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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

1．选题的目的和意义1.1研究意义 草莓是一种营养价值和经济价值均较高的小浆果，因其色、香、味俱佳，深受消费者青睐。近年来，我国草莓生产发展迅速，全国草莓栽培面积已超过60000 hm²，其中设施栽培面积达40000 hm²，居世界首位。但是，在草莓面积增加的同时，产量和效益并未同步增长。尤其在设施栽培中经常遇到阴雨寡照、雾霾等不利环境因素的影响，就前者来说，2012年早春浙江省出现持续罕见的阴雨寡照天气，多个站点的降雨量、阴雨天日数位居历史同期最大，而光照最少，恶劣天气给全省大棚草莓生产带来较大影响，导致灰霉病严重发生，畸形果多，品质下降，减产30%～50%，效益下降30%以上，严重影响草莓品质和产量。本文初步分析了不同散射辐射比例对草莓光合特性的影响，为灾害性天气对草莓产量影响提供参考和依据，并提出对策和建议。1.2研究目的地表接受的太阳辐射中散射辐射的改变是影响植物光能利用率的重要因素，本实验以草莓为研究对象，利用观测数据，以光合参数和叶绿素荧光参数为指标，分析散射辐射变化对草莓光能利用率的影响，并利用改进的光响应曲线模型分析散射辐射变化对草莓光合特性的影响。

国内外研究现状

2．国内外研究现状1散射辐射研究的现状和进展1.1散射辐射研究现状1）国外：20世纪90年代以来，散射辐射在植被生理生态过程(如陆地生态系统生产力)研究中的作用得到人们的进一步关注。gu等基于观测资料的分析发现，1991年pinatubo火山爆发产生大量火山气溶胶，导致接下来的两年里世界范围内散射辐射增加，使得harvard北方落叶林生态系统在无云条件下正午的光合作用在1992和1993年分别增加23%，8%。mercado等研究表明，冠层光合作用在散射光下比在直射光下有着更显著的光能利用效。1960～1999年，散射分数(散射辐射占总辐射的比例)的增加使全球陆地碳汇增加了23.7%.。alton等研究显示，北方针叶疏林、温带阔叶林和热带阔叶林的光能利用效率在散射光为优势的太阳辐射条件下比直射光高6%～33%。 而总辐射作为一个常规的气象观测指标，在全球范围内进行了长期和连续的观测。相对而言，散射辐射的直接观测相对滞后。由于直接观测数据的缺乏，以往关于散射辐射对陆地生态系统生理生态过程影响的研究大多是基于散射辐射模型推算的结果，从而在一定程度上限制了人们对散射辐射在时间和空间上变异特征的认识。近年来，国内外各类散射辐射精确观测仪器逐步得到应用和推广。例如sanchez-lorenzo等利用kippzonen公司的辐射仪开展了西班牙地区性的总辐射和散射辐射联网观测。下面就分析一下国内散射辐射研究现状。2）国内：就国外提到的总辐射来说，太阳辐射是植被光合作用的能量来源，也是气候形成及变化的重要驱动因子。然而，当天空云量及大气气溶胶改变时，会影响到达地表的总太阳辐射强度及散射辐射与直接辐射之间的比例，从而影响陆地生态系统的光合生产力。研究发现，近55年来中国地面太阳辐射的变化特征与全球变化特征相一致，即经历了先逐渐降低变暗，而后逐渐升高变亮的变化过程。太阳辐射的变化尤其是散射辐射比例的改变势必会影响陆地生态系统对碳的固定及其光能利用率。光能利用率是表征植物利用太阳能通过光合作用转化有机物的效率。一个地区生态系统生产力的大小与该地区植被光能利用效率有直接关系。大量研究表明，当天空云量及大气气溶胶含量增加导致地表接受的总太阳辐射减少而散射辐射的比例增加时，会使得森林生态系统的光合作用较晴朗天气条件下高，从而提高了森林生态系统的光能利用率及固碳能力。而光能利用率的增加与散射辐射促使植被光合作用的增加有关。由于散射辐射在林冠中具有更强的透射性，易入射至林冠下方，因此，散射辐射占太阳总辐射增加时，更多的辐射入射到冠层底部的叶片上，使林冠中占比例较大只能接受散射辐射进行光合作用的阴生叶的光合作用增加，从而使整个冠层的光合作用提高。1.2散射辐射研究发现 就国内举例，地处江西省千烟洲的亚热带人工针叶林是我国南方亚热带地区典型的人工林生态系统，大量研究表明，该生态系统净co₂交换量在5-6月出现最高值，而太阳辐射强烈少雨的7月份易受高温干旱影响。但是同期在散射辐射提高、气温及饱和水汽压差下降的条件下nee会提高。通过对千烟洲亚热带人工针叶林光能利用率随散射辐射的变化，以及散射辐射与直接辐射条件下植被光合作用光响应参数的特征进行分析，并与同类型研究的比较讨论发现:散射辐射更有利于提高该生态系统的光能利用率。与多云及气溶胶一定程度增加的中等辐射条件下(0.4 k 0.5)相比，天空较晴朗的强太阳辐射条件下(0.6k 0.7)的lue平均减少了44.66%;散射辐射与直接辐射的比例在70%-85%之间的lue比在55 %-70%之间的lue平均提高了22.24%。即散射辐射占太阳总辐射比例增加的条件下，光能利用率增加。不受干旱胁迫影响的条件下，植被光合作用对光的响应表现为散射辐射条件下的初始量子效率α_f比直接辐射条件下的α_r平均提高0.63gco₂ /mol，即弱光条件下散射辐射比直接辐射更有利于植被对光的利用。在强光下，散射辐射增加更有利于植被光合潜力的增加，从而提高植被的光能利用率。由此看来，一定条件下散射辐射比例增加有利于草莓光合效率的提高。2草莓光合作用与光照的关系光照是植物进行光合作用的基础。己有研究表明，光强对植物生长、形态建成、光合作用、物质代谢及基因表达均有调控作用。光强能调节光合作用不同类型叶绿素蛋白质复合物的形成及光系统ii(psii)和光系统i (psi)间电子传递。植物暴露在弱光环境中，光合作用受到限制，而在强光条件中，光合作用也会下降，即光合作用的光抑制。魏娜等研究发现：2.1不同光照强度对草莓光合速率(pn)的影响光照强度对草莓光合速率具有显著的影响，光合速率在光照强度为1 200～1 500μmol/(m ²s)间出现峰值。不同水势的叶片受光照强度影响程度不同，峰值大小以及峰值出现时的光照强度也不同。水势较低(-5. 56 mpa)时，叶片受光照强度的影响较小，光合速率随光照强度的增强而增加，增幅较小。水势较高(-1. 28 mpa)的叶片，其光合速率受光照强度影响较大。光照强度小于1 200μmol/(m ²s)时，该叶片光合速率随光照强度的增强而增加，光照强度于1 200μmol/(m ²s)处达到饱和，然后随着光照强度的增强而下降。而水势适中(-3.58 mpa)的叶片，其光合速率受光照强度影响较温和，随光照强度的增强，呈现先增加后下降的趋势。总体来看，叶片水势越高，光合速率越高，水势低于-1.28mpa的叶片光合速率随水势下降而下降。2.2不同光照强度对气孔导度(gs)的影响

