馮永霞，尚鶴，曹吉鑫，倪秀雅，陳展*

1.中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與自然保護(hù)研究所/國家林業(yè)和草原局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091；2.北京市園林綠化科學(xué)研究院，北京 100044

隨著全球科技飛速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程加快，在人口密度越來越大的背景下，CO2、CH4等溫室氣體大量排放是導(dǎo)致氣候異常、海平面上升等環(huán)境問題的重要原因之一（Kunalan et al.，2022）。工業(yè)革命前，地球的 CO2摩爾分?jǐn)?shù)約為 280 μmol·mol-1，2021 年 CO2年均摩爾分?jǐn)?shù)為 416.45 μmol·mol-1（https://www.co2.earth/）。IPCC第五次評估報(bào)告指出，在不同減排措施下大氣 CO2摩爾分?jǐn)?shù)到 2100年會出現(xiàn) 4種情景：430—480、580—720、720—1000、1000 μmol·mol-1以上（IPCC，2014）。因此研究不同路徑CO2濃度對植物的影響，尤其是木本植物對高濃度CO2的響應(yīng)是很有必要的，可以為森林植物應(yīng)對未來氣候變化提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

N素是調(diào)節(jié)植物器官代謝和生長的重要組成成分，也可以調(diào)節(jié)激素形成與平衡（Sun et al.，2020）。N沉降是全球性的環(huán)境問題，中國成為了第三大N沉降區(qū)（喬楓等，2018）。有研究表明，在全球范圍內(nèi)大氣氮沉降約為 19 Tg·a-1（Schwede et al.，2018）。大氣N沉降預(yù)計(jì)將在未來幾十年快速增長（Wang et al.，2017）。

近十幾年以來，CO2濃度升高對植物的影響已被廣泛報(bào)道。大量研究探討了CO2濃度升高對植物光合作用、葉綠素?zé)晒馓卣鞯挠绊懀≧odrigues et al.，2016），而對植物抗氧化系統(tǒng)以及內(nèi)源激素的研究較少?？寡趸到y(tǒng)是植物防御外界環(huán)境脅迫和維持生長發(fā)育的基礎(chǔ)，CO2濃度升高將影響植物光合作用過程，進(jìn)而影響到植物的活性氧和抗氧化系統(tǒng)（Yi et al.，2020）。已有研究表明，短時(shí)間內(nèi)CO2濃度升高可以增加光合色素含量（洪凱等，2020），且光合色素中的類胡蘿卜素是一種非酶促抗氧化劑（張雪等，2016）。SOD是植物必不可少的一類抗氧化金屬酶，它可以快速清除超氧自由基（O2-·），與其反應(yīng)生成另一種活性氧過氧化氫（H2O2）（王星等，2014）。MDA是常見的膜脂過氧化指標(biāo)，用來衡量植物細(xì)胞的膜脂過氧化程度，其含量越高，對植物細(xì)胞膜的毒害作用越強(qiáng)，膜脂過氧化程度就越大（Chandra et al.，2007）。CO2濃度升高能促進(jìn)植物可溶性糖的積累，減輕膜質(zhì)過氧化程度，保持相對較高的抗氧化酶活性和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及膜透性，這有利于植物的生長發(fā)育（莊明浩等，2013）。內(nèi)源激素是調(diào)控植物體生理機(jī)能的重要因素。當(dāng)植物遇到非生物因素的脅迫時(shí)，ABA、IAA、ZR和GA3等植物內(nèi)源激素在植物的生長和代謝的調(diào)節(jié)方面發(fā)揮著重要的作用（Sofo et al.，2013）。CO2作為綠色植物光合作用的底物，其濃度的變化直接影響到植物的生理生化過程和生長發(fā)育。大量研究顯示，短時(shí)間內(nèi)增加CO2濃度會提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，具有“施肥效應(yīng)”（姜帥等，2013）。也有研究表明，長期處于高CO2濃度下的小麥，葉片氣孔導(dǎo)度與蒸騰速率的降低幅度以及光合速率的增大幅度都逐漸縮小，即發(fā)生了CO2馴化現(xiàn)象（范金杰等，2020）。因此不同植物對CO2濃度升高的響應(yīng)大不相同。另外N素也是組成植物有機(jī)體的基本成分，是植物生長發(fā)育過程中必不可少的因素。有研究表明，施氮肥可以促進(jìn)植物的生長，增強(qiáng)植物代謝和生物量（王滿蓮等，2017）。適當(dāng)?shù)牡砑訒龠M(jìn)植物生長。氮添加也會對植物葉片色素含量有所增加，缺氮會對黃瓜幼苗產(chǎn)生脅迫作用并誘導(dǎo)植株抗氧化酶系統(tǒng)響應(yīng)（張雪等，2016）。目前關(guān)于CO2濃度升高對植物的影響，大多探討了 CO2濃度倍增（約 700—800 μmol·mol-1）對植物的影響（何梅等，2020；康紅梅等，2020），但無法預(yù)測植物對高 CO2摩爾分?jǐn)?shù)（1000 μmol·mol-1）的潛在響應(yīng)。盡管一些報(bào)道研究了較高的 CO2摩爾分?jǐn)?shù)（1000 μmol·mol-1）對作物的影響（張振花等，2018a），但有關(guān)IPCC報(bào)告預(yù)測的4種CO2濃度情景與N施肥對木本植物影響的試驗(yàn)卻很少，而關(guān)于高 CO2摩爾分?jǐn)?shù)（1000 μmol·mol-1）與N肥對植物生理生態(tài)的復(fù)合影響的報(bào)道更鮮見。因此探究IPCC報(bào)告中預(yù)測的所有CO2濃度情景及其與N肥對植物的復(fù)合影響，對進(jìn)一步了解植物對未來氣候變化響應(yīng)情況具有重要的生態(tài)學(xué)意義。

