论文总字数：19246字

目 录

1前言 3

1.1气候变化背景下的太阳辐射变化 3

1.2散射辐射比例增加对小麦衰老特性的影响 3

2 材料与方法 5

2.1 试验设计 5

2.2测定方法 6

2.3 数据分析 8

3 结果分析 8

3.1不同遮荫处理对叶绿素含量的影响 8

3.2不同遮阴处理下对SOD活性的影响 10

3.3不同遮阴处理下对POD活性的影响 11

3.4不同遮阴处理下对CAT活性的影响 12

3.5不同遮阴处理下对MDA含量的影响 13

3.6不同遮阴处理下对可溶性蛋白含量的影响 14

4讨论 15

5结论 16

参考文献 17

致 谢 19

散射辐射比例增加对冬小麦衰老特性的影响

华梦飞

，China

Abstract：Global solar radiation have been reducing since the industrialization, at the same time, the diffuse radiation is on the rise,Solar radiation has a series of physiological and biochemical processes effect on the wheat.This research set up four different shade(Shade intensity,diffuse radiation ratio) in Nanjing:T1(14.10%,31.09%), T2(14.42%,39.98%), T3(21.31%,72.31%)and CK(No shade).Determining SOD, POD, CAT activity and soluble protein,MDA and chlorophyll content of the winter wheat flag leaf during different periods after flowering.The results show that: shading can make SOD, POD, CAT activity and soluble protein, chlorophyll a and chlorophyll b, chlorophyll content increasing,MDA content is lower,senescence of winter wheat is slow.The T2 treatment can delay senescence significantly, T1 treatment is the most insignificantly.T2 treatment in SOD, CAT activity and MDA content have no significant difference with CK in 14 days after flowering,In 28 days after flowering, SOD and CAT activity was significantly higher than that of CK,MDA content was significantly lower than that of CK.CAT activity of T1 treatment and POD activity of T3 treatment in 28 days after flowering is significantly higher than CK. The result showed that increased diffuse radiation could delay the senescence of Winter Wheat Leaves under the shading condition.the effect is obvious in 14 days after flowering.

Key word: winter wheat; scattered radiation; shade; flag leaf; aging.

1前言

1.1气候变化背景下的太阳辐射变化

随着工业的发展，全球温室气体排放量急剧上升，使大气中气溶胶含量增加，到2100年，大气中气溶胶含量将增加36%，大气气溶胶会阻碍太阳直接辐射，对太阳辐射造成散射作用，使得散射辐射比例增加^[1]。太阳辐射是植物光合作用的能量来源。近年来，全球的太阳辐射呈现降低的趋势，散射辐射比例在不断升高^[2]。研究表明，排除云层厚度等的影响，除西藏西南部以外，近30年来中国的大部分地区的太阳直接辐射和总辐射能减弱，青海、贵州、四川、甘肃和长江中游地区最为明显。吴其重等^[3]研究表明，我国的太阳总辐射呈现西高东低的特征，西部地区总辐射都高于6000MJ·m^-2，而我国东部的太阳辐射华北最高，近年来我国的太阳总辐射不断地减弱。且近年来大气气溶胶含量增加，因而使得到达地面的太阳总辐射减弱，而到达地面的太阳辐射由直接辐射和散射辐射组成，大气气溶胶主要阻碍了太阳直接辐射，但散射辐射变化不明显，因而太阳散射辐射比例增强^[4]。研究表明，我国的散射辐射东南部地区要高于西北地区，散射辐射高达700kWh·m^-2，这主要是由于东南地区工业较发达，大气气溶胶含量较高所致。在上海至四川盆地这一区域的散射辐射为高值区，平均达到900kWh·m^-2，而西藏、新疆等西部地区空气洁净，因而散射辐射比例较小。散射辐射在地表的分布比较均匀，可以在一定程度上提高作物的光能利用率^[5]，这将对农业生产产生重要影响。

