中文摘要：

受人为活动影响，持续增加的近地层臭氧（O3）污染加剧了全球与区域环境变化，对生态系统的影响日益受到国际社会广泛关注。土壤碳库对O3污染的响应特征及机制是评价全球环境变化影响不可或缺部分。本项目利用稳定性同位素13C示踪技术与原创作物分根生长集气箱，结合CO2、CH4测定，研究开放环境中不同O3浓度下作物输入地下碳的分配、土壤碳排放地下各源的贡献、土壤有机碳库的更新；通过土壤有机碳分组和团聚体分级研究不同O3浓度下耕层土壤碳库的大小、分配、转化与保持等特征；研究O3浓度增加对根系生理生态特征与微生物活性及生物量的影响。基于土壤外源碳输入、碳库特征与稳定性以及与土壤有机碳转化和团聚体形成等相关的地下生物学关键过程综合研究，明确O3污染下稻/麦轮作农田土壤碳库的消长动态与耦合机制及关键驱动因子，揭示O3污染背景下土壤碳库周转规律与固定趋势，为我国应对区域环境变化与制定农田碳管理措施提供科学依据。

结论摘要：

持续增加的近地层臭氧（O3）污染加剧了全球与区域环境变化，研究土壤碳库对O3污染的响应特征及机制对评价环境变化具有重要意义。课题借助稻/麦轮作系统的O3FACE试验平台，系统研究了两个O3浓度下稻麦生物碳及分配、土壤碳排放及各源贡献、土壤有机碳库的更新、耕层有机碳库在土体和团聚体中含量与分配、根系生理生态特征与微生物生物量及活性及土壤质量变化。结果表明，O3污染改变了土壤外源碳输入，但受作物类型与品种制约；O3污染显著降低SY63水稻生物量30%和显著增加根/冠比33%，对两个小麦的总生物量无显著影响但显著降低YN19的根生物量15.7%，显著增加Y15和显著降低YN19的根/冠比；并影响稻麦作物的根长、根表面积、根体积、根长密度和根直径等形态指标。O3污染加快了土壤碳排放，显著增加麦季和稻季累积CO2排放6-11%和18.6%。O3污染增加水稻单位根系呼吸速率8-98%，但对小麦根系呼吸的影响因品种与生长时期而不同。根际呼吸对土壤呼吸的贡献在高O3和正常O3浓度下小麦拔节-乳熟期分别为19.8-29.2%与17.2-27.0%、水稻全生育期分别为93%与91%；O3污染增加了小麦生长前期根际呼吸的贡献而降低了后期贡献，显著增加水稻根际呼吸贡献潜在减少稻季有机质分解损失。O3污染显著增加麦季裸地CO2累积排放量8.8%和稻季裸地CH4累积排放量167%但对稻季裸地CO2排放无影响，O3污染促进稻季厌氧微生物和麦季好气微生物对土壤有机碳的分解利用。O3污染加快了土壤有机质更新，使麦季土壤有机碳更新率由3.65-4.44%提高到6.13-7.16%。O3污染导致0-20 cm SOC含量下降，其在0-3、10-20 cm层显著降低17.7%、5.6%。O3污染显著降低0-10 cm和增加10-20 cm土体内>0.25 mm团聚体碳含量，并显著增加0-3 cm层< 0.053 mm团聚体碳14.8%。O3污染显著增加0-3 cm土壤微生物量碳24%但降低了在3-10 cm层含量。O3污染改变了土壤C库分配与转化。5年O3污染促进了大团聚体瓦解和改变了耕层土壤的固液气三相比，土壤碳固储的土壤基础发生改变。综上，长期臭氧污染将削弱稻田系统土壤碳的固储能力。在国内外核心期刊上发表论文8篇，其中SCI论文 1篇；获专利3项；培养硕士研究生1名。