木荷（Schima superba）主要分布于浙江、福建、江西、貴州、湖南、廣西、廣東、海南等地，不僅可用作木材加工，也被廣泛應(yīng)用于人工林種植，其生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高。本研究利用 OTC設(shè)備，根據(jù)IPCC第五次評估報(bào)告中的預(yù)測情景，設(shè)置4個CO2熏氣濃度：自然大氣 CO2摩爾分?jǐn)?shù)（約 400 μmol·mol-1，CK）、550、750、1000 μmol·mol-1，在不同濃度水平下設(shè)置兩個不同施氮梯度（低氮：0 g·m-2·a-1，高氮：10 g·m-2·a-1），研究對象為一年生的木荷幼年植株，研究CO2濃度升高與施氮對木荷的光合色素以及抗氧化活性等的影響，旨在為氣候變化背景下具有高生態(tài)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值的樹木的適應(yīng)性栽培提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

該試驗(yàn)在中國科學(xué)院千煙洲紅壤丘陵生態(tài)試驗(yàn)站（26°44'48"N，115°04'13"E）開展，該站位于中國中南部的江西省泰和縣灌溪鎮(zhèn)，海拔高度約100 m，年均溫為17.9 ℃，年均降雨量為1489 mm，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候。植被屬于中亞熱帶常綠闊葉林帶。主要的土壤類型有紅壤、水稻土、潮土、草甸土等。

