模拟太阳辐射减弱对冬小麦光合荧光生理特性的影响研究

论文摘要

大气气溶胶是目前世界所关注的重大环境问题之一,大气气溶胶会通过直接或间接作用影响造成作物光合作用下降,导致作物减产。为进一步探明大气气溶胶所产生的太阳辐射减弱对农作物光合生理及荧光特性的影响机制,本研究采用完全随机分组的方法,在大田试验条件下,设置了（CK,自然光）、处理1（T1,15%自然光）、处理2（T2,20%自然光）,处理3（T3,40%自然光）和处理4（T4,60%自然光）五个不同太阳辐射减弱处理,对大田生长的冬小麦进行太阳辐射减弱处理,较为系统的研究了研究了太阳辐射减弱对冬小麦光合作用、荧光参数、营养物质及抗氧化体系的影响作用及其机制,为防治大气气溶胶及其产生的太阳辐射减弱对我国农业生产的影响提供科学依据。主要结果如下：（1）太阳辐射减弱显著增加了冬小麦光合色素的含量,增强光能的吸收,是作物对太阳辐射减弱的适应性反应,即通过提高叶绿素含量促进光能的吸收能力,弥补光能不足,尽量维持物质的正常代谢。同时冬小麦叶绿素a/b比值降低,降低幅度也随遮阴强度的增加而加大,表明其受到光抑制的可能性增大。另外增大了植物类胡萝卜素Car和叶黄素含量,延缓了冬小麦叶片的老化速度。（2）太阳辐射减弱显著降低了光合速率（Pn）。不同辐射减弱条件下冬小麦Pn日变化差异较大,日最高值表现为CK>60%自然光>40%自然光>20%自然光>15%自然光,其中CK呈双峰曲线变化,有明显的“午休”现象,其他各处理均呈单峰型曲线变化,“午休”现象不明显,但峰值出现时间滞后。相关分析表明,太阳辐射减弱是影响Pn日变化的主导因子,但其他因子也显著影响Pn。与CK相比,60%和40%自然光处理中光合有效辐射（PAR）、叶温（T1）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）与Pn均呈显著正相关,表明上述因子对Pn有正效应,Ci和Ls在上述两处理中与Pn呈显著负相关,但在20%和15%自然光处理中与Pn呈显著正相关,说明太阳辐射强度高于40%自然光时冬小麦叶片胞间二氧化碳浓度和气孔导度限制值对Pn有负效应,太阳辐射强度低于40%自然光时则为正效应。（3）太阳辐射减弱效应显著降低了Chla/Chlb和光合速率（Pn）。Fv/Fm、qP、Y（NO）、（1-qP）/NPQ及实际光量子效率（Yield）均随太阳辐射强度下降而呈现下降的趋势,而NPQ、Y（NPQ）和L （PFD）呈上升趋势。可见,太阳辐射减弱时冬小麦叶片会下调PSⅡ原初光化学反应的电子传递效率来适应光能不足的逆境胁迫（光化学猝灭系数qP的下降）,同时降低电子递体（PQ）的活性（量子效率Yield降低）,增加叶片热耗散,导致光合能力降低。（4）太阳辐射强度减弱抑制冬小麦叶片可溶性糖和可溶性蛋白的合成,增加作物总游离氨基酸的含量,冬小麦植株的代谢由碳代谢为主转向氮代谢为主,不利于冬小麦叶片内有机营养物质的合成与积累。同时抗氧化酶防御系统CAT、POD等保护酶活性降低,丙二醛含量降低,电导率下降,冬小麦植株体内抗氧化防御体系处于较低活性状态。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 缩略词表
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的意义和目的
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 地表太阳辐射减弱概况
• 1.2.2 地表太阳辐射减弱对农作物的影响研究状况
• 1.2.3 地表太阳辐射减弱对植物光合荧光参数的影响
• 1.2.4 叶绿素荧光技术在地表太阳辐射减弱对农作物影响中的应用
• 1.3 当前研究的不足之处
• 1.4 研究目标与内容
• 1.4.1 研究目标
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 材料和方法
• 2.1 研究资料
• 2.2 试验材料
• 2.2.1 试验场地
• 2.2.2 地表太阳辐射减弱的模拟
• 2.2.3 地表太阳辐射减弱的控制
• 2.3 测定方法
• 2.3.1 光合色素含量的测定
• 2.3.2 可溶性蛋白质含量测定
• 2.3.3 可溶性糖含量测定
• 2.3.4 总游离氨基酸含量测定
• 2.3.5 抗氧化酶活性及丙二醛（MDA）活性的测定
• 2.3.6 电导率测定
• 2.3.7 光合作用速率日变化及其相关参数的测定
• 2.3.8 叶绿素荧光参数的测定
• 2.4 数据分析
• 第三章 模拟太阳辐射减弱对冬小麦光合色素的影响
• 3.1 结果与分析
• 3.1.1 各处理叶片叶绿素a含量的变化
• 3.1.2 各处理叶片叶绿素b含量的变化
• 3.1.3 各处理叶片总叶绿素含量的变化
• 3.1.4 各处理叶片叶绿素a/b的变化
• 3.1.5 各处理叶片类胡萝卜素含量的变化
• 3.1.6 各处理叶片叶黄素含量的变化
• 3.2 讨论
• 3.2.1 对叶片光合作用色素的影响
• 3.2.2 对叶片能量耗散色素的影响
• 第四章 地表太阳辐射减弱对冬小麦叶片光合速率日变化的影响
• 4.1 结果与分析
• 4.1.1 对各处理冬小麦旗叶光合速率日变化的影响
• 4.1.2 对各处理冬小麦旗叶光合日变化相关参数的影响
• 4.1.3 光合速率与其他光合参数的相关系数
• 4.2 讨论
• 4.2.1 对光合作用的影响
• 4.2.2 对光合速率日变化机制的影响
• 第五章 地表太阳辐射减弱对冬小麦叶绿素荧光和气体交换的影响
• 5.1 结果与分析
• 5.1.1 太阳辐射减少对冬小麦灌浆期快速光曲线（RLC,自然光下测量）中相关参数的影响
• 5.1.2 太阳辐射减少对冬小麦灌浆期诱导曲线（IC,夜间暗适应后测量）达稳态时相关参数的影响
• 5.1.3 太阳辐射减少对冬小麦灌浆期气体交换的影响
• 5.2 讨论
• 第六章 地表太阳辐射减弱对冬小麦叶片营养物质和抗氧化体系的影响
• 6.1 结果与分析
• 6.1.1 各处理对冬小麦叶片可溶性糖的影响
• 6.1.2 各处理对冬小麦叶片可溶性蛋白的影响
• 6.1.3 各处理对冬小麦旗叶总游离氨基酸的影响
• 6.1.4 各处理对冬小麦旗叶POD和CAT活性的影响
• 6.1.5 各处理对冬小麦旗叶丙二醛和电导率含量的影响
• 6.2 讨论
• 6.2.1 对营养物质的影响
• 6.2.2 对抗氧化体系的影响
• 第七章 结论与讨论
• 7.1 地表太阳辐射减弱对冬小麦叶片光合色素的影响
• 7.2 地表太阳辐射减弱对冬小麦叶片光合速率日变化的影响
• 7.3 地表太阳辐射减弱对冬小麦叶片叶绿素荧光和气体交换的影响
• 7.4 地表太阳辐射减弱对冬小麦叶片营养物质和抗氧化体系的影响
• 研究的特色与创新之处
• 研究的不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介