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中国环境科学 2017年第6期37卷 2305-2315页

作者：赵辉郑有飞魏莉关清黄昀曹嘉晨南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044 上杭县气象局福建上杭364200

通过开顶式气室(oTC),分析了oTC内主要气象因子(温度、光合有效辐射、水汽压差等)和大豆叶片气孔导度的变化特征.引进Javis气孔导度模型,进行参数本地化,同时根据o_3吸收通量模型,研究了大豆叶片气孔o_3吸收通量的变化,并计算了江苏省... 详细信息

通过开顶式气室(oTC),分析了oTC内主要气象因子(温度、光合有效辐射、水汽压差等)和大豆叶片气孔导度的变化特征.引进Javis气孔导度模型,进行参数本地化,同时根据o_3吸收通量模型,研究了大豆叶片气孔o_3吸收通量的变化,并计算了江苏省各市大豆气孔导度和o_3吸收通量的变化.结果表明:(1)利用修订后的Javis气孔导度模型对大豆叶片气孔导度的模拟效果较好,模型解释了实测气孔导度82%的变异性.(2)CK、100n L/L和150nL/L o_3浓度处理下大豆在整个o_3熏期的累积吸收通量分别为14.46mmol o_3/m^2、15.86mmol o_3/m^2和16.69mmol o_3/m^2.(3)江苏地区o_3浓度在大豆生长季期间呈现逐渐增加的趋势,其叶片平均气孔导度大小表现为前期>中期>后期的变化特点,在前期时段气孔o_3累积吸收通量最多.

关键词：气孔导度大豆 o3通量时空演变

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基于涡度相关法的麦田o_3干沉降及不同沉降通道分配的特征

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植物生态学报 2017年第6期41卷 670-682页

作者：徐静馨郑有飞麦博儒赵辉储仲芳黄积庆袁月中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室广州510080

近地层高浓度臭氧(o_3)会给植物的生长发育带来严重的负效应,而o_3本身难溶于水,主要通过干沉降方式沉降到陆地生态系统。该研究采用涡度相关法对冬小麦(Triticum aestivum)田主要生育期的o_3干沉降过程进行了观测,利用边界线技术和线... 详细信息

近地层高浓度臭氧(o_3)会给植物的生长发育带来严重的负效应,而o_3本身难溶于水,主要通过干沉降方式沉降到陆地生态系统。该研究采用涡度相关法对冬小麦(Triticum aestivum)田主要生育期的o_3干沉降过程进行了观测,利用边界线技术和线性相关法分别分析了o_3干沉降速率最大值(Vdmax)和太阳辐射(SR)、温度(T)、相对湿度(RH)及o_3干沉降速率(Vd)和摩擦速度(u*)的关系,并运用彭曼公式结合总初级生产力(GPP)估算不同o_3沉降通道的分配比例。研究结果表明:(1)观测期间30 min平均o_3浓度(Co_3)、o_3干沉降通量(Fo_3)、Vd分别为32.9 n L·L–1、–5.09 nmol·m–2·s–1、0.39 cm·s–1,Co_3、Fo_3、Vd的变化范围分别为16–58 n L·L–1、–2.9––11.7 nmol·m–2·s–1、0.17–0.63 cm·s–1,其中Fo_3和Co_3、Vd的关系并不是同步的。(2)初步推断出较强光照(SR≥400 W·m–2)、适宜的温度(T=18℃)以及较为湿润(RH>40%)的环境条件比较有利于o_3干沉降过程。其中Vdmax与SR呈增长关系(y=1.06–exp(–0.0094–x)),SR30x–0.106);当相对湿度较高时,白天的Vd随RH下降有下降趋势,而夜间的Vd随RH增加而上升,因此Vd可能随RH增大而增大,也可能随RH增大而减小。u*与Vd存在一定的线性正相关关系,但相关并不显著。(3)整个观测期平均气孔o_3沉降通道和非气孔o_3沉降通道占总o_3干沉降通量的分配比例分别是32%和68%;白天通过气孔o_3沉降通道和非气孔o_3沉降通道所沉降的o_3通量平均占总o_3干沉降通量的比例分别是42%和58%,其中叶面积指数和降雨均会影响气孔o_3沉降。