1.2 試驗(yàn)處理

本試驗(yàn)設(shè)置4個CO2處理：設(shè)置OTC設(shè)備但不熏氣作為對照（CK，使其與自然大氣 CO2濃度保持一致）、OTC設(shè)備分別通入 550、750、1000 μmol·mol-1CO2。每個處理重復(fù)3次，共設(shè)置12個OTC設(shè)備。根據(jù)國家監(jiān)測網(wǎng)的數(shù)據(jù)，總氮沉降平均約為 4 g·m-2·a-1，且最大值超過 8 g·m-2·a-1（Xu et al.，2015），中國作為世界上氮沉降最高的幾個地區(qū)之一，過去30年增長了約60%（Liu et al.，2013）?？紤]到N沉降的增長趨勢，本研究在每個OTC設(shè)備內(nèi)設(shè)置的施氮水平為10 g·m-2·a-1（高氮），同時(shí)設(shè)置不施氮肥（低氮）的處理，共兩個N濃度梯度。OTC設(shè)備運(yùn)行系統(tǒng)詳見文獻(xiàn)（潘鴻等，2022）。

每個 OTC中放入來自于吉安市泰和縣當(dāng)?shù)孛缙缘囊荒晟柙阅竞捎酌?10株，其平均株高為40.32 cm，平均地徑約為5.64 mm。在2018年3月初選取生長狀況較一致的木荷幼苗移栽到花盆中（直徑25 cm，高度18.5 cm），栽培土壤為試驗(yàn)站當(dāng)?shù)氐募t壤。試驗(yàn)開始前對紅壤進(jìn)行檢測，其土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 (8.63±0.32) g·kg-1，全氮為500 mg·kg-1，速效磷為 (1.58±0.17) mg·kg-1，速效鉀為(20.10±0.36) mg·kg-1，pH 值為 4.50±0.02。移栽后的木荷幼苗在自然環(huán)境中緩苗 20天后搬入 OTC內(nèi)。試驗(yàn)時(shí)間為2018年6月30日—2018年10月1日，每日對其進(jìn)行 9 h熏氣（北京時(shí)間 08:00—17:00）。施氮處理需先計(jì)算木荷盆栽的土壤表面積，再稱取不同質(zhì)量的KNO3（＞99%）溶于水中配制成不同濃度的KNO3溶液，每個OTC中選擇5株木荷幼苗進(jìn)行施氮處理。2018年6月15日、7月20日、8月24日和9月20日對其施肥，根據(jù)盆栽的土壤表面積，稱取一定量KNO3配制成6.8 g·L-1的KNO3溶液，每次每盆噴施150 mL該溶液；同時(shí)不施氮處理的盆栽噴淋等量自來水作為低氮對照。試驗(yàn)過程中，根據(jù)植物的具體需要使用同一量杯施加水分，確保每株木荷幼苗的水分供應(yīng)充足且等量。

1.3 測定方法

2018年10初試驗(yàn)結(jié)束后，從每個處理中隨機(jī)選擇2株植株，每株在主干從上到下3—5葉位選擇2片生長狀況正常、葉片展開完全的葉，避開葉脈將其葉片剪碎后用錫箔紙包裹，用液氮罐保存運(yùn)輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。光合色素的測定參考葉思源（2019），超氧化物歧化酶（SOD）采用氮藍(lán)四唑（NBT）光化還原法測定（李儀曼等，2019）。丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測定（于浩，2017）。利用酶聯(lián)免疫吸附劑測定法測定 IAA、ABA、GA3和ZR的含量。同時(shí)從每個處理中選擇隨機(jī)選擇2盆木荷植株用于生物量的測定，首先使用自來水將植物清洗，并用植物剪分成3部分（根、莖、葉），在烘箱中烘干到恒重狀態(tài)后稱重，烘箱溫度設(shè)置為65 ℃。

1.4 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用 Microsoft Excel對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析處理；在SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件中，先進(jìn)行Kolmogorov-Smirnov和 Levene檢驗(yàn)，所有數(shù)據(jù)均滿足正態(tài)性以及方差齊性。采用多因素方差分析，探討 CO2濃度、施氮及其交互作用對木荷生理生化的影響。單因素方差分析分別檢驗(yàn)低氮和高氮處理下不同CO2濃度的影響，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析同一CO2濃度處理下高氮和低氮處理之間的差異，并采用最小顯著差數(shù)法（LSD）進(jìn)行多重檢驗(yàn)（P＜0.05）。應(yīng)用Origin 2017進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果分析

