Journal of Plant Ecology ›› 2021, Vol. 14 ›› Issue (3): 555-568.DOI: 10.1093/jpe/rtab010
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Bo Shang1, Zhaozhong Feng1,*, Jinlong Peng2, Yansen Xu2 and Elena Paoletti2,3
摘要: 臭氧和氮添加对杨树叶片氮代谢的影响
臭氧(O3)污染和氮(N)沉降/施肥都能同时影响植物的生长。然而,几乎没有研究探究O3和N添加对植物叶片N代谢过程的复合影响。本研究在开顶式气室(OTC)中对杨树进行了为期95 d的熏蒸实验,包括两个O3水平(NF,环境O3水平;NF60,NF + 60 ppb O3)和4个N处理(N0,没有N添加;N50,N0 + 50 kg N ha−1 yr−1;N100,N0 + 100 kg N ha−1 yr−1;N200,N0 + 200 kg N ha−1 yr−1)。测定了与叶片N代谢相关的一些指标,包括叶片N代谢酶的活性、总叶片N浓度、NO3−-N浓度、NH4+-N浓度、总氨基酸浓度(TAA)、总可溶性糖的浓度(TSP)。研究结果表明,相对于NF,在8月份NF60处理显著刺激了硝酸还原酶(NR)的活性,使其升高了47.2%。当平均所有的N处理和两次取样时间时,NF60处理下谷氨酰胺酶(GS)的活性比NF处理下的高57.3%。但是O3处理并没有显著影响TSP浓度,并且在8月也没有降低TAA的浓度。相对N0,高的N添加处理(N200)显著增加了杨树叶片的饱和光合速率(Asat) 24%,并且分 别在8和9月增加了总叶片N浓度70.3%和43.3%。但是在8月份,N200处理下光合N利用效率比N0的低26.1%。这表明N添加导致的Asat和叶片总的N浓度的升高是不匹配的,高N处理下,叶片中一些剩余的N没有被用于优化植物碳的同化。同时,也发现高N添加显著刺激了叶片N代谢过程,叶片中的NO3−-N浓度、NH4+-N浓度、TAA浓度、NR和GS活性都显著升高。然而,O3和N添加对杨树叶片所有N代谢相关的指标都没有交互影响。这些结果将有助于更好地了解在高O3污染和N沉降/施肥下植物的N代谢过程以及生物地球化学循环过程。