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随着工业化和城市化的迅速发展,近地面臭氧浓度日益升高,高浓度臭氧对城市植物的影响已受到了广泛关注。本文以我国北方常见的草坪植物白三叶(Trifolium repens)、草地早熟禾(Poa pratensis)、苇状羊茅(Festuca arundinacea)、多年生黑麦草(Lolium perenne)、一年生黑麦草(Lolium multiflorum)为主要的研究对象,开展了三个方面的研究:以4种常见冷季型草坪草:白三叶、草地早熟禾、苇状羊茅、多年生黑麦草为实验材料,利用开顶箱(OTC)模拟法,研究了这些草坪草在高浓度臭氧(80和120 nmol· mol-1)处理下几种生理生态指标的变化规律;以一年生黑麦草和多年生黑麦草为实验材料,研究了这2种黑麦草在正常大气臭氧(CK,40 nmol·mol-1)及其浓度倍增(80、120,160 nmol·mol-1)条件下2种黑麦草对高浓度臭氧的响应机制;在高浓度臭氧(120 nmol· mol-1)处理下对白三叶叶片喷施外源抗坏血酸,探究外源抗坏血酸减缓高浓度臭氧对植物伤害作用的机理。本研究旨在为植物对臭氧逆境的适应机理研究以及全球气候变化背景下城市草坪植物筛选及其应用提供科学依据。 得出的主要结果如下: (1)4种草坪草随臭氧胁迫加剧呈现不同的伤害症状,其中,白三叶在熏蒸前期最先出现黄褐色点状伤斑。 (2)高浓度臭氧显著抑制了4种草坪草植株的生长。与对照相比,高浓度臭氧处理下显著提高了4种草坪草叶片中丙二醛(MDA)含量(124%、158%、181%、33.4%)及SOD活性(62%、57%、38%、129%)与POD活性(325%、102%、152%、57%)活性。草地早熟禾、多年生黑麦草、苇状羊茅的脱落酸(ABA)含量随臭氧浓度升高而升高,而白三叶的ABA含量则呈现出先升高后降低的趋势。 (3)白三叶对高浓度臭氧最为敏感,可用于做臭氧的指示植物;苇状羊茅对臭氧的敏感性最低,抗性最强。4种草坪草对高浓度臭氧的抗性排序为:苇状羊茅>多年生黑麦草>草地早熟禾>白三叶。 (4)2种黑麦草呈现出较为类似的伤害症状,但一年生黑麦草在熏蒸前期先出现黄褐色点状伤斑。 (5)高浓度臭氧均显著提高了一年和多年生黑麦草叶片丙二醛(MDA)含量(分别提高21.7%和28.1%)及SOD活性(分别提高71.2%和129.8%)与POD活性(分别提高32.3%和57%);降低了2种黑麦草叶片的净光合速率(Pn)(分别降低51.6%,57.5%)、气孔导度(gs)(分别降低45%,52.5%)、最大光化学效率(Fv·Fm-1)(分别降低6.4%,5.5%)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)(分别降低18.9%,10.5%)(P<0.05)。 (6)多年生黑麦草比一年生黑麦草更耐臭氧,主要原因在于臭氧浓度不超过120 nmol·mol-1的胁迫下,多年生黑麦草具有更高的抗氧化能力以及适应臭氧的气孔调节能力,从而减缓了臭氧对其的伤害。 (7)外源抗坏血酸(ExAsA)处理后的白三叶伤斑症状明显好于相应臭氧浓度处理下的白三叶。 (8) ExAsA处理后的白三叶比相应臭氧浓度处理下的白三叶具有更高的净光合速率、最大光化学效率、SOD活性(分别升高15.6%、4.8%、11.6%),同时降低了膜脂过氧化产物MDA含量与离子渗漏率(分别降低16.4%、34%)。 (9)高浓度臭氧胁迫下喷施ExAsA能够有效缓解臭氧对白三叶的胁迫作用。