2.1 CO2濃度升高和施氮互作對木荷幼苗光合色素的影響

多因素方差分析結(jié)果表明，CO2濃度升高對植物葉片葉綠素a和類胡蘿卜素的含量都沒有顯著影響，CO2顯著影響葉綠素b的含量（P=0.020），而氮肥則顯著影響光合色素（P＜0.001），CO2和氮肥的交互作用對光合色素?zé)o顯著影響。單因素方差分析結(jié)果表明，除 1000 μmol·mol-1CO2處理，其他CO2處理下，高氮處理下的光合色素含量均顯著高于低氮處理（圖1）。在CK處理中，高氮與低氮相比葉綠素a含量顯著增加了165.63%（P=0.007），葉綠素b含量增加了181.43%（P=0.007）。在550 μmol·mol-1CO2處理下，高氮處理與低氮處理相比葉綠素 a、葉綠素 b含量分別增加了 123.79%（P=0.017）、101.14%（P=0.044）。在 750 μmol·mol-1CO2處理下，高氮處理與低氮處理相比葉綠素a含量顯著增加了157.93%（P=0.01），葉綠素b含量分別顯著增加了116.66%（P=0.007）。在CK、550、750 μmol·mol-13個CO2處理中，類胡蘿卜素含量在高氮水平下平均增加80%左右（P分別為0.013，0.012，0.006）。在 1000 μmol·mol-1的 CO2處理下，高氮處理雖比低氮處理下的色素含量也有所增加，但是增幅不顯著。相同N肥處理下，隨著CO2濃度的增加，葉綠素 a、類胡蘿卜素的含量并沒有顯著差異。但與不熏氣處理相比，1000 μmol·mol-1CO2處理顯著降低了葉綠素b的含量。

圖1 不同CO2和氮肥水平對木荷幼苗光合色素的影響Figure 1 Different effects of elevated CO2 and N fertilization on photosynthetic pigments in Schima superba seedlings

2.2 CO2濃度升高和施氮互作對木荷幼苗抗氧化系統(tǒng)的影響

多因素方差分析結(jié)果表示，增加 CO2濃度、氮添加及其交互作用均對MDA含量無顯著影響；CO2濃度和氮肥均對 SOD活力有顯著影響，但CO2和氮肥的交互作用對 SOD活力無顯著影響（圖2）。而單因素方差分析發(fā)現(xiàn)在550 μmol·mol-1CO2處理下，高氮處理MDA含量較低氮處理顯著增加了 33.77%（P=0.046）。低氮處理下，隨著CO2摩爾分?jǐn)?shù)增加到 550、750、1000 μmol·mol-1時(shí)，SOD活力分別較 CK提高了 24.59%（P=0.015）、19.44%（P=0.038）、24.98%（P=0.022）。在 550、750 μmol·mol-1CO2處理下，高氮較低氮的SOD的活力下降了31.86%（P=0.011）、19.33%（P=0.018）。

圖2 不同CO2和氮肥水平對木荷幼苗丙二醛和超氧化物歧化酶活力的影響Figure 2 Effects of different CO2 and N fertilization on the activities of malondialdehyde and superoxide dismutase in Schima superba seedlings

2.3 CO2濃度升高和施氮互作對木荷幼苗內(nèi)源激素的影響

多因素方差分析結(jié)果顯示，增加CO2濃度、施氮以及CO2濃度和氮肥的交互作用都對脫落酸沒有顯著影響；CO2濃度及其與氮肥的交互作用對生長素有顯著影響（P＜0.05），而氮肥對IAA無顯著影響。CO2濃度及其與氮肥的交互作用對ZR和GA3無顯著影響，而施氮對木荷幼苗葉片ZR和GA3含量具有顯著影響（P＜0.05）（圖3）。

