UV-B辐射增强条件下新疆棉花地上与地下部分协同适应机制研究

The program is based on the background of global climate change, according to human activities on the stratosphere to disruption of ozone UV-B radiation a strengthening of this most outstanding environmental problems.Choose cotton of the planting biggest area in XinJiang as experimental material.Through simulating UV radiation-B enhanced, using field test,the pot experiment, hydroponic experiment method,deeply systematic research the ground and underground part of cotton how to adapt to UV radiation-B enhanced,what is coordination mechanism? Through two parts from organic combination, interactive coordination, the multiple perspectives analysis research.Eventually, understand cotton adapt to UV radiation-B enhanced physiological ecological mechanism.

本项目基于全球气候变化的背景下，针对人类活动对平流层的臭氧破坏导致UV-B辐射增强这一最突出的环境问题，选择新疆种植面积最大的经济作物-棉花作为实验材料。通过人工模拟UV-B辐射增强，利用大田试验、盆栽试验、水培试验等实验手段，深入系统研究新疆棉花地上部分、地下部分对UV-B辐射增强的协同适应机理，通过从棉花地上部分和地下部分两个方面有机结合，互动协调，多角度分析研究，充分阐明棉花地上部分和地下部分应对UV-B辐射增强的协同适应机制，最终，明确新疆棉花适应UV-B辐射增强的生理生态机理。项目研究成果为今后棉花适应气候变化的研究提供理论基础；对棉花的栽培生理学也起到良好的理论补充。同时，也为气象部门完善今后对棉花的气象预报服务工作提供科学依据。

本研究通过人工模拟UV-B辐射增强，利用大田试验、盆栽试验、水培试验等实验手段，深入系统研究新疆棉花地上部分、地下部分对UV-B辐射增强的协同适应机理。最终，明确新疆棉花适应UV-B辐射增强的生理生态机理。对棉花的栽培生理学也起到良好的理论补充。同时，也为气象部门完善今后对棉花的气象预报服务工作提供科学依据。. 项目主要研究内容主要有：（1）UV-B辐射增强对棉花生长发育的影响。（2）UV-B辐射增强对棉花光合特征的影响。（3）UV-B辐射增强对棉花叶片生理生化特性的影响。（4）UV-B辐射增强对棉花根系特征的影响。（5）UV-B辐射增强对棉花叶片显微结构的影响。（6）UV-B辐射增强对棉花产量、品质的影响。.项目成果主要有：在大田试验条件下，通过人工增加对棉花UV-B辐射，设置4个处理，每个处理的辐射剂量分别为0 W/m2 (R0)、0.5W/m2(R1)、1.0W/m2 (R2) 和1.5W/m2(R3)。经紫外线辐射增强处理后，棉花植株的外部形态变化表现为植株矮化、叶面积减小、干物重降低，棉花叶片光合能力降低；棉花叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)等抗氧化物酶的活性先升后降，叶片活性氧过氧化氢(H2O2)累积，膜脂过氧化加剧，丙二醛(MDA)相对含量增加，质膜相对透性（RPMP）增大；从棉花根系研究，发现根长、根表面积、根的平均直径、根密度和根体积都有所减小；最终，棉花的产量和品质均下降。 . 主要技术指标有：相比R0，辐射剂量分别为R1、R2 和R3的表现为：.（1）棉花叶面积分别下降了8.170%、18.967%和20.888%，棉花单株干质量分别下降了14.72%、25.50%和37.37%。.（2）质膜相对透性逐渐增大，R1、R2和R3处理均显著高于对照。在处理15天时，R1、R2和R3质膜相对透性分别比对照高出3.99%，11.04%和21.78%；在处理的第45天，R1、R2和R3之间的差异最小；到处理105天，R1、R2和R3质膜相对透性分别比对照高出12.96%，20.60%和31.02%。.（3）根长、根表面积、根的平均直径、根体积和根体积长度综合反应指数RI分别为71.54%、114.12%和188.80%。.（4）棉花产量比对照分别下降17.66%、34.72%、40.54。