水势不同的叶片，其气孔导度受光照强度影响具有一定的差异。水势较低(-5.56 mpa)的叶片，其气孔导度受光照强度影响显著，气孔导度随光照强度增强而下降，尤其是光照强度在1 300～1 500μmol/(m ²s)区域，下降幅度较大。而叶片水势较高(-3.58 mpa, -1.28 mpa)的叶片光照强度对气孔导度也有一定影响，气孔导度随光照强度的增强而下降。但从总体来看，水势高(-1.28 mpa)的叶片气孔导度较水势低(-3.58 mpa，-5.56 mpa)的叶片高。

2.3不同光照强度对胞间二氧化碳浓度(ci)和气孔限制值(ls)的影响

不同水势的叶片胞间二氧化碳浓度受光照强度的影响存在差异。水势较高(-1. 28 mpa)的叶片，随光照强度的增加，胞间二氧化碳浓度呈上升趋势。水势为-5.56 mpa的叶片在光照强度小于1 200μmol/(m ²s)时，胞间二氧化碳浓度随光照强度增强而增大，随后，光照强度继续增强，胞间二氧化碳浓度随光强增强而剧烈减少。水势为-3.38 mpa的叶片变化趋势与水势为-5. 56 mpa的叶片相似，但变化趋势较其温和。气孔限制值受到光照强度变化的影响显著，而不同水势的叶片表现出的变化趋势差异很大。水势较高(-1.28 mpa)的叶片随光照强度增强，气孔限制值逐渐降低，这与该叶片胞间二氧化碳浓度的变化趋势相反。水势为-3.58 mpa的叶片气孔限制值随光照强度增强而增大，在光照强度小于1 200μmol/(m ²s)时，气孔限制值与胞间二氧化碳浓度变化趋势一样，当光照强度大于1 200μmol/(m ²s)，随光强的增加，气孔限制值继续上升，而胞间二氧化碳浓度却下降水势为-5. 56 mpa的叶片气孔限制值随光照强度的增加变化较剧烈。光照强度小于1 000μmol/(m ²s)时，气孔限制值随光照强度的增强出现短暂的增加,接着剧烈下降,在光照强度为1 000μmol/(m ²s)时气孔限制值降到最低;当光照强度大于1 000μmol/(m ²s)时随光照强度的增加，气孔限制值上升。3国内外草莓光合作用研究进展光合作用是作物产量形成的基础。为了提高草莓的产量和品质，有必要进行光合生产力的研究。资料表明，草莓光合作用的研究工作主要在日本、美国、德国等一些发达国家进行。目前，研究主要集中在光照温度、气体成分、矿质营养、水分、植物生长调节剂、植株调整对草莓光合作用的影响；草莓光合作用的季节性变化;光合产物的运输与分配以及不同品种、组培苗的光合特性等方面。尤其是对气体成分—