异戊二烯（C5H8，2-甲基-1，3-丁二烯，ISO）是单体最具代表性的植物源挥发性有机化合物（BVOCs），不仅在植物抵御生物与非生物胁迫中扮演重要角色，同时也是大气主要污染物臭氧（O3）及二次有机气溶胶（SOA）的重要前体物，对大气光化学进程和全球气候变化有重要影响。自工业革命以来，不断攀升的地表O3背景浓度、频发的干旱及过量活性氮（Reactive nitrogen，Nr）是全球普遍面临的环境变化问题。高浓度O3、干旱及过量N沉降不仅影响植物生长和代谢，还可以影响植物源ISO的合成和释放。尽管研究已开展多年，但O3、干旱和N沉降单因子对ISO的影响因试验植物、处理方式差异等尚无统一定论，而有关O3和干旱、O3和N沉降复合作用对植物ISO释放的研究甚少。因此，本研究利用“固相吸附-热脱附”法，研究地表O3浓度升高和田间适度干旱（MD），地表O3浓度升高和人工N沉降以及三者复合作用对杨树叶片ISO释放速率（ISOleaf）和整株ISO释放速率（ISOplant）的影响，对于揭示复合环境因子对BOVCs释放及空气质量优劣的影响等具有重要科学意义。此外，研究利用O3梯度熏蒸实验量化杨树ISO相对释放量（ISOrelative）与O3评估指标间的剂量响应关系，初步评估当前大气O3浓度对落叶阔叶林ISO释放的区域影响，旨在全面地探讨单叶、整株及生态系统水平植物源ISO应对复合环境因子的响应。研究取得以下成果：

     1. 在叶片水平上，与饱和光合速率（Asat）和叶绿素含量（Chl）的响应一致，ISOleaf受到O3浓度、MD、N添加水平、叶位和采样时间的影响。高浓度O3（E-O3）显著降低杨树ISOleaf，Asat和Chl，MD和N添加显著增加叶片Asat，Chl和ISOleaf，但O3和MD，O3和N添加对ISOleaf的影响无显著交互作用；与上部叶位相比，O3和MD对杨树中部叶位的影响更明显。在充分灌溉条件下，杨树垂直剖面不同叶位ISO释放速率呈现先增加后降低趋势，但E-O3处理下ISOleaf降低幅度更明显。ISOleaf与叶片Asat和Chl呈显著正相关，且这种相关性不受O3、MD和N添加水平的影响；E-O3处理下，ISOleaf与胞间二氧化碳浓度（Ci）呈显著负相关，与gs无显著相关性，且不同水分处理和N添加量下无显著差异。

     2. 在整株水平上，O3和熏蒸时间对ISOplant和整株水平饱和光合速率（Pnplant）的降低与叶片水平保持一致，整体来看N添加和MD对ISOplant和Pnplant无显著影响。O3和MD显著降低杨树整株叶面积（Areaplant），N添加（N50）显著增加Areaplant。整株水平上，MD对ISOleaf的刺激作用补偿了MD对Areaplant的降低，N50对Areaplant的增幅没有显著增加ISOplant。与叶片水平不同，整株水平上MD缓解O3对ISOleaf的降低，故O3和MD复合对ISOplant的影响有显著的交互作用，但N50没有改变ISOplant应对O3胁迫的响应，故复合作用表现为累加效应。

     3. ISO与O3剂量响应关系实验表明：充分灌溉条件下，ISO释放与AOT40（O3小时浓度超过40ppb的累积值）和PODY（O3气孔吸收通量超过植物自身O3解毒能力Y的累积值）之间的相关性具有非常好的匹配。NF+40（环境空气增加40ppb）和NF+60（环境空气增加60ppb）显著降低两种基因型杨树ISOleaf和ISOplant。与ISOleaf相同，ISOplant与AOT40和PODY都存在显著负相关。两种基因型杨树整株ISOrelative与AOT40的相关性具有显著差异，但与PODY间无基因型差异。考虑到ISO-POD7之间较高的R2，研究推荐POD7作为杨树ISO释放应对O3胁迫的评估指标。

     4. 区域模型评估初探结果表明：在考虑土壤水分胁迫的影响下，全国大部分地区POD7低于6 mmol m-2。与未考虑环境O3胁迫的影响相比，尽管局部地区（山东和辽宁等地）ISOrelative降低幅度可达20%，但全国大部分地区ISOrelative变化幅度差异不显著。总体来看，考虑当前大气O3浓度，2015年中国落叶阔叶林ISO释放总量在MEGAN和PS_BVOC中分别为9.01 Tg C和11.47 Tg C。与未考虑大气O3浓度的影响相比，两个模型整体降低幅度分别为0.8%和0.4%。因此，当前大气O3浓度对生态系统水平ISO释放总量的影响可以忽略。

     本研究表明未来大气污染减排措施如O3污染控制、水分灌溉策略和活性氮输入的改变如氮氧化物排放、农田施肥等都可能改变叶片或整株水平植物源ISO的释放。尽管叶片和整株水平上，O3对ISO释放速率具有显著降低作用，但在考虑水分胁迫情景下，当前大气O3浓度对中国落叶阔叶林ISO释放总量的影响并不显著。未来需要进一步加强环境复合作用对冠层和生态系统尺度植物源ISO释放的影响研究，更深入探究ISO应对环境变化或严重污染情景下的响应。