灰霾引起的太阳辐射变化对小麦干物质分配的影响
随着经济的快速发展，空气污染加剧，灰霾天气发生频率增加，导致到达地面的太阳总辐射减少，散射辐射比例增加，从而影响作物生长和粮食安全。本研究以宁麦 13为试验材料，采用农用PE膜进行遮荫处理，模拟不同程度灰霾天气条件对小麦地上部干物质分配的影响。试验结果表明与CK相比，中度灰霾处理条件下，小麦地上部各器官干物质分配指数与CK的差异不明显，而重度灰霾处理条件下，小麦叶的干物质分配指数升高达9.32%，茎的干物质分配指数降低达1.49%，穗的干物质分配指数也有所下降，最高达19.5%，综上说明灰霾对太阳辐射的影响会使得小麦地上部器官干物质向叶的分配指数上升，向茎的分配指数下降，最终还会导致向籽粒中分配的比例降低。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 试验材料与试验地点2
1.2 试验设计2
1.2.1 模拟灰霾程度的确定及覆盖材料的选择2
1.2.2 试验设计及田间管理2
1.3 项目测定和方法3
1.4 数据处理方法3
2 结果与分析3
2.1 灰霾引起的太阳辐射变化对叶分配的影响3
2.2 灰霾引起的太阳辐射变化对茎分配的影响4
2.3 灰霾引起的太阳辐射变化对穗分配的影响4
2.4 灰霾引起的太阳辐射变化对收获指数的影响4
3 讨论 5
致谢5
参考文献5
灰霾引起的太阳辐射变化对小麦干物质分配的影响
引言
随着经济的快速发展，工业化以及城市化进程逐步加快，化石燃料消耗量剧增，土地的利用情况也发生变化（由森林、草地向耕地以及由农林用地向城建和工业用地转变），导致地球空气污染加重，灰霾天气发生频率并逐渐增加[12]。作为地表能量的直接来源的太阳辐射，也会受到灰霾天气的影响。未来在没有经济可行的可再生能源或替代能源的情况下，化石燃料消耗和土地利用方式改变仍将继续增加和加快，从而使我国灰霾问题持续加重。由于灰霾天气影响范围大，持续时间久，并且在我国经济发达的作物高产地区（长江中下游
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
、华北和华南）发生的频率更高，强度更大[35]，其对我国作物生产的影响可能不小于其它类型的极端天气事件（如高温、干旱、冷害和冻害等），从而直接威胁到我国的粮食安全。
灰霾天气是指大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使能见度小于10 km ,空气普遍有混浊现象的天气状况。其本质是与光化学污染相关联的细粒子气溶胶污染 [6]。太阳辐射是农业生态系统的能量源泉，是作物生长发育的基础。作物依靠太阳辐射供的能量进行光合作用，将水和CO2转化成其生长所需的有机物，进而完成生长发育。灰霾会导致到达地面的太阳辐射减少。1961?2009的近50年间，我国太阳辐射总量总体呈下降趋势[7]，太阳辐射强度减少一方面导致作物叶片光合速率下降、干物质积累量（生物量）减少；另一方面，在太阳辐射减弱的条件下，作物生物量中分配给叶片的比例增加，而分配给籽粒的比例降低，进而导致作物产量下降。灰霾在导致到达地面的太阳辐射减弱的同时，大气气溶胶厚度增加会与太阳直射光相互作用，增加到达地表的太阳辐射的散射次数，增长太阳辐射在大气中传输的距离，增加吸收物质对太阳辐射的吸收，从而提高了散射辐射在总辐射中的比例[8]。由于超过光饱和点的光能，不但使得植物无法将其利用，还会带来光抑制等危害，而从天空各个方向而来的散射辐射使得太阳辐射在冠层中的分布更加均匀，有利于降低群体中低于光补偿点的叶面积比例，同时显著提高了位于光响应曲线线性部分的叶面积比例，从而改变了冠层上部叶片的光强分布和光合速率，进而提高作物群体的光合速率[910]。因而，太阳总辐射强度在一定范围内降低时，散射辐射比例的增加能够显著提高水稻群体的光合速率，抵消太阳总辐射变化对作物生产力的部分影响，即散射辐射具有“肥料效应”[11]。
