据美国农业部农业研究局科学家研究,在美国每年因臭氧和其他大气污染物造成农作物减产,至少损失十亿美元。

在北卡罗纳州首府罗利有一个农业研究局和环境保护局合办的大气污染研究机构。该机构负责人植物病理学家W. W. 赫克(Walter W. Heck)指出:“农场主往往注意不到臭氧引起的破坏就发生在他们自己的田地里,然而确实存在着这种破坏。”

太阳光促使汽车、工厂排放出的含氮氧化物和碳氢化合物发生光化学反应而形成有破坏作用的臭氧。这种有害的臭氧不同于大气层中同温层里的臭氧层,臭氧层能吸收太阳光中的紫外线,因此对作物无害。

赫克指出;“臭氧会顺风飘至千百里以外。”“这是为什么边远乡村尽管几乎无汽车和工厂而臭氧污染程度常不亚于市郊的原因。”

赫克认为,这样,产生的结果是远离污染源的作物也不能幸免污染的破坏。

赫克说:“我们通过田间试验室注意到臭氧正在引起大豆、小麦、棉花、花生和其他农作物的叶子早衰,产量降低,造成农场主的经济损失。”“这十亿美元的损失还不包括园艺作物和森林受损的费用。”

他指出,产量的损失量是根据1980-1982年全国各地对作物研究后得出的。1983 ~ 1985年调查结果正在进行分析,最后的结果可望在今年得出。

自1980年以来,赫克的实验室一直研究臭氧对作物损失这一课题。该课题是美国国家作物损失评估网络系统工作的一部分。该网络系统是由环境保护局创建的,旨在对农作物受臭氧或其他大气污染物影响而造成的损失进行评估。

地表层大气中臭氧浓度一般为0.05 ppm。赫克指出在试验地区臭氧浓度从上午9时到下午4时这7个小时中大约是0.04 ~ 0.06 ppm。

植物在整个生育期间吸收上述浓度的臭氧会产生极其严重的破坏。到目前为止,国家作物损失评估网络系统研究产量损失情况如下:

1. 1980 ~ 1982年在伊利诺斯州的阿尔贡、马里兰州的贝尔茨维尔、纽约州伊萨尔和罗利试验田里发现,当臭氧浓度为0.05 ppm时,大豆产量减少12%。

2. 1980年在罗利试验结果是花生减产12%。花生和大豆是试验作物中损失最为严重的。

3. 加利福尼亚州的夏夫顿(Shafter)的试验表明棉花减产7%。1982年在罗利,生长在南方的普通型棉花减产10%。

4. 阿尔贡冬小麦减产7%。

5. 在此浓度下减产最低的是阿尔贡地区1981年种植的玉米和1982年种植的高粱,减产皆为1.5%。

6. 随臭氧浓度的增加,减产程度加剧,如臭氧浓度为0.06 ppm时大豆减产17%,0.09 ppm时减产高达31%。

大豆、棉花、冬小麦、玉米受损失的结果是根据赫克所说的“普通臭氧”对诸作物数个品种“反应”后计算出来的。而花生和高粱的损失结果仅是据臭氧对该作物某一品种影响而得出来的。

赫克同大气污染研究机构的植物病理学家R. A. 瑞纳特和A. S. 黑格莱(Richard A. Reinert和Auen. S. Heagle)正在用多种方法研究臭氧和其他大气污染物。黑格莱在露天特制试验房里对臭氧和其他大气污染物进行研究。瑞纳特在温室中透光的试验房内和称作人工气候室的试验房内从事研究。人工气候室内的环境条件是可以控制的,科学家可以在各种不同条件下对臭氧污染作物的情况进行研究。

瑞纳特指出:“我们研究植物各个不同的生长期,揭示植物各种生长因素,弄清臭氧究竟对植物发生什么破坏作用。”“在温室和人工气候室里我们能弄清温度、光照、肥料、湿度和其他可变因素在植物与臭氧及其他大气污染物进行反应过程中所起的作用。我们还能断定植物病害等如何受到大气污染物的影响。”

露天研究是在一个为测定大气污染物对多种作物作用效果而特制的圆柱形顶端可开口的田间试验房内进行。

该房直径10英尺,高8英尺,铝框架结构,周围绕

上塑料布块。房是着地而建,作物种在房内。空气可以经过木炭过滤除去臭氧或不进行过滤处理后输入。

各个不同房内的臭氧成分是可进行调节和控制的。这样有利于科学家对含各种浓度臭氧及臭氧完全被过滤掉后的环境条件下的植物反应作比较“尽管在这一问题上我们仅弄清一点皮毛,但就我们目前所看到趋势却是十分明朗的。”黑格莱指出:“现在我们要继续研究湿度是如何在植物与臭氧反应过程中产生影响的。我们的研究已进行了三年时间。”

根据赫克的研究,湿度起着关键的作用。当植物缺水时,它的各种孔口及叶子的气孔关闭以利于保存植物体内的水分。

“在某种意义上,这可以解释东部地区雨水多,因而植物受臭氧的损害程度就严重的现象。”赫克认为:“东部地区植物吸收臭氧可能要比西部的多。而在西部干旱条件下,植物吸收臭氧的量较少——除非经过灌溉。”

当植物叶子吸收光合作用必需的二氧化碳时,臭氧趁机进入植物体内。当然前者是利用太阳光合成碳水化合物的。植物受到臭氧的破坏时,植物叶子早衰、褪色,叶细胞死亡,光合作用和植物生长减弱。

赫克指出:“到目前为止还没有找到比较简单的方法可以帮助种植者对付臭氧,这是令人失望的。”

赫克认为,选育对臭氧有遗传性抗性的植物,是一项可进行的研究试验,显然这种抗性在所有被检测的作物中是存在的。

[Agricultural Research,1986年11~12号]