淺析UV—B輻射增強的環境植物學效應研究

劉晶晶?常文文+瑜

摘 要：從UV-B輻射增強對植物生理生化的影響、對植物生長發育的影響、對農田生態系統的影響三方面展開了深入的探究工作，具體闡述了UV-B輻射增強對環境植物學所帶來的環境植物學效應，同時提出了一些降低植物遭受UV-B輻射增強影響的措施。

關鍵詞：UV-B增強；環境植物學效應；措施

自上世紀80年代科學家在南極上空當中發現臭氧層出現空洞以來，全球臭氧濃度不斷降低，尤其是南極地區尤為明顯。有研究表明臭氧濃度下降1%，抵達地表的太陽紫外線輻射強度便升高2%。當前UV-B輻射增強對植物生長所帶來的不利影響已經愈發嚴重，植物生長的受限將會通過食物鏈影響到整個環境生態系統，由此所帶來的巨大危害難以估量。

一、對植物生理生化的影響

有研究人員認為植物膜系統是受到UV-B輻射危害的靶位，其重要標志物之一即為膜脂的過氧化。通過對遭受UV-B輻射影響的紫衫幼苗針葉的膜脂過氧化及其內源保護系統開展研究分析，其中內源保護功能的失衡是造成紫衫幼苗自由基清除水平降低，以及膜脂受損過氧化的主要原因，在利用外源活性氧清除劑，如苯甲酸鈉、抗壞血酸以及甲基紫精等對紫衫針葉實施處理以后，驗證了上述猜想。有研究指出UV-B輻射增強能夠促使大豆的凈光合效率、氣孔傳導效率、蒸騰速率等大幅度降低，同時其對于光合作用所帶來的抑制性效果也要顯著超過蒸騰效用，此即代表UV-B輻射能夠基于抑制氣孔開度來促使氣孔傳導降低，促使二氧化碳的傳導效率減小，呈現為光合作用降低現象。還有研究結果顯示，UV-B輻射增強會導致黃瓜、大豆的暗呼吸效應下降，體現出對于呼吸作用的一種限制性影響，同時其呼吸作用受到抑制影響和UV-B輻射增強之間有著顯著的時間契合。在最新的研究結論當中，UV-B輻射增強不僅會對暗呼吸強度產生影響，還會對C3植物光呼吸產生干擾。另外，各物類種亦或是同類物種在不同葉位上的葉片，其在暗呼吸與光呼吸強度方面同樣表現出截然不同的現象，這也在某種程度上體現出了UV-B輻射對于呼吸作用所帶來的影響和植物種類及氣管發育時期呈現出正相關的關系。

二、對植物生長發育的影響

有研究表明UV-B輻射增強會導致大豆幼苗植株的生長高度、葉面表面積、水分及葉綠素含量等均有所下降，同時大豆的生長限制性還會伴隨著UV-B光照時間的長度及強度升高而不斷增大。經研究表明UV-B輻射強度每提高10%便會造成小麥穗可孕小花數減少30%左右，分析其具體原因并非是因發育小花退化的可能性增加，而是由于發育小花數量明顯減少所導致的。UV-B輻射增強會促使小麥穗收成大大降低，其下降幅度約為12～21%左右，基本同產量下降幅度持平。UV-B輻射增強對小麥小花結實率并無明顯影響，和發育小花數量以及可孕小花數量做基數之時的結果完全相同。UV-B輻射增強可對絕大部分植物的離體花粉萌發率產生顯著的限制性影響，同時體現出明顯的負相關狀態。從自然種群的角度來看，植物可孕小花數量的減少勢必會造成植物收成以及種群動態發生改變，并由此致使種群間的競爭格局以及群落發展受到影響。

三、對農田生態系統的影響

UV-B對于作物所產生的群體性影響大多體現在葉面積指數、株高、葉傾角、葉片方位角等指標變化上。有研究指出，UV-B輻射增強會導致小麥群體性結構以及單株葉面積大幅度下降。群體葉面積指數下降的核心原因即為UV-B輻射增強會致使葉片的增大；頁面垂直分布變化的整體發展趨勢是群體葉面積垂直分布逐漸向下偏移，上端葉面積指數占到整體葉面積指數的比例將會下降13%左右，中部基本不發生改變，而下端則會擴大13%左右；另外小麥群體對于UV-B輻射增強和整體輻射反射及吸收也將產生明顯改變。以上有關小麥群體對于UV-B輻射增強所作出的適應性調整，促使群體對于UV-B輻射反射作用大幅度升高，明顯降低了上部葉片對于UV-B輻射的吸收率，可減小UV-B輻射所帶來的不利損害。而中下部葉片由于上端葉片的遮擋，其所遭受的UV-B輻射水平還相對偏低。

四、結語

近些年來關于紫外線輻射增強對于植物所造成的影響，人們已經開展了大量的研究工作，其具體包括了對植物生理生化、生長發育、生態系統三方面的研究。要降低UV-B輻射增強對植物生態所帶來的負面影響，最先應當采取的措施是逐步減少氟氯烴排放，促使臭氧層空洞能夠逐漸恢復；而后加強對物種抗性差異的研究，利用基因技術培育適合不同地理環境生長的抗輻射物種，合理規劃種植；最后是要依據群落學原理，采取立體化配置，促進整體群落的抗輻射能力得以有效增強。

參考文獻：

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[2] 薛慧君，岳明.UV-B輻射增強對陸地植物次生代謝的影響研究[J].西北植物學報，2015，24（6）：1131-1137.

本研究受到江漢大學科研啟動經費（1019-06040001）和湖北省自然科學基金青年基金（2016CFB630）的支持。