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工业化发展及化石能源的消费使得CO2、O3浓度升高,对城市绿化植物的光合作用产生显著影响。实验于2015年7月17日至10月6日(共80天)采用开顶式气室模拟CO2、O3浓度升高情况下两种气体单独及复合作用对小叶榕和秋枫两种绿化幼苗的光合生理及生长的影响。实验设六个处理:CK(CO2环境本底值,400±30μmol mol-1;O3环境本底值,50±10nmol mol-1)、T1(O3环境本底值2倍,100±10μmol mol-1; CO2环境本底值,400±30μmol mol-1)、T2(CO2环境本底值2倍,800±30μmol mol-1;O3环境本底值,50±10nmol mol-1)、T3(CO2环境本底值2倍,800±30μmol mol-1;O3环境本底值2倍,100±10μmol mol-1)、T4(CO2环境本底值3倍,1200±30μmol mol-1;O3环境本底值2倍,100±10μmol mol-1)、T5(CO2环境本底值2倍,800±30μmol mol-1;O3环境本底值3倍,150±10μmol mol-1),各开顶式气室每日通气时间为9:00-16:00,研究在不同处理下小叶榕和秋枫叶片光合气体交换能力、光合色素含量、叶绿素荧光参数、光响应曲线、可溶性蛋白和可溶性糖含量、株高及生物量的变化。主要研究结果如下: 1.浓度为环境本底值2倍的CO2单独作用下,小叶榕和秋枫净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)均上升,气孔导度(Tr)、蒸腾速率(Gs)显著(P<0.05)下降;光合色素含量除叶绿素b外整体上升;最大光化学效率(Fv/Fm)无显著变化,光化学猝灭系数(qP)、实际光化学效率(Yield)、相对电子传递效率(ETR)明显上升,非光化学猝灭系数(NPQ)下降,植物光系统Ⅱ反应中心结构未受到胁迫;光响应曲线参数中,表观量子效率(α)显著(P<0.05)升高,最大光合速率(Pmax)、光补偿点(LCP)不低于对照,暗呼吸速率(Rd)、光饱和点(LSP)显著(P<0.05)下降;叶片中可溶性蛋白及可溶性糖含量明显增加;植物株高及生物量与对照相比显著(P<0.05)增大,根冠比降低。可见,CO2浓度升高对两种植物光合作用有明显的促进作用。 2.浓度为环境本底值2倍的O3单独作用下,小叶榕、秋枫Pn、Gs、Tr和Ci均显著(P<0.05)低于对照;叶绿素总量显著(P<0.05)下降,类胡萝卜素先上升后下降;Fv/Fm、qP、Yield及ETR均显著(P<0.05)降低,NPQ显著(P<0.05)上升;α、Pmax、Rd、LSP均显著降低,LCP显著(P<0.05)上升;可溶性蛋白及可溶性糖含量均显著(P<0.05)下降;株高及地上、根系生物量均低于对照。可见,O3浓度升高对植物光合作用有明显的抑制作用。 3.浓度均为环境本底值2倍的CO2、O3复合作用下,小叶榕和秋枫的Tr和Gs均显著(P<0.05)下降,Pn与同期对照相比先升高后显著(P<0.05)降低;叶绿素总量小叶榕先升高又降低,秋枫始终下降。类胡萝卜素含量小叶榕整体无明显变化,秋枫整体显著(P<0.05)上升;Pmax、Rd均显著下降,LCP均显著(P<0.05)上升,小叶榕α未发生明显变化而秋枫显著(P<0.05)降低。小叶榕LSP下降秋枫上升;可溶性蛋白及可溶性糖含量显著(P<0.05)下降,且秋枫下降幅度大于小叶榕;小叶榕株高先高于后低于对照,秋枫株高降低。小叶榕和秋枫生物量均显著(P<0.05)低于对照,秋枫降幅较大。由此可知,CO2浓度的升高对植物光合的促进作用可在一定程度上补偿O3的抑制作用,且CO2对小叶榕的补偿作用更明显。 4.浓度分别为环境本底值3倍、2倍的CO2、O3复合作用下,小叶榕和秋枫Pn先升高后降低,其中秋枫降幅较大。Gs、Tr显著(P<0.05)降低,Ci显著(P<0.05)升高;小叶榕Chla、Chlb、先升高后降低,秋枫Chla升高,Chlb、Chl(a+b)降低。类胡萝卜素含量均呈先升高后降低趋势;小叶榕和秋枫Fv/Fm未有明显变化,qP未有明显下降趋势,NPQ先升高后下降,Yield整体不低于对照,秋枫ETR有下降趋势;小叶榕、秋枫α、LCP、LSP显著上升,Pmax、Rd显著(P<0.05)下降;小叶榕可溶性蛋白含量显著(P<0.05)增加,秋枫显著(P<0.05)下降。小叶榕可溶性糖含量显著增加,秋枫无明显变化;小叶榕、秋枫生长速率呈先升高后降低趋势,小叶榕地上、地下生物量显著(P<0.05)增加,秋枫单株生物量与对照相比无显著性差异。由此可见复合作用下,继续升高CO2浓度对植物光合的促进作用进一步增大。 5.浓度分别为环境本底值2倍、3倍的CO2、O3复合作用下,小叶榕和秋枫叶片Pn、Gs、Tr、Ci显著(P<0.05)下降;叶绿素、类胡萝卜素含量均显著降低;叶绿素荧光各参数均显著(P<0.05)下降;光响应参数α、Pmax、Rd、LSP显著(P<0.05)下降,LCP显著(P<0.05)上升;可溶性蛋白和可溶性糖含量、株高及生物量均显著(P<0.05)下降,植物光合系统受到严重损害。由此可见,当O3浓度过高时,对植物产生持续且严重的伤害,CO2对植物的光合补偿失去作用。 6.O3浓度升高时,秋枫和小叶榕各光合生理参数变化及生长趋势有明显不同。较高浓度O3单独作用下,与秋枫相比,小叶榕Pn、Tr、Gs、Ci和qP、实际光化学效率、ETR以及可溶性蛋白、可溶性糖含量降幅较小。秋枫胡萝卜素含量与小叶榕相比较早时间表现出下降趋势,此外,小叶榕株高最大降幅明显小于秋枫;本底值浓度均为2倍的O3和CO2复合作用时,秋枫Pn、株高与对照相比降幅大于小叶榕,小叶榕叶绿素含量及qP先升高再降低而秋枫始终降低。小叶榕ETR、α与对照无显著性差异而秋枫显著(P<0.05)降低。小叶榕生物量增加而秋枫减少。由此可见,小叶榕对O3的抗性及耐受能力大于秋枫,秋枫对O3较为敏感。 综上所述,单独作用下,较高浓度CO2对秋枫和小叶榕的光合及生长有明显促进作用,相反,较高浓度O3有明显抑制作用。复合作用下,O3在一定浓度时,较高浓度CO2对两种绿化植物的光合促进作用一定程度上可补偿O3的抑制作用;当O3浓度过高时,植物光合系统受到严重损害,CO2对植物的光合补偿失去作用。大气受O3污染状态下,与秋枫相比,小叶榕抗性较强,更适合选育为绿化树种。