太阳辐射减弱条件下冬小麦主产区O3胁迫效应的评估研究
  • 【摘要】

    近年来,大气气溶胶引起的太阳辐射减弱效应和大量化石燃料燃烧所造成的地表臭氧(O3)浓度增加引起了各国政府的广泛关注.到达地表太阳辐射降低,导致植物光合有效辐减少,因而造成农作物生长受阻;此外,不断上升的O3浓度对农作物的产量也产生了严重威胁,直接影响我国的粮食安全.因此,本文基于搭建两种不同强度的遮荫网,并结合大田开顶式气室(OTC)试验,设置了三个处理组:分别为100±9nL·L-1O3熏气结合... 展开>>近年来,大气气溶胶引起的太阳辐射减弱效应和大量化石燃料燃烧所造成的地表臭氧(O3)浓度增加引起了各国政府的广泛关注.到达地表太阳辐射降低,导致植物光合有效辐减少,因而造成农作物生长受阻;此外,不断上升的O3浓度对农作物的产量也产生了严重威胁,直接影响我国的粮食安全.因此,本文基于搭建两种不同强度的遮荫网,并结合大田开顶式气室(OTC)试验,设置了三个处理组:分别为100±9nL·L-1O3熏气结合60%±5%太阳辐射减弱处理组(T1).100±9nL·L-1O3熏气结合20%±5%太阳辐射减弱处理组(T2)和100±9nL·L-103熏气结合0%太阳辐射减弱处理组(CK).在大田试验基础上,利用修订后的JAVIS模型、O3通量模型并结合中尺度WRFV3.2模式和空气质量模式Model-3/CMAQ,建立了太阳辐射减弱条件下冬小麦主产区O3胁迫效应的评估方法,为预测未来气候变化条件下我国冬小麦面临的O3污染风险提供理论参考.主要结果如下:(1)60%、20%太阳辐射减弱后对大田环境因子均产生了影响,其中,8-16点的平均水汽压差、温度和湿度较CK相比分别下降了5.6℃、4.1℃、0.84kPa、0.74kPa和8.5%、7.2%.并由此设置了分别以日平均和8小时(8-16)平均两个情景模式.(2)太阳辐射减弱条件下O3胁迫对冬小麦在灌浆期气孔导度的日变化呈"单峰"型;O3胁迫对冬小麦在灌浆期气孔导度的日变化呈"双峰"型,表明其有"午睡现象",且太阳辐射减弱和O3胁迫对气孔导度的影响表现为协同作用.60%太阳辐射减弱条件下冬小麦的气孔导度在4个生育期均显著低于CK处理组(p<0.05),降幅为24%~64%;在4个生育期也均低于20%太阳辐射减弱,降幅为16%~26%,但差异均不显著.20%太阳辐射减弱条件下冬小麦的气孔导度在拔节和抽穗生育期均显著低于CK处理组(p<0.05),降幅为21%~53%;在扬花和灌浆期均低于CK处理组,降幅为8%~12%,但差异并不显著.(3)通过边界线技术,修订了太阳辐射减弱条件下03胁迫对冬小麦气孔导度模型中的环境胁迫函数中的参数,其中,VPD临界值小于其他实验结果;最低T和最适宜T的临界值均大于其他实验结果;PAR和PHEN参数值与其他实验结果基本相似.(4)利用3个处理组4个生育期的日气孔导度实测值与模拟值进行比较,模型实测值和模拟值的线性方程为:Y=0.94X+0.0094, R2=0.88,表明该模型模拟效果良好.(5)60%、20%、CK太阳辐射减弱处理组在整个03熏蒸时期的冬小麦03累积吸收通量分别为14.92、15.52、16.23mmol O3·m-2;并以此建立了60%、20%太阳辐射减弱条件下,03累积吸收通量与冬小麦干物质累积损失的关系分别为y=1.0-0.038x和y=1.0-0.022x,说明太阳辐射减弱在相同03胁迫(100±9nL.L-1)条件下,当03累积吸收通量增加10mmol O3/m2,与对照相比,60%、20%太阳辐射减弱条件下干物质累积损失分别为38.0%和22.0%.(6)60%太阳辐射减弱较CK冬小麦主产区干物质比,损失了近一半的干物质;20%太阳辐射减弱较0%太阳辐射减弱冬小麦主产区干物质比,损失了20%的干物质.60%太阳辐射减弱和03胁迫条件下冬小麦主产区的产量为3014.884万吨,损失产量为3476.21万吨;60%太阳辐射减弱和03胁迫条件下冬小麦主产区的产量为4362.81万吨,损失产量为2128.28万吨.60%太阳辐射减弱条件下和03胁迫条件下冬小麦主产区的产量是CK条件下的47%,损失高达53%;20%太阳辐射减弱和03胁迫条件下冬小麦主产区的产量是自然条件下的68%,损失达32%. 收起<<

  • 【作者】

    徐静馨 

  • 【学科专业】

    大气物理与大气环境

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    南京信息工程大学

  • 【导师姓名】

    郑有飞

  • 【学位年度】

    2012

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    太阳辐射减弱%冬小麦主产区%臭氧%Modles-3/CMAQ模式%气孔通量模型%评估