模拟酸雨对冬小麦光合生理特性及产量的影响研究

摘要

酸雨是目前世界所关注的重大环境问题之一，酸雨可造成作物光合作用下降，导致作物减产。为进一步探明酸雨胁迫对农作物光合生理及产量的影响机制，本研究采用随机分组方法，在大田试验条件下，设置了pH1.5、2.5、3.5、4.5、5.6(CK)五个不同酸度小组，对大田生长的冬小麦喷洒模拟酸雨，较为系统的研究了模拟酸雨对冬小麦光合作用、生长发育、产量的影响作用及其机制，并利用试验数据建立最优剂量-响应关系模型，估算酸雨胁迫对江苏省冬小麦造成的损失，为防治酸雨对我国农业生产的影响提供科学依据。主要结果如下：
　　 (1)在酸雨影响下，冬小麦叶片光合色素含量降低，当酸雨pH≤3.5时影响较明显；酸雨胁迫会抑制冬小麦叶片光合能力，其中净光合速率Pn、最大光合速率Pm、气孔导度Gs、蒸腾速率Tr、表观量子产额AQY呈下降趋势，但pH4.5酸雨胁迫对冬小麦成熟期部分光合能力参数(Pn、Tr、AQY)有一定促进作用；酸雨胁迫下，小麦叶片PSⅡ实际光化学效率Yield、电子传递速率ETR、Fv/Fm、光化学淬灭系数qP、非光化学猝灭系数NPQ下降；酸性较弱的酸雨处理组对冬小麦株高、叶面积、比叶重等有一定促进作用，而酸性较强处理组则对冬小麦生长发育表现出明显的抑制作用；酸雨的施加使得冬小麦有效穗数和千粒重下降，其中穗重受影响程度最大，每穗颗粒数、结实率和小穗数变化规律与穗重相似，且敏感程度与酸雨酸性呈正比。酸雨使冬小麦光合活性降下，光合系统受到损害，抗氧化系统收到损伤，荧光参数受到影响，从而使光合能力减弱，生长发育受抑，导致减产。
　　 (2)在小麦抽穗期，酸性较弱pH4.5、5.6处理组的叶片光合速率降低主要受气孔因素限制；而酸性较强的pH3.5、2.5、1.5酸雨处理组影响下叶片净光合速率降低主要受非气孔因素限制；酸雨胁迫下冬小麦叶片光合作用的下降进程先于叶绿素含量下降，前者对酸雨敏感性高于后者，此时光合作用降低不能简单理解为叶绿素下降所致。酸雨胁迫下冬小麦叶片光合作用和叶绿素的下降不存在严格的偶联效应。
　　 (3)成熟期冬小麦受处理组各参数变幅最大(Pn、Pm、Ci、Tr、AQY)；灌浆期和成熟期内冬小麦叶片Yield、ETR、Fv/Fm受酸雨影响较大，受酸雨的影响也更敏感；冬小麦叶片ABS/CS≌Fo、TRo/CS、Eto/CS、Dio/CS显著减小，灌浆期最为敏感。灌浆期和成熟期是冬小麦籽粒成熟的重要时期，冬小麦各光合参数在灌浆期和成熟期对酸雨的影响更为敏感。
　　 (4)根据最优剂量-响应关系模型模拟结果显示，随着酸雨酸度的增大，江苏省小麦减产量呈上升趋势，说明酸雨对江苏省小麦产量造成了损失。

目录

文摘

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论文说明：缩略词表

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第一章 绪论

1.1研究的目的和意义

1.2国内外研究进展

1.2.1酸雨概况

1.2.2酸雨胁迫对作物叶绿素含量的影响

1.2.3酸雨胁迫对植物光合荧光参数的影响

1.2.4酸雨胁迫对作物抗氧化系统的影响

1.2.5酸雨胁迫对作物生长和产量的影响

1.3当前研究中存在的不足之处

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研究对象

2.2.1试验场地

2.2.2模拟酸雨的配置

2.2.3模拟酸雨的喷洒

2.3材料与方法

2.3.1叶绿素与类胡萝卜素含量的测定

2.3.2相同PAR强度下光合作用参数的测定

2.3.3过氧化氢酶活性(CAT)及丙二醛(MDA)活性的测定

2.3.4叶绿素荧光参数的测定

2.3.5 JIP参数的测定

2.3.6生长指标的测定

2.3.7产量指标测定方法

2.4数据分析

第三章 模拟酸雨对冬小麦光合作用的影响

3.1结果与分析

3.1.1对光合色素的影响

3.1.2对类胡萝卜素的影响

3.1.3对冬小麦不同生长期气体交换参数影响

3.1.4对冬小麦不同生长期光响应参数的影响

3.1.5对冬小麦灌浆期叶片膜脂过氧化及膜保护系统的影响

3.2讨论

3.2.1对光合色素的影响

3.2.2对叶片光合机制的影响

3.2.3对抗氧化系统的影响

第四章 模拟酸雨对冬小麦叶绿素荧光特性的影响

4.1结果与分析

4.1.1对冬小麦叶绿素荧光参数的影响

4.1.2对冬小麦不同生长期JIP参数的影响

4.1.3对冬小麦不同生长期荧光参数的影响

4.2讨论

4.2.1对冬小麦不同生长期荧光参数的影响

4.2.2对JIP参数的影响

第五章 模拟酸雨对冬小麦生长和产量的影响

5.1模拟酸雨对冬小麦生长参数的影响

5.1.1模拟酸雨对冬小麦株高的影响

5.1.2模拟酸雨对冬小麦叶面积的影响

5.1.3模拟酸雨对冬小麦比叶重

5.2对产量及其构成要素的影响

5.2.1模拟酸雨对冬小麦生物量的影响

5.2.2模拟酸雨对冬小麦产量的影响

5.3讨论

5.3.1酸雨对冬小麦生长的影响

5.3.2酸雨对冬小麦产量的影响

第六章 酸雨对小麦产量影响评估

6.1材料与方法

6.1.1资料来源

6.1.2模型的建立于选取

6.1.3冬小麦产量损失的推算

6.2讨论与结论

第七章 结论与讨论

7.1本文的主要结论

7.1.1模拟酸雨使冬小麦光合作用下降

7.1.2模拟酸雨使冬小麦部分荧光参数受影响

7.1.3模拟酸雨使冬小麦生长发育受抑制导致减产

7.1.4酸雨使江苏省小麦产量下降

7.2研究的特色和创新之处

7.3研究的不足和展望

参考文献

致谢