臭氧污染对杨树地上和地下生物量降低的直接和间接效应

目前尚不清楚地表臭氧(O_(3))污染下植物、土壤和微生物之间的直接或间接相互作用对森林地上和地下固碳功能的影响。采用开顶式气室装置和结构方程模型,研究4种O_(3)浓度下欧美杨107(Populus euramericana cv.‘74/76’)的光合性状、叶和细根生化性状、土壤理化因子和土壤微生物群落特征对地上和地下生物量降低的直接和间接效应。结果表明,O_(3)浓度升高(86 nmol/mol)分别导致杨树地上、地下和总生物量相比对照分别下降16%、11%和15%,对地上生物量降低的影响大于地下生物量。结构方程模型发现光合速率、叶淀粉和叶非结构性碳水化合物对地上生物量有直接的影响;表明O_(3)主要通过影响植物的光合生理代谢过程对地上生物量积累产生直接作用。O_(3)对地下生物量的影响是通过直接影响叶氮和土壤总碳,叶氮再影响叶淀粉从而间接影响地下生物量。土壤pH、总碳和土壤微生物(细菌和真菌群落)对地上产生直接效应,且O_(3)对真菌群落的影响效应大于细菌群落,表明植物通过地下过程对O_(3)的响应可直接反馈作用于生物量的积累和分配过程。本研究通过解析植物、土壤和微生物之间的直接或间接相互作用为评估O_(3)污染对杨树人工林地上和地下固碳功能的影响提供科学依据。

不同臭氧胁迫水平下4种绿化树种基于叶面尺度的光合荧光特性

地表臭氧(O_(3))是目前公认的具有植物强氧化毒性的光化学二次污染物,对植物光合系统造成严重损坏,阻碍森林生态系统碳汇等服务功能发挥。本研究采用开顶式气室装置和基于叶片尺度的叶绿素荧光成像技术,研究北京4种常见城市绿化树种(白蜡Fraxinus chinensis、二球悬铃木Platanus orientalis、刺槐Robinia pseudoacacia和国槐Sophora japonica)的光合叶绿素荧光特征在5个O_(3)浓度下的剂量特征。结果表明,随着O_(3)浓度的升高,PSII反应中心最大光量子产率(QY_(max))、稳态光适应非光化学荧光淬灭系数(NPQ_(Lss))、稳态荧光衰减参数(Rfd_(Lss))、PSII反应中心实际光化学量子效率(PhiPS2_(Lss))和PSII反应中心光稳态最大光量子效率(F_(v)'/F_(m)')均显著降低,稳态光适应光化学淬灭系数(qP_(Lss))变化不显著。除了NPQ_(Lss),不同绿化树种各项叶绿素荧光指标之间均存在显著性差异。4种树种的各项荧光指标与O_(3)剂量(AOT40,小时O_(3)浓度大于40 nmol·mol^(-1)的累计值)间具有显著的线性相关关系。整张叶片的叶绿素荧光成像反映出随着O_(3)浓度升高PSII反应中心逐渐受到损害的过程,光合能力降低遵循“叶缘先于叶肉,叶肉先于叶脉”的规律。叶绿素荧光成像技术可以在叶面尺度上反映植物对O_(3)胁迫的时空响应特征,具有一定的应用前景。