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由于人类活动对臭氧层的破坏,使得到达地表的紫外B(UV-B,280-315nm)辐射增强,使其成为影响植物生长发育过程中的一个重要因子。而植株资源分配对于UV-B辐射增强的响应与种群的生存和进化有密切联系,因此揭示增强UV-B辐射对植株资源分配的影响非常重要。本文采用盆栽试验,通过分析增强UV-B辐射条件下,小麦、谷子各器官碳、氮、建成代价、生物量分配的变化,考察了增强UV-B辐射对C3、C4植物资源分配模式的影响,这在全球变化理论和农业实践上都有一定的意义。结果如下:
1.通过温室盆栽试验,初步研究了UV-B辐射对灌浆期小麦叶片黄酮类化合物含量日变化的影响。结果发现,UV-IB胁迫条件下,黄酮类化合物含量明显上升,而胁迫解除后,其含量下降,与对照组间差异逐渐减小。合成黄酮类化合物的关键性酶一苯丙氨酸解氨酶活性的变化也表现出大致相同的趋势。同时,UV-B辐射对小麦叶片净光合速率没有影响,但使其夜间呼吸速率显著加强。这些结果暗示,小麦在UV-B胁迫解除前后黄酮类化合物的持续波动可能是植物在UV-B辐射条件下光合能力未受影响,而生物量明显下降的一个重要原因。
2.温室、大田条件下,增强LV-B辐射改变小麦、谷子植物的C、N资源分配模式,其中植株各器官N含量在增强UV-B辐射处理下均有下降趋势,而各器官中C含量在大田与温室条件下表现不同,大田条件下增强UV-B辐射对两物种各器官C含量没有影响(P>0.05),而温室条件下,增强UV-B辐射使小麦茎和谷子茎、叶中C含量明显下降(P<0.05)。
3.大田条件下,UV-B辐射增强使小麦、谷子叶片建成代价显著增加(P<0.05)。温室条件下,UV-B辐射增强处理组中小麦叶片建成代价显著增加(P<0.05)。
4.温室、大田条件下,增强UV-B辐射改变C<,3>、C<,4>植物的生物量分配(P<0.05),其中增强UV-B辐射使小麦根部生物量比例增加,而谷子根重、穗重比例均增加。
5.温室、大田条件下,通过对小麦与谷子种群在增强的UV-B辐射强度下个体大小与异速生长变化模式的研究,初步得出以下结论:①UV-B辐射处理组与对照组相比株高和生物量极显著下降(P<0.01),并且其株高和生物量的频率分布均向左偏移。②增强的UV-B辐射使小麦、谷子株高和各部位生物量的Gini系数极显著增大(P<0.001)。③在增强UV-B辐射下,小麦和谷子株高一生物量之间仍表现为“简单异速生长关系”(P<0.05),但株高一生物量之间这种关系发生较大的偏离。结果表明增强UV-B辐射对植物个体影响不均一。