小麦是我国最重要的粮食作物之一。随着我国人口的不断增加，小麦产量水平的高低直接影响了我国的粮食安全和社会稳定，对我国社会和经济的可持续发展战略具有重要意义，而目前灰霾造成太阳辐射减弱影响了小麦干物质的分配，对小麦的生产极为不利。本文利用农用PE膜来模拟不同程度的灰霾，以研究不同程度灰霾天气条件对小麦地上部干物质分配的影响，为建立灰霾导致的太阳辐射变化对小麦干物质分配的影响模拟模型提供试验数据支持，进而为保障我国粮食安全和制定节能减排的政策与策略提供重要科学依据。
1 材料与方法
1．1 试验材料与试验地点
试验于2015年以小麦（宁麦13）为研究对象，在江苏省农业科学院试验田（32.03oN，118.87oE）进行。
1．2 试验设计
1．2．1 模拟灰霾程度的确定及覆盖材料的选择
根据长江三角洲地区上海站点（2012年11月–2013年6月）的空气质量指数（AQI，air quality index）及其相对应的来源于中国气象局总辐射和散射辐射比例的观测值之间的关系，确定模拟不同程度灰霾下的辐射条件（表1）。
表1 空气质量等级与总辐射、散射辐射比例的关系
Table 1 The relationship between air quality and changes of radiation
空气质量等级（AQI）
总辐射下降比例
散射辐射比例
优良（0100）
0
≤50
轻度污染（101150）
11 21
51 59
中度污染（151200）
22 32
60 68
重度污染（201300）
33 54
69 87
1．2．2 试验设计及田间管理
从小麦拔节期开始至收获期用PE农用膜在2m高度处平行于地面遮荫（仅顶部遮荫，四周不遮荫），用以模拟灰霾天气；设3个处理（CK、T1：膜厚度0.12mm，一层膜、T2：膜厚度0.12mm，三层膜）（表2），每处理设3个重复，共9个小区。每个小区面积为4*5 m2，采用随机区组设计，全田面积855m2。
表2 模拟灰霾等级
Table 2 The simulation of haze level
处理
总辐射下降比/%
散射辐射比例/%
相对模拟灰霾程度
2015
CK
0.61
50.25
无灰霾
T1
15.06
61.81
中度灰霾
T2
25.93
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 试验材料与试验地点2
1.2 试验设计2
1.2.1 模拟灰霾程度的确定及覆盖材料的选择2
1.2.2 试验设计及田间管理2
1.3 项目测定和方法3
1.4 数据处理方法3
2 结果与分析3
2.1 灰霾引起的太阳辐射变化对叶分配的影响3
2.2 灰霾引起的太阳辐射变化对茎分配的影响4
2.3 灰霾引起的太阳辐射变化对穗分配的影响4
2.4 灰霾引起的太阳辐射变化对收获指数的影响4
3 讨论 5
致谢5
参考文献5
灰霾引起的太阳辐射变化对小麦干物质分配的影响
引言
随着经济的快速发展，工业化以及城市化进程逐步加快，化石燃料消耗量剧增，土地的利用情况也发生变化（由森林、草地向耕地以及由农林用地向城建和工业用地转变），导致地球空气污染加重，灰霾天气发生频率并逐渐增加[12]。作为地表能量的直接来源的太阳辐射，也会受到灰霾天气的影响。未来在没有经济可行的可再生能源或替代能源的情况下，化石燃料消耗和土地利用方式改变仍将继续增加和加快，从而使我国灰霾问题持续加重。由于灰霾天气影响范围大，持续时间久，并且在我国经济发达的作物高产地区（长江中下游
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、华北和华南）发生的频率更高，强度更大[35]，其对我国作物生产的影响可能不小于其它类型的极端天气事件（如高温、干旱、冷害和冻害等），从而直接威胁到我国的粮食安全。
