文档介绍：臭氧污染胁迫对农作物生长与产量的影响
金明红,黄益宗*
中国科学院生态环境研究中心,北京 100085
摘要:对国内外近地层大气的臭氧污染现状进行讨论,综述臭氧对农作物生长的影响。作物受O3伤害最典型的症状为叶片上散布棕色或黄褐色的细密点状斑、坏死斑。在O3的胁迫下,作物呼吸作用增强,光合作用受抑制。O3对叶片膜保护系统、气孔开度、氮代谢、糖类、脂类和其它物质的代谢也有影响。O3对农作物产生危害的同时,也往往导致农作物产量下降。
关键词:臭氧;农作物;生长;产量;影响
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2003)04-0482-05
臭氧(O3)是由3个氧原子组成的高活性、无色气体。熔点为-193 ℃,沸点为-112 ℃,有特殊的刺鼻臭味,可溶于冷水和缄碱液,是强氧化剂。
O3在大气的平流层和对流层扮演着十分重要而又截然不同的角色。在地表15~50 km范围内的平流层,O3可以吸收太阳的高能紫外辐射,从而保护地球上的生命免受紫外线的危害,充当了地球的保护伞。可是近30年来,由于氟里昂(CFCs)所引起的平流层O3耗竭及O3空洞已成为全球性的环境问题。另一方面,在海平面至距离地面15 km范围内的对流层,特别是距地面1~2 km的近地层O3体积分数的增加,却是对地球上的生命包括人类、动物、植物和微生物等产生危害的气体污染物。上世纪中叶以来,由于人口的剧增,工业和能源的迅猛发展,人类活动产生的大气污染物增多,近地层O3体积分数日益增加,且污染范围越来越大。近地层O3作为最重要大气污染物之一,已成为当今世界研究者及公众密切关注的重要问题。本文对近年来国内外有关臭氧与作物的影响进行综述,为保护植物、提高农作物产量提供科学依据。
1 近地层大气中O3的污染现状
对流层大气中的O3不是直接被排放入大气中,它是次级污染或传输污染物。其主要来源有两个:对流层上层O3主要来源于平流层O3的侵入,×1011个/(cm2·s),侵入总量约占对流层O3总量的20%[1];对流层中下层的O3主要由光化学反应产生,在太阳光照射和氮氧化物(NOx)存在的情况下,有机挥发物(VOCs)和一氧化碳(CO)被光化学氧化而产生O3。
近几十年来,由于大量使用化石燃料、含N化肥,大气中NOx、VOCs体积分数剧增,同时大气中O3体积分数也不断增加,导致O3污染事件的频度增加且持续时间延长。长期观测表明,北半球对流层O3体积分数每年上升1%~2%。全世界许多城市大气中O3体积分数可超过背景体积分数10倍以上,最大小时体积分数达200~400 nl/L[2]。由于含N化合物、VOCs的长距离传输,地区性O3污染在夏日高压气候下,可扩散几千公里,导致区域性O3污染事件发生,广阔的农业区、森林及边远地区的O3体积分数可超过植物伤害阈值,对全球生态系统产生严重危害。
McCurdy[3]对美国35个州的乡村和边远地区的86个点进行O3监测,发现日最大8 h(8-h daily max)O3体积分数平均大于80 nl/ d/a,最大3个月的日最大8 h平均(max 3-month mean of the 8-h daily max)为54 nl/L;对331个都市的观测结果表明,最大3个月的日