近地层臭氧（O3）作为重要的空气污染物，已经对生态系统带来了一系列的负面影响。另外，杨树作为速生物种有其重要的生态价值和商用价值，也是世界上主要的人工林选育的树种。目前，已经有大量的研究探究了近地层O3 对杨树的影响，但大多集中于O3 对其伤害机理以及不同基因型杨树对O3 敏感性差异方面的研究，很少有量化当前及未来O3 水平对杨树生长影响的研究。此外，目前大多研究主要建立了O3 评价指标与树木生物量的关系，很少有研究建立O3 评价指标与植物生理指标的关系，而生理指标较生物量有易检测，非破坏性取样以及反应更灵敏的优点，可以为评估O3 的生态效应的模型提供参数，并且结合遥感等手段可以进行大尺度的风险评价。另一方面，大量研究已经证实O3 能够显著影响植物的根生物量以及一些地下的生态过程，同时也会影响植物的蒸腾速率，这些都会间接的影响植物对氮（N）的吸收以及分配。然而，O3 对植物N 代谢过程以及生态系统N 循环影响的研究较少，并且现有的研究结论大多都存在争议。
      因此，有必要澄清O3 对植物N 相关过程的影响，从而更好的理解O3 对生态系统N 循环的影响，为预测未来全球变化背景下的一些重要的生态过程和生物化学循环提供科学依据。
      鉴于以上两个方面的研究空缺，本研究结合meta 分析和开顶式气室（OTC）模拟O3 浓度升高的方法，旨在：（1）综述O3 对杨树生长的影响，并且量化当前及未来O3 浓度对杨树的影响；（2）建立杨树关键的生理生长指标与O3 累积剂量指标以及气孔通量指标的关系；（3）在叶片尺度，探究O3 浓度升高对叶片N 代谢过程，以及O3 对不同N 组分在叶片中分配的影响；（4）在个体尺度，阐明O3浓度升高对杨树不同器官的生态化学计量，N 吸收量以及N 分配的影响。研究结果表明：
    （1）Meta 分析结果显示，目前的O3 浓度已经对杨树产生了负面影响，加速了叶片衰老，并降低了杨树林的碳（C）汇能力和生产力。与其他树种相比，O3 对杨树有更大的影响，证实了杨树是对O3 较敏感的树种，并且O3 降低了杨树通过造林减轻气候变化的潜力。因此，在当前和未来情景下，评估该物种的生产力和C 汇能力的模型中，将O3 作为其中的影响因素尤为重要。另外，杂交杨树比非杂交杨树对O3 更加敏感，这为杨树人工林的品种选育提供依据。最后，基于全球数据集首次建立了杨树的饱和光合速率（Asat），叶绿素含量和总生物量与O3 累积剂量指标的关系，为评价不同O3 污染水平对杨树生理与生长的影响，以及模型模拟杨树人工林C 汇与C 储量提供科学依据。
    （2）通过OTC 控制实验，将两种基因型杨树546（P. deltoides cv. ‘55/56’ ×P. deltoides cv. ‘Imperial’）和107（P. euramericana cv. ‘74/76’）暴露在5 个O3 浓度梯度下，分别建立了O3 累积剂量指标（AOT40）和气孔通量指标（POD7）与
光合参数，叶片形态指标和生物量的关系。随着AOT40 和POD7 的升高，杨树的Asat 显著降低，但是气孔导度没有变化，说明O3 对杨树光合的影响主要是非气孔限制；O3 显著的降低了植物的根生物量，但对叶片生物量和茎生物量没有显著的影响，表明O3 对地下生物量的影响比地上生物量的影响更大；通过拟合方程的斜率也发现杨树546 比杨树107 对O3 更加敏感；基于拟合度（R2）发现累积剂量指标和气孔通量指标对杨树这些生理生长指标的评价性能是相似的，主要是由于整个生长季杨树被充分灌溉没有受到水分胁迫。当生物量降低5%时，两种杨树的临界水平是AOT40 = 14.8 ppm h 和POD7 = 9.8 mmol O3 m-2，相比之下，同样降低5%时，光合参数的临界水平（AOT40 = 4 ppm h 和POD7 = 3 mmol O3m-2）和比叶重（LMA）的临界水平（AOT40 = 5.8 ppm h 和POD7 = 4 mmol O3m-2）要低得多，说明光合参数对O3 的敏感性最高，其次是叶片形态指标，最后是生物量。
      （3）在叶片尺度，O3 升高了基于质量的叶片N 浓度，而降低了基于面积的叶片N 浓度，是因为O3 降低了叶片的LMA。叶片组织中的N 根据不同功能可分为用于生长的光合N，用于抵御胁迫的结构N（也就是细胞壁的N）以及其他的N 组分。本研究发现O3 显著降低了分配到光合组分中的叶片N，同时增加了细胞壁和其他成分中的N，反映了植物应对胁迫时的权衡策略，即植物在细胞壁中投入了更多的N 用于抵抗O3 损害，但以减少用于生长的光合N 为代价。另外，我们还发现O3 刺激了参与叶片N 代谢过程的主要酶（硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶）的活性，但对叶片中的NO3-N 浓度，NH4-N 浓度以及总可溶性蛋白的含量都没有显著的影响。
    （4）在个体尺度，O3 显著增加了不同器官（叶，茎和根）N 和磷（P）的浓度，显著降低生态化学计量比C/N 和C/P，但对碳（C）浓度和N/P 的影响不显著。另外，O3 显著增加了杨树N 重吸收率，而对P 重吸收率的影响不显著，这与本研究土壤受N 限制有关，主要由于叶片的N/P 的值远小于14。O3 显著降低了杨树整株的总C 吸收量，但对杨树不同器官的N 和P 吸收量和分配的影响不显著。了解O3 对杨树生态化学计量以及营养吸收的影响，对预测未来全球变化背景下生态过程和生物地球化学循环过程至关重要。