1.2散射辐射比例增加对小麦衰老特性的影响

植物衰老的实质机理是植物体内各种生理过程所产生的自由基在植物体内发生对植物器官、组织和生物膜造成损伤的氧化反应，产生的损伤逐渐积累就是植物衰老的过程，当损伤达到一定程度，植物体就会死亡。植物体内的抗氧化酶类(SOD、POD、CAT)可以抑制植物体内的氧化反应，从而有延缓植物衰老的作用。但是随着植物的衰老进程，其体内的抗氧化酶活性也在不断降低，因此抗氧化酶类的活性也作为衡量小麦衰老的指标之一^[6-11]。遮荫可以使小麦体内的SOD含量显著提高，所以由此可知，遮荫的条件下可以大大延缓小麦的衰老。25%遮荫会增强小麦叶片POD酶的活性，但是增强的效果不明显；但是50%和90%的遮荫则强烈抑制了POD酶的活性^[12]。不论是否遮荫处理，冬小麦CAT和POD随时间的变化趋势相似，都表现为先逐渐升高，然后又逐渐降低的趋势，而小麦在雨养栽培的条件下，旗叶的CAT活性在灌浆前期明显提高了，而在灌浆后期CAT活性降低。研究表明，莱阳矮樱桃的CAT活性随着光照强度的减弱而下降，而POD的活性和丙二醛的含量却处于上升状态，这与小麦表现出相同的结果^[13]。轻度弱光条件下，苹果的POD的活性会增强，且光照强度越弱，POD的活性越低，但CAT的活性会增强^[14]，这与小麦的特性是一致的。黄檗幼苗经过遮荫处理，在处理后期CAT活性随光照强度减弱而降低，这与小麦相同，但是在遮荫处理初期POD的活性较低，这与小麦表现不同^[15]。弱光条件下黄瓜幼苗的CAT和POD活性会升高。从研究结果可以得出，适当地遮荫可以有效增加抗氧化酶活性，对提高植物机体防御机制的抗逆性有利。

植物在衰老的过程中，叶片中的光合色素及叶绿素钝化分解，且分解速度大于类胡萝卜素的分解速度，导致叶片变黄。同时细胞中叶绿体的数目会下降到最大值的20%，对其光合能力的影响最为明显^[16]。遮荫对叶绿素含量影响的研究结果不一，在不同时期遮荫叶绿素含量变化是不一样的。黄卫东等^[13]在对矮樱桃的研究中，通过遮荫处理发现，11%遮荫程度下叶绿素a和叶绿素b的变化显著，遮荫后7天叶绿素a比对照高了约11.3%，叶绿素b比对照高了约49.1%。郭翠花等^[17]的研究表明,在小麦开花后遮阴小麦的叶绿素a和叶绿素b的含量会有所增加，且是叶绿素b的变化要大于叶绿素a，这与黄卫东等^[13]的结果是一致的，在遮光率为20%、50%和80%下随着光照强度减弱变化越明显。 周志国等^[18]对棉花研究则认为苗期遮荫能使植物基部叶位叶片叶绿素的含量降低，原因是遮荫导致叶片光合能力下降，使得叶片叶绿体数减少，从而叶绿素含量降低。牟会荣等^[19]通过遮荫对小麦旗叶光合特性的研究得出在灌浆前中期，遮荫较耐阴的品种旗叶叶绿素含量影响不大，而不耐阴品种叶绿素含量有所下降；到了灌浆后期，遮荫显著的提高了叶绿素含量。这是由于遮荫延缓了叶片衰老所致。因此我们发现，在小麦开花后遮阴，因遮阴延缓了叶片的衰老，叶绿素含量会远大于对照，因此我们将叶绿素含量和酶活性结合在一起来衡量叶片衰老程度。

此外，植物体在弱光、低温等各种胁迫和逆境条件下都会产生丙二醛^[20]。遮荫条件下丙二醛的含量比非遮荫条件下要低，并且在遮荫初期丙二醛的上升程度更加明显^[21]。周艳虹^[22]等研究发现，黄瓜在弱光条件下，其体内MDA含量会大量上升。陈俊意等^[23]在对青蒿的研究中发现，遮光会使叶片中MDA含量上升。而对小麦花后遮荫处理旗叶中MDA含量的变化还有待研究。而在对小麦旗叶的可溶性蛋白的研究中发现，遮荫条件下旗叶中的可溶性蛋白含量比非遮荫条件下的要高，但随着小麦叶龄的增加，叶片中的可溶性蛋白含量不断降低，到生理成熟期下降幅度进一步增大^[24]。因此我们常把MDA和可溶性蛋白含量与抗氧化酶结合在一起研究植物的衰老状况。

虽然目前对遮荫条件下小麦衰老的研究很多，但大部分都是研究太阳辐射减弱对小麦衰老的影响，而散射辐射增强对小麦衰老的影响鲜有研究。太阳辐射是作物光合作用的能量来源，是作物产量的决定因素。在全球气候变化的背景下，到达地球表面的太阳总辐射显著减弱，而散射辐射却有增强的趋势^[3-5]。小麦是我国的主要粮食之一，太阳辐射总量及其组分的变化将直接影响小麦的生长发育和产量。 小麦产量的高低很大程度上取决于小麦叶片的光合能力，而叶片的衰老状态和抗氧化酶活性是维持叶片光合活性的重要保障。因此，探究在太阳辐射总量减弱和散射辐射增强情况下小麦叶片衰老特性的变化，可为揭示小麦产量的变化原因提供重要的理论依据。

2 材料与方法

2.1 试验设计

本实验于2015年11月-2016年5月在江苏省南京市农业气象试验站(32.2°N ，118.7°E)进行。该实验站所在地区年最高气温39.7°C，最低气温-13.1°C，年平均温度15.6°C，年平均降水量约1100mm，平均日照时数约1900h。

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