圖3 不同CO2和氮肥水平對木荷幼苗內(nèi)源激素含量的影響Figure 3 Effects of different CO2 and N fertilization on the content of endogenous hormones in Schima superba seedlings

單因素方差分析則表明，在低氮情況下，1000 μmol·mol-1CO2處理較其他 3 種 CO2處理，ABA分別顯著增加了14.65%（P=0.004）、10.26%（P=0.021）和9.81%（P=0.025）。低氮處理下，隨著 CO2摩爾分?jǐn)?shù)升高至 550、1000 μmol·mol-1，IAA的含量較CK分別增加了34.03%（P=0.016）和 33.04%（P=0.005）。高氮處理下，隨著 CO2摩爾分?jǐn)?shù)升高至 550 μmol·mol-1，IAA 的含量較CK也增加了20.16%（P=0.031）。在750 μmol·mol-1CO2處理下，施氮較低氮處理的 IAA含量增加21.73%（P=0.025）。除 1000 μmol·mol-1CO2處理，在其他CO2處理下，與低氮處理相比，高氮顯著降低了 ZR 的含量。400 μmol·mol-1CO2處理下，高氮較低氮的 ZR含量降低了 6.82%（P=0.045）。550 μmol·mol-1CO2處理下，高氮較低氮的ZR含量降低了15.70%（P=0.011）。750 μmol·mol-1CO2處理下，高氮較低氮的ZR含量降低了 18.83%（P=0.017）。在 550 μmol·mol-1和1000 μmol·mol-1CO2處理下，高氮較低氮的 GA3含量分別下降了 8.84%（P=0.039）和 13.17%（P=0.040）。

2.4 CO2濃度升高和施氮互作對木荷幼苗植物生長量的影響

多因素方差分析結(jié)果表明，CO2對植物總生物量沒有顯著影響；而施氮對植物的總生物量有顯著影響（P＜0.001），CO2和施氮的交互作用對植物生物量無顯著影響（表1）。單因素方差分析則表明，在低氮處理下，隨著CO2濃度升高，木荷幼苗生物量沒有明顯變化。而在高氮處理下，1000 μmol·mol-1CO2處理下木荷幼苗的總生物量較 CK提高了 52.79%（P=0.044）。在 1000 μmol·mol-1CO2處理下，與低氮處理相比，高氮顯著增加了木荷總生物量，高氮比低氮的木荷總生物量增加了106.38%（P=0.003）。

表1 不同CO2和氮肥水平對木荷幼苗總生物量的影響Table 1 Effects of elevated CO2 and N fertilization on plant biomass g·plant-1