灰霾天气是指大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使能见度小于10 km ,空气普遍有混浊现象的天气状况。其本质是与光化学污染相关联的细粒子气溶胶污染 [6]。太阳辐射是农业生态系统的能量源泉，是作物生长发育的基础。作物依靠太阳辐射供的能量进行光合作用，将水和CO2转化成其生长所需的有机物，进而完成生长发育。灰霾会导致到达地面的太阳辐射减少。1961?2009的近50年间，我国太阳辐射总量总体呈下降趋势[7]，太阳辐射强度减少一方面导致作物叶片光合速率下降、干物质积累量（生物量）减少；另一方面，在太阳辐射减弱的条件下，作物生物量中分配给叶片的比例增加，而分配给籽粒的比例降低，进而导致作物产量下降。灰霾在导致到达地面的太阳辐射减弱的同时，大气气溶胶厚度增加会与太阳直射光相互作用，增加到达地表的太阳辐射的散射次数，增长太阳辐射在大气中传输的距离，增加吸收物质对太阳辐射的吸收，从而提高了散射辐射在总辐射中的比例[8]。由于超过光饱和点的光能，不但使得植物无法将其利用，还会带来光抑制等危害，而从天空各个方向而来的散射辐射使得太阳辐射在冠层中的分布更加均匀，有利于降低群体中低于光补偿点的叶面积比例，同时显著提高了位于光响应曲线线性部分的叶面积比例，从而改变了冠层上部叶片的光强分布和光合速率，进而提高作物群体的光合速率[910]。因而，太阳总辐射强度在一定范围内降低时，散射辐射比例的增加能够显著提高水稻群体的光合速率，抵消太阳总辐射变化对作物生产力的部分影响，即散射辐射具有“肥料效应”[11]。
小麦是我国最重要的粮食作物之一。随着我国人口的不断增加，小麦产量水平的高低直接影响了我国的粮食安全和社会稳定，对我国社会和经济的可持续发展战略具有重要意义，而目前灰霾造成太阳辐射减弱影响了小麦干物质的分配，对小麦的生产极为不利。本文利用农用PE膜来模拟不同程度的灰霾，以研究不同程度灰霾天气条件对小麦地上部干物质分配的影响，为建立灰霾导致的太阳辐射变化对小麦干物质分配的影响模拟模型提供试验数据支持，进而为保障我国粮食安全和制定节能减排的政策与策略提供重要科学依据。
1 材料与方法
1．1 试验材料与试验地点
试验于2015年以小麦（宁麦13）为研究对象，在江苏省农业科学院试验田（32.03oN，118.87oE）进行。
1．2 试验设计
1．2．1 模拟灰霾程度的确定及覆盖材料的选择
根据长江三角洲地区上海站点（2012年11月–2013年6月）的空气质量指数（AQI，air quality index）及其相对应的来源于中国气象局总辐射和散射辐射比例的观测值之间的关系，确定模拟不同程度灰霾下的辐射条件（表1）。
表1 空气质量等级与总辐射、散射辐射比例的关系
Table 1 The relationship between air quality and changes of radiation
空气质量等级（AQI）
总辐射下降比例
散射辐射比例
优良（0100）
0
≤50
轻度污染（101150）
11 21
51 59
中度污染（151200）
22 32
60 68
重度污染（201300）
33 54
69 87
1．2．2 试验设计及田间管理
从小麦拔节期开始至收获期用PE农用膜在2m高度处平行于地面遮荫（仅顶部遮荫，四周不遮荫），用以模拟灰霾天气；设3个处理（CK、T1：膜厚度0.12mm，一层膜、T2：膜厚度0.12mm，三层膜）（表2），每处理设3个重复，共9个小区。每个小区面积为4*5 m2，采用随机区组设计，全田面积855m2。
表2 模拟灰霾等级
Table 2 The simulation of haze level
处理
总辐射下降比/%
散射辐射比例/%
相对模拟灰霾程度
2015
CK
0.61
50.25
无灰霾
T1
15.06
61.81
中度灰霾
T2
25.93
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