森林植物的代谢产物是主导植物-昆虫互作、凋落物分解以及养分循 环等重要生态过程的重要因素。环境变化导致的植物化学成分的变化会进 一步影响森林生态系统功能。人类活动引起的近地面臭氧（O3）浓度增加 已成为中国面临的重要环境问题，但是 O3 污染对森林植物化学成分的影 响及其带来的生态效应尚不明确。

      本研究以杂交杨（Populus euramericana cv. ‘74/76’和 P. deltoides cv. ‘55/56’ × P. deltoides cv. ‘Imperial’）为研究对象，利用开顶箱（OTC）和开 放式O3熏蒸平台（O3-FACE），调查了不同土壤水分和氮水平下杨树叶片 化学成分对近地面 O3 浓度增加的响应，并以昆虫食叶行为为例，探讨了 O3 浓度增加导致的叶片化学成分变化可能带来的生态后果。主要结果如下：

      （1）O3熏蒸处理（环境浓度 +40 ppb）改变了杨树叶片化学成分，具 体表现为氮、可溶性糖、木质素浓度的增加以及淀粉浓度的降低。本研究 中，O3 对杨树叶片的缩合单宁和酚苷的浓度没有影响。图形矢量分析结果 表明，O3 处理下杨树氮、淀粉和木质素浓度的变化主要由于相关代谢途径 受到影响，而可溶性糖浓度的增加则主要和此时叶片生物量下降带来的浓 缩效应有关。杨树叶片化学成分对 O3 的响应受土壤水分含量变化的影响， 土壤氮水平对其影响不大。具体来说，土壤水分亏缺会减轻 O3 对杨树碳 水化合物以及木质素浓度的影响；

      （2）杨树的主要防御性化合物（酚类）对 5 个 O3 剂量梯度的响应研 究发现，随着 O3 浓度的升高，叶片总酚浓度先升高后下降，呈现出类似 毒物兴奋效应的响应模式（毒物兴奋区间：1.1–36.3 ppm h AOT40）。这 种双相响应模式主要出现在强抗氧化能力的酚类化合物（如缩合单宁）中， 在抗氧化能力较弱的酚类化合物（如酚苷）中未被观察到。O3 和酚类化合 物的剂量-响应关系模型会受到土壤氮水平的影响，其中 O3 对类黄酮和绿 原酸的毒物兴奋效应仅在高氮环境下出现；

      （3）后续的昆虫饲养实验发现，FACE 中 O3熏蒸（1.5 倍环境浓度） 和施氮处理均会改变杨树叶片品质，其中 O3 熏蒸会增加叶片氮浓度，施 氮处理会降低叶片缩合单宁浓度。O3 导致的杨树叶片化学成分变化影响了 美国白蛾的行为，施氮对美国白蛾行为的影响则不大。具体来说，用 O3 熏蒸叶片饲养的美国白蛾幼虫发育历期缩短，食物转化率下降，食叶量显 著增加。这些结果表明，O3 升高可能导致了杨树叶片品质下降，进而促使 昆虫进行补偿性取食。在本研究观测的化合物中，氮、淀粉和缩合单宁是 影响美国白蛾幼虫行为的主要化合物。

      以上结果表明，近地面 O3 污染可能会通过改变有重要生态学意义的 植物化学成分影响森林害虫的取食行为，这一过程可能会影响森林生态系 统的碳汇功能。本研究还发现在 O3 污染对植物化学成分的影响会因其他 伴生环境因素以及 O3浓度的变化而改变。忽视 O3污染-其他环境胁迫的交 互作用以及 O3 的剂量效应，可能会导致错误估计 O3 污染的生态效应，不 利于大气污染环境下森林保护和管理措施的制定与完善。