3 討論

3.1 對光合色素的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著CO2濃度的升高，其幼苗葉綠素a和類胡蘿卜素含量沒有顯著變化，而在1000 μmol·mol-1的CO2下顯著降低了葉綠素b的含量（圖1）。而以往的一些研究發(fā)現(xiàn)CO2濃度升高會促進(jìn)植物葉綠素含量的上升（張振花等，2018b）。也有研究表明CO2濃度上升會抑制葉綠素含量，如CO2濃度倍增條件下栓皮櫟（Quercus variabilis）的光合色素含量下降（杜啟燃等，2014）。而本試驗(yàn)中高濃度CO2下會大大降低木荷的葉綠素b含量，這與王精明（2005）的結(jié)果相似。本課題組前期研究也證實(shí)葉N含量隨著CO2濃度的上升而逐漸下降（Chen et al.，2021）。而葉綠素本身是一類含氮化合物，高濃度CO2將促進(jìn)植物生長，同時(shí)使得與葉片光合色素合成有關(guān)的葉N含量下降，進(jìn)而影響光合色素的合成，使得光合色素含量下降，即稀釋效應(yīng)（陳雨嬌等，2020）。同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果表明，木荷幼苗葉片的光合色素含量會隨著氮肥水平的增加而顯著增加，這與甜菜（Beta vulgarisL.）（張翼飛等，2013）、毛竹（Phyllostachys edulis）（Gao et al.，2016）以及黑麥草（Lolium multiflorumLam.）（Lü et al.，2021）等的研究結(jié)果一致。這可能是植物體內(nèi)光合色素的生成均需要卜琳環(huán)與Mg2+結(jié)合，而氮元素是這一過程的關(guān)鍵元素（高培軍，2013）；同時(shí)氮是構(gòu)成植物體內(nèi)大分子物質(zhì)如核酸、蛋白質(zhì)和光合酶等的重要組成成分（Zhang et al.，2022）。因此，植物體內(nèi)氮素的積累可以使得參與光合色素生成的相關(guān)酶濃度和活性有所增加，從而間接導(dǎo)致了植物體內(nèi)光合色素的積累。但當(dāng)CO2熏氣摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到 1000 μmol·mol-1時(shí)，氮素也不再對光合色素有所影響。這可能是因?yàn)楦逤O2濃度下，導(dǎo)致植物的氣孔導(dǎo)度逐漸關(guān)閉，植物對CO2的吸收大量減少，而使得光合作用下降，高CO2濃度下植物的生長發(fā)育也受到限制（圣倩倩等，2021），進(jìn)而植物也不受氮的影響。

3.2 對抗氧化活性的影響

有研究顯示，高濃度 CO2下銀杏（Ginkgo biloba）葉片中的丙二醛含量將顯著下降，這表明高濃度CO2可以減弱葉片的膜脂過氧化能力并對氧化損傷具有防護(hù)作用（阮亞男等，2007）。本試驗(yàn)中，在低氮處理下，隨著 CO2濃度的上升，MDA含量雖無顯著變化但有下降趨勢（圖 2），這可能是因?yàn)榘gCO2濃度上升，CO2同化率增加，使得有關(guān)呼吸作用的酶活性降低，呼吸速率降低，產(chǎn)生的活性氧也降低，H2O2產(chǎn)生也受到抑制，因此植物體內(nèi)MDA含量減少，木荷幼苗在高CO2濃度處理在一定程度上降低影響膜脂過氧化作用（翟曉朦，2015）。植物本身具備一套抗氧化系統(tǒng)，正常生長發(fā)育時(shí)抗氧化系統(tǒng)處于動態(tài)平衡中，而在各種逆境脅迫時(shí)，有關(guān)抗氧化活性的酶會增加（Denaxa et al.，2020）。在非生物脅迫下，植物會調(diào)控抗氧化酶基因的表達(dá)來減少活性氧（ROS）造成的傷害（張星雨等，2021）。本試驗(yàn)中，低氮處理下，500、750、1000 μmol·mol-1CO2處理的SOD活力較CK顯著增加。而在高氮下，1000 μmol·mol-1CO2處理下SOD活力較 550 μmol·mol-1顯著增加（圖 2）。這與吳志丹等（2014）的研究結(jié)果一致。高濃度CO2條件下木荷幼苗的 SOD活力增強(qiáng)。這可能是由于高濃度CO2能夠提高葉綠體PSII內(nèi)NADP+的利用率，產(chǎn)生大量的 NADPH，促進(jìn)了卡爾文循環(huán)和抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)（ASA-GSH cycle），從而增加抗氧化酶活性（阮亞男等，2007），故高濃度CO2會提高植物自身的抗性和逆境抵抗能力，促進(jìn)木荷幼苗正常生長。在 550、750 μmol·mol-1CO2處理下，高氮較低氮的 SOD活力顯著下降。這可能是因?yàn)樵诘拗频膮^(qū)域里，施氮會促進(jìn)了植物生長，而非脅迫，故木荷幼苗的抗氧化酶活性降低（熊露露等，2021）。