关键词：涡度相关法 o3干沉降 o3通量冬小麦田气孔o3沉降通道非气孔o3沉降通道

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臭氧胁迫下冬小麦的生理生长响应及通量模型的优化

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作者：印晓飞南京信息工程大学

学位级别：硕士

在最近的几十年中,人类活动加速大气成分的变化,大气中的氮氧化物和挥发性有机物大幅的增加,造成近地表大气中的臭氧浓度的快速增加,使大气中近地面03浓度的瞬时峰值达到100-200nl/L。课题组通过oTC大田试验、室内实验等手段,设置不同... 详细信息

在最近的几十年中,人类活动加速大气成分的变化,大气中的氮氧化物和挥发性有机物大幅的增加,造成近地表大气中的臭氧浓度的快速增加,使大气中近地面03浓度的瞬时峰值达到100-200nl/L。课题组通过oTC大田试验、室内实验等手段,设置不同的03浓度梯度,开展了数年的地表03增加对冬小麦生理生态效应的影响研究。本文基于三年的大田试验数据全面综合地分析了臭氧污染条件下冬小麦的生理活动特征及光响应机制,探讨了臭氧胁迫对冬小麦的光合生产及干物质累积的影响,研究基于冬小麦自身解毒机制的臭氧吸收通量的变化特征。从气孔吸收和非原质体解毒两个方面计算臭氧吸收通量,为提高臭氧评估的准确性奠定了基础,同时为研究麦田臭氧沉降气孔通道开辟了一个新的视角。主要结果如下： (1).根据冬小麦灌浆期测得的C02气孔导度、蒸腾速率和净光合速率的日变化数据可知,气孔在中午前后维持最大开度,各处理组气孔导度的最大值表现为：CK组>150ppb组>100ppb组。CK组净光合速率呈“双峰”型变化曲线,峰值分别出现在10：48和14：24前后,而在12：00之后出现明显的“午睡”现象。相比较而言,100ppb组和150ppb组则没有出现“午睡”现象。 (2).根据气孔限制分析,判断冬小麦光合速率降低的主要原因是气孔因素还是非气孔因素的两个可靠判断标准,是Ci和Ls的变化趋势：Ci降低和Ls升高表明气孔限制是主要原因;而Ci增高和Ls降低则表明是非气孔因素导致光合下降。 (3).植物叶片上的气孔导度的影响因素很多,包括光照、温度、C02浓度和叶片含水量,控制气孔开度的保卫细胞运动机制更加复杂。各影响因素所占比重相互消长,彼此相互影响。 (4).在光合速率和气孔导度对光强响应的实验中我们可以发现03对冬小麦的潜在最大光合能力和最大气孔导度都产生了显著的胁迫效应。随着生育期的进程,各处理组的最大光合速率均呈下降趋势,大小关系基本呈CK>100ppb>150ppb。光补偿点(LCP)与暗呼吸(Rd)之间具有很好的相关性。 (5).03可以加速冬小麦叶片的老化,减少光合作用的叶面积和光合时间,影响冬小麦干物质的积累。03胁迫明显抑制了冬小麦总干重的潜在最大累积量,且03浓度越大抑制作用越明显;03处理也同样会影响籽粒干重的累积,当03浓度达到一定程度时又会影响生物量在籽粒的分配。熏气初期03引起了冬小麦的光合生产的应激反应,100ppb组和150ppb组的生长速率高于CK组,此后臭氧损害光合系统致使生长速率低于CK组,且差异逐渐增大。 (6).植物自身的防御机制需要光合产物提供足够的原料,光能合成是植物解毒和自我修复的能量来源,可以将光合速率与臭氧吸收之间的比值对应于植物对臭氧的敏感性。从这个角度讲臭氧伤害阈值应是植物光合速率的函数。 (7).根据SoDA模型的计算,细胞壁厚度与细胞壁中ASC浓度是决定植物非原质体解毒能力的最主要的因素。此外,胞液中DHA的再生、细胞壁中ASC的补给速率、叶片整体ASC在细胞各组分中的分配、生物膜透性以及亚细胞中pH值等都对植物的解毒能力有至关重要重要的影响。

关键词：臭氧(o3) 气孔导度光合 ASC解毒 o3通量

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