Effects of elevated ozone and nitrogen addition on leaf nitrogen metabolism in poplar

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(A_sat) 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A_sat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。