3.3 對植物內(nèi)源激素的影響

本試驗(yàn)中，在低氮處理下，1000 μmol·mol-1CO2處理ABA的含量較其他CO2處理顯著增加（圖3）。CO2濃度增加會降低葉片氣孔孔徑和氣孔密度，從而導(dǎo)致蒸騰減少。CO2濃度升高通過進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞 ABA信號通路而使得氣孔導(dǎo)度減小，并使得保衛(wèi)細(xì)胞中ABA生物合成增加（Chater et al.，2015）。有研究表明，施氮處理下植物中 ABA含量明顯降低（Ye et al.，2021）。而在 400、550、750 μmol·mol-1CO2處理下，施氮處理下 ABA含量明顯有增加的趨勢（圖 3）。這與李文嬈等（2017）的研究施氮下對棉花（Gossypium hirsutumL.）幼苗根源的研究結(jié)果一致。這可能是因?yàn)?NO3－被大量吸收使得細(xì)胞中有機(jī)酸合成增加，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)酸化，進(jìn)而使保衛(wèi)細(xì)胞中積累大量 ABA（李慶余，2010）。但在1000 μmol·mol-1CO2處理下，高氮較低氮顯著降低了ABA的含量。這可能是高濃度的CO2下導(dǎo)致CO2在葉肉細(xì)胞中積累，而1-磷酸葡萄糖在相關(guān)酶的催化下合成淀粉，從而使細(xì)胞液滲透勢升高，保衛(wèi)細(xì)胞失水，氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致ABA含量降低。IAA可以改變植物體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)分配，也可以影響植物生長和細(xì)胞伸長、分化等過程。在本試驗(yàn)的高氮處理下，隨著 CO2摩爾分?jǐn)?shù)升高至 550 μmol·mol-1時(shí)，IAA的含量較CK處理增加了20.16%（P=0.031）（圖3），這與Wang et al.（2009）的結(jié)果一致。但在 750 μmol·mol-1CO2處理下，IAA 含量沒有顯著增加，這與Pei et al.（2020）的結(jié)果一致。這可能是因?yàn)橐欢ǔ潭鹊腃O2濃度升高使得可溶性糖在葉肉細(xì)胞中累積從而導(dǎo)致植物的呼吸作用增強(qiáng)，植物呼吸作用產(chǎn)生能量會刺激分生區(qū)IAA的合成，所以CO2濃度升高時(shí)會促進(jìn)葉片中生長素的合成（翟開恩等，2015）。在 750μmol·mol-1CO2處理下，高氮較低氮的IAA含量增加21.73%（P=0.025）。徐國偉等（2018）研究表明，施氮有利于根系細(xì)胞生長素的合成。這可能是因?yàn)槭┑軌虼龠M(jìn)根系分生組織和地上部分的生長，促進(jìn)IAA的合成（趙平等，2005）。本試驗(yàn)中，除 1000 μmol·mol-1處理外，其他CO2處理下，施氮降低了內(nèi)源ZR的含量（圖3）。這與袁昌洪等（2016）在施氮處理后“烏牛早”嫩芽（Camellia sinensis‘Wuniuzao’）中 IAA、GA3、ZR含量增加的結(jié)果不同，但與李洪娜等（2015）的研究表明施氮使得ZR和GA3含量下降的結(jié)果一致。GA3可以調(diào)節(jié)植物的生長和發(fā)育，對環(huán)境壓力變化敏感。翟曉朦等（2016）發(fā)現(xiàn)苜蓿（Medicago sativa）在大氣 CO2濃度升高后，GA3含量總體上趨于升高的趨勢。陳曉娜等（2020）的研究表明氮素對 GA3的促進(jìn)效果較顯著。但在本試驗(yàn)中，CO2濃度對GA3的促進(jìn)效果并不顯著。在550 μmol·mol-1和 1000 μmol·mol-1CO2處理下，高氮處理下較低氮處理下的GA3有所下降（圖3），這可能是大量的ABA積累抑制了ZR、GA3的合成和運(yùn)輸（郭文琦等，2010）。同時(shí)ZR可以提高SOD等抗氧化酶的活力從而有利于活性氧的清除（于浩，2017），而本研究中施氮降低了ZR的含量，所以也間接降低了SOD活性。

