大气臭氧(O3)浓度升高已经被欧美科学家认为是威胁未来世界粮食安全的一种重要环境问题。已有大量研究表明O3浓度升高不但严重影响农作物生理生化特性和产量,而且对生态系统地下过程也会产生很大影响。土壤碳动态是生态系统最重要的地下过程之一,不但直接影响农作物的生产力,而且与温室气体的排放密切相关,但目前还缺乏系统地研究O3浓度升高对农田生态系统土壤碳动态的影响。本研究利用已有的田间原位开顶式熏气设施和室内熏气模拟设施,重点研究O3浓度升高对农田生态系统土壤碳输入和输出途径及其通量的影响。结果表明(1)O3浓度的升高会造成植物叶片光合系统结构和功能,叶片抗氧化系统的一系列变化,是造成农作物产量下降的主要原因;(2)O3浓度升高造成了土壤微生物结构和功能的一系列变化;(3)O3浓度升高对农田的土壤呼吸影响比较小,但显著减小了稻田的CH4排放.结果将为评价未来O3浓度升高对我国粮食生产和农田生态系统碳源碳汇的影响提供科学依据。
英文主题词Elevated ozone concentration;crop ecosystem;soil carbon;methan emission