浅析UV—B辐射增强的环境植物学效应研究

摘 要：从UV-B辐射增强对植物生理生化的影响、对植物生长發育的影响、对农田生态系统的影响三方面展开了深入的探究工作，具体阐述了UV-B辐射增强对环境植物学所带来的环境植物学效应，同时提出了一些降低植物遭受UV-B辐射增强影响的措施。

关键词：UV-B增强；环境植物学效应；措施

自上世纪80年代科学家在南极上空当中发现臭氧层出现空洞以来，全球臭氧浓度不断降低，尤其是南极地区尤为明显。有研究表明臭氧浓度下降1%，抵达地表的太阳紫外线辐射强度便升高2%。当前UV-B辐射增强对植物生长所带来的不利影响已经愈发严重，植物生长的受限将会通过食物链影响到整个环境生态系统，由此所带来的巨大危害难以估量。

一、对植物生理生化的影响

有研究人员认为植物膜系统是受到UV-B辐射危害的靶位，其重要标志物之一即为膜脂的过氧化。通过对遭受UV-B辐射影响的紫衫幼苗针叶的膜脂过氧化及其内源保护系统开展研究分析，其中内源保护功能的失衡是造成紫衫幼苗自由基清除水平降低，以及膜脂受损过氧化的主要原因，在利用外源活性氧清除剂，如苯甲酸钠、抗坏血酸以及甲基紫精等对紫衫针叶实施处理以后，验证了上述猜想。有研究指出UV-B辐射增强能够促使大豆的净光合效率、气孔传导效率、蒸腾速率等大幅度降低，同时其对于光合作用所带来的抑制性效果也要显著超过蒸腾效用，此即代表UV-B辐射能够基于抑制气孔开度来促使气孔传导降低，促使二氧化碳的传导效率减小，呈现为光合作用降低现象。还有研究结果显示，UV-B辐射增强会导致黄瓜、大豆的暗呼吸效应下降，体现出对于呼吸作用的一种限制性影响，同时其呼吸作用受到抑制影响和UV-B辐射增强之间有着显著的时间契合。在最新的研究结论当中，UV-B辐射增强不仅会对暗呼吸强度产生影响，还会对C3植物光呼吸产生干扰。另外，各物类种亦或是同类物种在不同叶位上的叶片，其在暗呼吸与光呼吸强度方面同样表现出截然不同的现象，这也在某种程度上体现出了UV-B辐射对于呼吸作用所带来的影响和植物种类及气管发育时期呈现出正相关的关系。

二、对植物生长发育的影响

有研究表明UV-B辐射增强会导致大豆幼苗植株的生长高度、叶面表面积、水分及叶绿素含量等均有所下降，同时大豆的生长限制性还会伴随着UV-B光照时间的长度及强度升高而不断增大。经研究表明UV-B辐射强度每提高10%便会造成小麦穗可孕小花数减少30%左右，分析其具体原因并非是因发育小花退化的可能性增加，而是由于发育小花数量明显减少所导致的。UV-B辐射增强会促使小麦穗收成大大降低，其下降幅度约为12～21%左右，基本同产量下降幅度持平。UV-B辐射增强对小麦小花结实率并无明显影响，和发育小花数量以及可孕小花数量做基数之时的结果完全相同。UV-B辐射增强可对绝大部分植物的离体花粉萌发率产生显著的限制性影响，同时体现出明显的负相关状态。从自然种群的角度来看，植物可孕小花数量的减少势必会造成植物收成以及种群动态发生改变，并由此致使种群间的竞争格局以及群落发展受到影响。

三、对农田生态系统的影响

UV-B对于作物所产生的群体性影响大多体现在叶面积指数、株高、叶倾角、叶片方位角等指标变化上。有研究指出，UV-B辐射增强会导致小麦群体性结构以及单株叶面积大幅度下降。群体叶面积指数下降的核心原因即为UV-B辐射增强会致使叶片的增大；页面垂直分布变化的整体发展趋势是群体叶面积垂直分布逐渐向下偏移，上端叶面积指数占到整体叶面积指数的比例将会下降13%左右，中部基本不发生改变，而下端则会扩大13%左右；另外小麦群体对于UV-B辐射增强和整体辐射反射及吸收也将产生明显改变。以上有关小麦群体对于UV-B辐射增强所作出的适应性调整，促使群体对于UV-B辐射反射作用大幅度升高，明显降低了上部叶片对于UV-B辐射的吸收率，可减小UV-B辐射所带来的不利损害。而中下部叶片由于上端叶片的遮挡，其所遭受的UV-B辐射水平还相对偏低。

四、结语

近些年来关于紫外线辐射增强对于植物所造成的影响，人们已经开展了大量的研究工作，其具体包括了对植物生理生化、生长发育、生态系统三方面的研究。要降低UV-B辐射增强对植物生态所带来的负面影响，最先应当采取的措施是逐步减少氟氯烃排放，促使臭氧层空洞能够逐渐恢复；而后加强对物种抗性差异的研究，利用基因技术培育适合不同地理环境生长的抗辐射物种，合理规划种植；最后是要依据群落学原理，采取立体化配置，促进整体群落的抗辐射能力得以有效增强。

参考文献：

[1] 周党卫，韩发，滕中华等.UV-B辐射增强对植物光合作用的影响及植物的相关适应性研究[J].西北植物学报，2013，22（4）：1004-1010.

[2] 薛慧君，岳明.UV-B辐射增强对陆地植物次生代谢的影响研究[J].西北植物学报，2015，24（6）：1131-1137.

本研究受到江汉大学科研启动经费（1019-06040001）和湖北省自然科学基金青年基金（2016CFB630）的支持。