| 沈新智,吴荣军,徐彦森,尚博,冯燕茹,冯兆忠.土壤水分亏缺加剧了冬小麦光合作用的臭氧伤害效应[J].农业环境科学学报,2025,44(4):880-889. |
| 土壤水分亏缺加剧了冬小麦光合作用的臭氧伤害效应 |
| Soil moisture deficit exacerbates the ozone-damaging effect of photosynthesis in winter wheat |
| 投稿时间：2024-10-13 |
| DOI：10.11654/jaes.2024-0875 |
| 中文关键词: 臭氧 土壤水分亏缺 冬小麦 光合作用 交互作用 |
| 英文关键词: ozone soil moisture deficit winter wheat photosynthesis interaction |
| 基金项目:国家自然科学基金项目（42275129） |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 沈新智 | 南京信息工程大学生态与应用气象学院, 南京 210044 | | | 吴荣军 | 南京信息工程大学生态与应用气象学院, 南京 210044
中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室, 南京 210044 | wurj@nuist.edu.cn | | 徐彦森 | 南京信息工程大学生态与应用气象学院, 南京 210044
中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室, 南京 210044 | | | 尚博 | 南京信息工程大学生态与应用气象学院, 南京 210044
中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室, 南京 210044 | | | 冯燕茹 | 南京信息工程大学生态与应用气象学院, 南京 210044
中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室, 南京 210044 | | | 冯兆忠 | 南京信息工程大学生态与应用气象学院, 南京 210044
中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室, 南京 210044 | |
|
| 摘要点击次数: 286 |
| 全文下载次数: 372 |
| 中文摘要: |
| 为探究气候变化背景下地表臭氧（O3）污染与土壤水分亏缺对冬小麦光合生理的复合作用机制，本研究依托 O3-FACE平台，设置了 O3暴露和水分处理各 2个水平的 4个处理组（ACK：环境 O3+水分对照；AWS：环境 O3+水分胁迫；ECK：升高 O3+水分对照；EWS：升高O3+水分胁迫），开展土壤水分亏缺和O3胁迫单独及复合作用对冬小麦光合生理指标影响的大田试验研究，并探讨其影响机制。结果表明：灌浆期开始，相比于ACK，AWS使冬小麦饱和光合速率（Asat）、叶片气孔导度（gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、表观电子转移速率（ETR）、叶绿素相对含量（Chl）和总抗氧化能力（TAC）分别下降了 23.7%~44.7%、30.1%~56.3%、8.0%、27.3%~30.3%、14.9~18.7%、29.2%，叶片丙二醛（MDA）含量升高 23.3%；相比于 ECK，EWS 分别下降了 17.4%~66.4%（Asat）、49.8%~50.3%（gs）、1.3%（Ci）、 29.7%~44.9%（ETR）、22.1%~37.7%（Chl）、26.2%（TAC），MDA含量升高32.7%；而相比于ACK，EWS变化幅度最大，分别为 53.4%~78.2%（Asat）、63.5%~75.5%（gs）、9.9%（Ci）、32.7%~56.9%（ETR）、36.6%~73.1%（Chl）、47.0%（TAC），MDA 含量升高68.1%。同时，统计分析表明，土壤水分亏缺和O3胁迫对Asat、gs、Ci、Chl、TAC、MDA存在显著的交互效应。研究表明，土壤水分亏缺加剧了O3对冬小麦的伤害效应，其影响机制为土壤水分亏缺降低了gs和Chl，从而导致碳同化物不足，影响植物抗氧化系统功能，进而加剧O3胁迫导致的叶片膜质过氧化并显著降低Asat。 |
| 英文摘要: |
| The study aim to investigate the mechanism underlying the combined effect of surface ozone（O3）pollution and soil moisture （SM）deficit on photosynthetic physiology of winter wheat. Using the O3-FACE system, four treatment groups were established with two levels of O3 exposure and two levels of water treatment：ACK（ambient O3 + water control）, AWS（ambient O3 +water stress）, ECK（elevated O3 + water control）, and EWS（elevated O3 + water stress）. Field experiment were conducted to investigated the individual and combined impacts of SM deficit and O3 stress photosynthetic physiological parameters of winter wheat, and to elucidate the underlying mechanism. The results showed that from the onset of the grain-filling period, compared to the ACK, the AWS treatment led to reductions of the lightsaturated rate of CO2 assimilation（Asat）, leaf stomatal conductance（gs）, intercellular carbon dioxide concentration（Ci）, electron transfer rate （ETR）, chlorophyll content（Chl）, and total antioxidant capacity（TAC）of winter wheat by 23.7%-44.7%, 30.1%-56.3%, 8.0%, 27.3%- 30.3%, 14.9%-18.7%, and 29.2%, while malondialdehyde（MDA）levels increased by 23.3%. In comparison to the ECK, EWS treatment resulted in a more severe decline in Asat（17.4%-66.4%）, gs （49.8%-50.3%）, Ci（1.3%）, ETR（29.7%-44.9%）, Chl（22.1%-37.7%）, and TAC（26.2%）, with a 32.7% increase in MDA. The most pronounced changes were observed in the EWS group compared to ACK, where Asat, gs, Ci, ETR, Chl and TAC were reduced by 53.4%-78.2%, 63.5%-75.5%, 9.9%, 32.7%-56.9%, 36.6%-73.1%, and 47.0%, respectively, while MDA levels increased by 68.1%. Statistical analysis revealed significant interaction effects between SM deficit and O3 stress on Asat, gs, Ci, Chl, TAC, MDA. In conclusion, soil moisture deficit exacerbates the detrimental effects of O3 on photosynthesis in winter wheat. The underlying mechanism involves a reduction in leaf gs and Chl due to SM deficit, leading to insufficient carbon assimilation and impairing the antioxidant system, which, in turn, amplifies lipid peroxidation induced O3 stress and results in a significant decline in Asat. |
| HTML
查看全文
查看/发表评论 下载PDF阅读器 |
|
|
|