3.4 對植物生物量的影響

CO2濃度的升高能促進(jìn)植物的枝、莖和節(jié)間的生長，增加生物量（曾貞等，2016）。本研究中，高氮條件下，當(dāng) CO2摩爾分?jǐn)?shù)升高至 550、750 μmol·mol-1時(shí)對木荷幼苗生物量沒有顯著差異，而當(dāng) CO2摩爾分?jǐn)?shù)升高至 1000 μmol·mol-1，木荷幼苗的總生物量則較CK顯著增加了52.78%（表1）。這與潘鴻等（2022）發(fā)現(xiàn)CO2濃度升高使木荷幼苗生物量增加的結(jié)果一致。本研究區(qū)土壤全N含量為500 mg·kg-1，相對較低。由表1結(jié)果可知，在未施氮肥的情況下，CO2濃度升高對木荷幼苗的生物量沒有顯著變化，這是因?yàn)楫?dāng)可利用的氮含量較低時(shí)會限制 CO2對生物量的促進(jìn)作用（Chen et al.，2021）。而當(dāng)不考慮任何CO2濃度條件時(shí)，施氮顯著增加了木荷幼苗的生物量。常宏等（2019）研究表明施氮顯著增加了殼斗科（Fagaceae）3種幼樹的總生物量。Forsmark et al.（2021）的研究表明人為氮添加會明顯增加樟子松（Pinus sylvestrisL.）針葉和細(xì)根的生物量。這是因?yàn)槭┑獣岣咄寥揽衫眯缘?，植物吸收利用氮肥并促進(jìn)了植物光合色素的增加以及植物生殖生長，使得植物的生長量也有所增加。

綜上所述，雖然CO2升高對木荷幼苗的葉綠素a、類胡蘿卜素?zé)o顯著影響，但對葉綠素 b有顯著影響。施氮顯著增加了木荷幼苗的光合色素含量，隨之其光合能力也逐漸增強(qiáng)，同時(shí)促進(jìn)植物的生長，其生物量也隨之增加。隨著CO2濃度的上升，MDA含量有無顯著變化，而SOD活力上升。這說明木荷幼苗具有一定的程度的CO2脅迫抗性，可以通過增強(qiáng)抗氧化酶的活性來緩解高濃度CO2對植物產(chǎn)生的脅迫，降低膜脂過氧化水平，減輕細(xì)胞膜的損傷，以保證木荷幼苗的正常代謝活動。且施氮有效地增加IAA的含量，從而促進(jìn)生長。

4 結(jié)論

（1）N添加顯著促進(jìn)光合色素含量（P＜0.001），這有助于促進(jìn)木荷幼苗光合作用速率，從而提高木荷幼苗生物量。

（2）CO2濃度升高和氮添加的交互作用對MDA含量和SOD活性無顯著影響，而CO2濃度升高對SOD活性有提升作用（P=0.041），氮添加對SOD活力有抑制作用（P=0.001）。這表明木荷幼苗在CO2濃度升高時(shí)會有一定的自我調(diào)節(jié)能力，可以通過增強(qiáng)抗氧化酶的活性來緩解高濃度CO2對植物產(chǎn)生的影響，降低膜脂過氧化水平，減輕細(xì)胞膜的損傷，以保證木荷幼苗的正常代謝活動。

（3）CO2濃度對 IAA含量有促進(jìn)作用（P=0.003），施氮對 ZR、GA3的含量有抑制作用（P＜0.001）。激素在木荷幼苗應(yīng)對高濃度CO2時(shí)發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用，在一定程度CO2濃度下，IAA含量增加會促進(jìn)木荷幼苗的生長。