研究表明

2、高濃度O3環(huán)境下，植物表現(xiàn)出較低的氣孔導度，而對O3敏感性不同的植物其氣孔導度對O3的反應程度也不同。環(huán)境脅迫如干旱等能調(diào)控植物氣孔導度的大小，同時這也影響著O3對氣孔導度的作用。研究發(fā)現(xiàn)六倍體小麥對O3最為敏感，二倍體次之，而四倍體小麥的O3敏感性最小;與六倍體小麥相比，四倍體小麥對干旱相對敏感，但對O3卻表現(xiàn)出較高抗性。已有研究顯示干旱可降低氣孔導度，從而減少植物對O3的吸收量，并且不同基因型物種間可能存在一定差異。
　　

3、本研究主要是在野外設置的上部開口的生長箱(open-top chamber，OTC)內(nèi)進行。OTC內(nèi)設置對照(CF，[O3]＜5 ppb)和O3(+O3，[O3]＜80±5 ppb)兩個水平，并設置不同土壤含水量和施氮處理，對盆栽的三種不同染色體倍性的小麥在不同土壤含水量(H0，83％; H1，42％)和施氮（不施氮N0;施氮N1）的條件下，通過測定其形態(tài)指標、光合和熒光特性在不同處理下的差異，探討土壤水分、氮素及其互作對小麥O3敏感性

4、的影響。實驗材料為小麥及其近緣種:普通小麥(六倍體，T.aestivum L.)、圓錐小麥(四倍體，T.turgidum ssp.durum)和栽培一粒小麥(二倍體，T.monococcum)。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.普通小麥及其近緣物種對臭氧的響應及差異
　　 高濃度O3顯著降低小麥的PNsat和gs，并且存在顯著的種間差異。O3對普通小麥PNsat和gs(-10.15％，-27.14％)的影響大于栽培一粒(-8

5、.03％，-12.05％)和圓錐小麥(-4.79％，-9.51％)。而凈光合速率的降低引起干物質(zhì)積累下降，從而使小麥生長受到影響，降低小麥的地上(-16.67％)、地下(-32.67％)和總干物重，但增加其根冠比。與普通小麥相比，栽培一粒（二倍體）對O3的敏感性較小，圓錐小麥（四倍體）的O3抗性較大。而圓錐小麥和栽培一粒對O3表現(xiàn)出較低敏感性，原因在于其NPQ顯著增加，導致光合機構(gòu)受損程度減小，從而提高其抵御O3脅迫的能力，而普通小麥N

6、PQ增加不顯著，這就說明其光合系統(tǒng)的光保護機制受到了嚴重損害。因此，不同小麥種對O3敏感性存在一定的差異。
　　 2.干旱對普通小麥及其近緣物種臭氧敏感性的影響
　　 與正常供水相比，干旱顯著降低小麥PNsat、gs、地上、地下和總干重。干旱可降低氣孔導度，從而減少小麥的O3吸入量，但干旱導致物種對O3的反應存在顯著的種間差異。其中對圓錐小麥PNsat、gs、地上、地下和總干重的影響較顯著。因此與普通小麥相比，圓錐小麥和

7、栽培一粒的干旱抗性較小。干旱與O3互作降低PNsat、gs、Ci、Fm、Fv/Fm、 Yield，增加qP和NPQ，交互作用顯著降低圓錐小麥的PNsat和gs，卻明顯增加普通小麥和栽培一粒的qp和NPQ，這說明圓錐小麥光保護機制可能受到了嚴重的傷害。而與單獨O3處理相比，干旱導致小麥對O3的反應存在種間差異。干旱降低圓錐小麥的O3抗性，增加了栽培一粒的O3敏感性，卻明顯降低了普通小麥的O3敏感性。因此，水分脅迫可調(diào)控小麥的O3敏感性，并

8、存在一定的種間差異。
　　 3.氮素添加對普通小麥及其近緣物種臭氧敏感性的影響
　　 施氮對小麥PNsat、gs和干物質(zhì)的影響存在顯著的種間差異。施氮增加PNsat，其中對圓錐小麥和栽培一粒的影響較大。氮肥增加地上、地下和總干重，其中對圓錐小麥和栽培一粒的影響較大，且施氮對地下部的影響大于地上部。施氮與O3交互降低小麥的PNsat和gs，其中對普通小麥的影響較顯著，而對栽培一粒和圓錐小麥的影響不顯著。施氮與O3互作對地下

9、部的影響大于地上。而與單獨O3處理相比，施氮減少了O3對小麥光合、熒光、生物量的降低程度，其中對普通小麥的影響較明顯，而對圓錐和栽培一粒的影響很小。因此，增施氮肥可在很大程度上緩解O3對小麥光合、干物質(zhì)積累的影響，但也存在一定的種間差異。
　　 4.干旱與氮素交互對普通小麥及其近緣物種臭氧敏感性的影響
　　 與正常條件相比，干旱、施氮交互降低小麥的PNsat和gs，且存在顯著的種間差異，其中對圓錐小麥和栽培一粒的影響較顯

10、著，而對普通小麥的影響最小。降低地上、地下和總干重，其中對地上部的影響大于地下部。在高濃度O3環(huán)境下，與對照相比，干旱氮素交互降低PNsat、gs和干物質(zhì)積累，并存在顯著的種間差異，其中對普通小麥和栽培一粒的影響較顯著，而對圓錐小麥的影響最小。在干旱、施氮及O3交互條件下，與干旱相比，施氮加大其交互作用對小麥PNsat、gs、地上、地上和總干物重的降低程度，并存在顯著的種間差異，其中對栽培一粒的影響較顯著，對地下部的影響大于地上。而與施