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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

有大量研究表明，全球变暖背景下大多数热带和中纬度地区的气候会变得更干旱，到22世纪干旱将进一步加剧^[1]。地表臭氧浓度的主要影响因素是气候变化和人为排放。研究表明，气候变化和人为氮氧化物排放导致全球臭氧浓度呈增长趋势，并显著影响我国东部地区的夏季地表臭氧浓度^[2-3]。湿润度指数（降水和潜在蒸散的比值）下降和臭氧浓度升高具有明显的季节性特征，在全球大部分区域的植物生长季干旱事件和臭氧胁迫经常同时发生^[4]。

干旱胁迫植物生长主要体现在限制气孔开闭，干旱导致植株叶片气孔关闭，进而影响植株的光合作用、呼吸作用、水分状况，限制植物生长和作物产量。地表臭氧以干沉降的形式进入农田生态系统，通过气孔进入植株，同样对植物的生长和产量造成严重影响^[5]。对比国内外研究工作足以发现气孔在造成伤害效应上起到关键作用。干旱导致气孔关闭，在南京地区是否降低了臭氧的伤害？已知冬小麦是对臭氧和干旱最为敏感的作物之一，学生通过土壤水分亏缺和臭氧胁迫对冬小麦复合作用的大田试验，探究南京地区干旱和地表臭氧对冬小麦生长的影响，对上述问题进行探讨。

国内外研究现状

研究表明，气候变化将增加北半球中纬度污染地区的臭氧夏季平均浓度1~10nl﹒l^-1[2],由于城市化和工业化的进程逐渐加快，no_x作为臭氧前体物的排放总量每年增加，递增速度为5%，到2010年已经达到21.9-26.1tg^[6]。综合大气化学模型模拟和臭氧的实测结果，都表明我国目前大部分地区出现高浓度的地表臭氧污染，峰值主要出现在夏季^[7]。短期内的臭氧胁迫将启动植物气孔关闭的防御响应，但是随着臭氧胁迫时间的延长，气孔会出现滞后关闭的现象，从而导致大量臭氧进入细胞间隙，加剧对植物的伤害。短期内高浓度的臭氧暴露对植株表观的影响是明显且肉眼可见的，长期低浓度的臭氧暴露虽然可能不会出现可见症状，但是可能导致植物光合作用减弱、生长发育受阻、生物量减少以及籽粒、果实的品质降低。

2. 研究的基本内容

描述大田气象、土壤、生物要素的变化特征。在南京信息工程大学农业气象试验站开展不同土壤水分胁迫水平和臭氧作用对冬小麦影响的大田试验，连续观测大田气象、土壤和生物要素，分析其变化特征。

模拟干旱和臭氧胁迫对冬小麦的影响。基于光合作用和呼吸作用模型建立生物量模型；建立土壤水势对最大光合速率的胁迫函数；通过气孔导度和臭氧吸收通量模型计算气孔臭氧吸收通量，建立气孔臭氧吸收通量对最大光合速率的胁迫系数；模拟研究干旱和臭氧变化下冬小麦生物量的动态变化。

验证和订正模型。运用气孔、光合参数、生物量的实测数据验证模拟值，引入经验参数订正模型。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

2018.1-2017.6 于2017年10月，在南京信息工程大学农业气象站开展大田试验的准备工作，播种冬小麦。本年度在南京开展水分亏缺和臭氧胁迫的复合作用试验，冬小麦品种选择？，同步开展大田的气象、土壤、生物要素观测，分析干旱和臭氧胁迫对冬小麦生物量的影响，重点分析、整理、提取模型建立所需要的各种数据集和参数。具体内容为：

2017.3-2017.6 冬小麦拔节期至成熟期，每日观测冬小麦生育期变动情况，每隔3-5天采集一次冬小麦株高、干重等生物量信息，在不同气象条件下观测冬小麦气孔导度值的日变化和月变化、冬小麦光合参数的日变化、给定光强下最大光合速率值。

2017.6-2017.7 冬小麦成熟后采集产量数据。

4. 参考文献

[1] sherwood steven and fu qiang. a drierfuture[j]. science, 2014,343:737-739.

[2] jecob d, winner d. effect of climatechange on air quality[j]. atmospheric environment, 2009,43:51-63.

[3] lin jt, patten ko, hayhoe k, et al.2008. effects of future climate and biogenic emissions on surface ozone overthe united states and china. journal of applied meteorology and cimatology, 47:1888-1909.