近地层臭氧（O3）已成为威胁粮食安全的一种重要大气污染物。近年来，欧 美等发达国家 O3 污染治理成效见显，而亚洲地区 O3 浓度却呈快速上升趋势，尤 其是东亚和南亚，导致全球 O3 污染严重区正向亚洲转移。相比其他多数国家， 我国 O3 污染更为严峻。因此，研究 O3 对作物的影响，以及构建用于 O3 区域风 险评估的作物——O3 暴露的响应关系，不仅有利于评估我国/全球治理 O3 污染的 潜在价值，还对建立减缓作物 O3 损伤的农业管理措施具有重要意义。目前，O3 对一些常见农作物（如小麦和大豆）的不利影响已经得到较好研究，并且明确了 一些减缓 O3 损伤的手段（例如增施氮肥），但是对世界第三大作物玉米的关注却 十分有限。针对如此，本研究选用该碳四模式作物为研究对象，玉米品种为我国 种植面积最大的郑单 958（ZD958），基于开顶式气室（Open Top Chambers，OTCs） O3 熏蒸平台，参数化玉米 Jarvis 模型，探究玉米叶片和整株尺度生长对 O3 的响 应，并构建重要参数与 O3 暴露的响应关系，以弥补相关研究空白。进一步，还 揭示 O3 对玉米氮肥响应关系的调控作用，旨在为 O3 污染背景下制定合理氮肥管 理策略以缓解作物 O3损伤提供科学基础。主要研究结果如下：

       1. 首次参数化了玉米 O3通量模型，为玉米的 O3区域风险评估提供了有效工具。 参数过程中发现，相比小时饱和水汽压差（VPD），白天累积 VPD（VPD_cum） 作为 VPD 限制气孔导度函数（fVPD）的输入参数更优，fVPD_cum 较好地模拟了玉 米气孔导度（gs）峰值出现在清晨并随时间逐渐下降的现象。基于决定系数（R 2） 的比较发现，AOT40（小时 O3 浓度值超过 40 ppb 部分的累积值）和 POD6（每 小时气孔 O3 通量高于阈值 6 nmol m-2 s-1 的累积吸收通量）对玉米 O3 损伤的预测 性能相似，即考虑到不同环境条件下 gs 动态的通量方法的优势并未显示，主要因 为本实验中除 O3 浓度外其他环境条件高度均质。

       2. 明确了不同 O3 评估指标进行植物 O3 敏感性鉴定的差异，强调了交叉使用 O3 评估指标存在的潜在风险。AOT40 和 POD6 均显示，玉米光合生理指标的 O3 敏 感性最高，生物量指标次之，产量指标最低。然而，不同作物和玉米不同生育期 的 O3 敏感性序列却与 AOT40 和 POD6 的使用有关。

      3. 阐明了 O3 对玉米饱和光合速率（Asat）和产量的影响及其初步机制。以活性炭 过滤后的大气环境 O3 浓度（CF）为对照，O3 浓度升高显著降低了 Asat、光合色 素和叶绿素 a 荧光参数，增加了胞间二氧化碳浓度（Ci），但对 gs 几乎无显著影 响，说明 Asat 减弱主要由非气孔限制因素主导。同时，Asat 和 gs 的关系发生解耦， 导致玉米叶片水分利用效率（WUE）显著下降。再者，O3 胁迫下，产量和百粒 重显著降低，而籽粒数量无显著变化，表明单个籽粒重下降是玉米减产的主要原 因。

      4. 揭示了 O3 和玉米最佳施氮量（Nopt）的关系，进一步强调了 O3 污染治理的紧 迫性。籽粒产量和总生物量的 Nopt 分别从 147 kg N ha-1 yr-1 和 164 kg N ha-1 yr-1 （大气环境 O3 浓度，NF）上升至 248 kg N ha-1 yr-1 和 356 kg N ha-1 yr-1（NF 加 60 ppb，NF60），而 NF60 中对应 Nopt 的籽粒产量和总生物量却无法达到 NF 中的 水平。另外，O3 对一氧化二氮（N2O）释放量无显著影响，N 添加显著增加了 N2O 释放量。这表明 NF60 中 Nopt 的氮利用效率（NUE）更低，且造成的活性 N 损失 风险比 NF 中的 Nopt 更严重。