1.1本研究发展状况
众所周知，臭氧层分布于距地面20km—50km的大气中，对大气有增温作用，同时也具有杀菌、减少紫外辐射等作用。然而在近地面，一定浓度的臭氧会对环境造成污染，不仅对于人体健康有害，同时对于地表植物的生长发育、农作物的产量也会造成一系列的有害影响。近年来，随着中国经济的高速发展和人为因素的影响，O3浓度持续增加，O3污染开始成为我国一种普遍而又难处理的大气污染类型，其主要是由大气污染物NOX、CO、VOCs等物质在太阳辐射下经过复杂的光化学反应生成，从而导致了新型的光化学烟雾污染，造成生态环境恶化，并损害人类身体健康（沈劲等，2015）。在中国经济较为发达的中东部地区及沿海地区，O3已经逐渐成为继细颗粒物（PM2.5）之后最重要的大气污染物（肖悦等，2017）。由于臭氧浓度的分布受多种因素的影响，如温度、季节、气候等；2005—2019年15年间长三角地区柱O3浓度月均值呈显著的周期性变化（于瑞新等，2021），高浓度的O3一般比较容易在少风、高温以及太阳辐射较强的气候条件下出现（赵菊芳等，2020）。本实验故而采用间歇性升高臭氧浓度的方式，通过控制臭氧浓度升高的时间间隔，更真实的模拟环境中的臭氧浓度的上升规律，同时研究该种情形下会对小麦植物哪些确切影响。
就目前而言，研究O3浓度升高的实验，普遍是采用开顶式气室的方法（Open-top chamber, OTC）；开顶式气室是一个圆筒形装置，顶部开口，O3和清洁空气从底部进入，然后从顶部排出，气流从下到上单向流动，因此周围空气极少可能从顶部开口进入熏气室。其罩体内试验气体的浓度保持相对稳定，其水平分布与垂直分布均较均匀，这种装置较为符合自然界内植物的生长环境，同时也可以兼顾多种环境因子，进行复合实验研究。
臭氧前体物能在空中长距离运输，因此臭氧污染不限于城市，近郊和农村也是臭氧污染频发的地区（Wang X P et al. ,2004）。臭氧是一种强氧化剂，对农作物有非常大的伤害作用，通过气孔臭氧进入植物叶片，在在细胞质外体中分解为活性氧（Kangasjarvi J et al. ,2010/ Ueda Y et al. , 2013），这些活性氧直接作用于蛋白、脂类和 DNA 或引发细胞程序性死亡伤害叶片，从而使叶片光合作用减弱，导致植株生长受抑、生物量减小、生化组成发生改变，最终导致作物减产（Feng Z Z et al. ,2020 / Kangasjarvi J et al. ,2010/ Fiscus E L et al. , 2005/ Ainsworth E A et al. , 2012）。小麦是我国的主要粮食作物之一，同时也被认为是对臭氧特别敏感的作物之一（Guderian R. et al. ,1985）。欧洲学者通过大量的研究发现，当累积O3暴露剂量 ( AOT40，作物生长期内，有效光照条件下(光强大于50W·m-2)，大于40 nL·L-1的小时平均大气O3浓度值与40 nL·L-1差值的累积值)超过约3 mu;L·L-1·h时，便可造成作物(如小麦等) 5%的产量损失，超过约6 mu;L·L-1·h时，便可造成作物10%的产量损失（WHO Regional Office for Europe 1987/ Fuhrer J et al. ,1994）。
臭氧污染对于小麦的影响大多集中于研究持续性臭氧浓度升高对小麦产量和小麦品质方面的影响，鲜少有实验对间歇性的臭氧浓度升高对小麦生长以及理化性质方面的研究。
1.2国内外研究进展
1.2.1 叶片形态及叶面积
当O3进入植物体后，经过氧化分解形成过氧化氢( H2O2) 和羟基自由基(-OH)等活性氧自由基(ROS) ，由于这类自由基本身具有很强的化学活性，从而诱发脂质过氧化，损伤叶绿体，破坏光合色素，并影响到叶片的光合作用(Calatayud et al . 2003, 2004)。
很多植物在一定浓度的O3下，叶片于形态学上都表现出不同程度的伤害症状，如叶片出现变黄、早衰、脱落、叶斑等可见性伤害症状（Feng P P et al. ,2014/ Li P et al. ,2016）。一般而言，在老叶上表现的性状较为明显，表现为点斑，呈黄色或黄褐色（Calatayud V et al. ,2007），在部分阔叶树种中，也呈现紫色、黑色或黄色的微小斑点，坏死部分呈离散型分布（Feng P P et al. ,2014）一定程度上影响了植物的光合作用。同时随着臭氧水平的增强，叶片内的平均叶绿素含量也有所下降，在更高级的损伤阶段中，甚至出现叶绿素被破坏（Calatayud V et al. ,2007）。有研究发现，随着时间的推移，O3浓度的增加，叶片的损伤程度越来越严重，部分叶片变薄且易卷曲，部分嫩叶变黄或变为浅绿色，可见衰老速度明显加快，甚至出现叶片脱落（Li P et al. ,2016）。叶片损伤出现在年纪较大、暴露时间越长的叶片上较为突出（Vanderheyden D et al. , 2001）。
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