1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
随着人类社会的发展，人类活动全面改变着地球的环境。人口增长、大气臭氧层的损耗、co2等温室气体排放增加、全球气候增暖、土地利用和覆盖变化、生物多样性丧失，及生物入侵等全球环境变化因子已成为跨越社会、文化和国界的中心问题。[1]其中气候变化与生物入侵问题已经成为当前各国政府和学术界关注的焦点，对于未来全球变化背景下，预测全球变化其他因素对入侵生物入侵力的影响逐渐成为了研究热点。
值得注意的是，臭氧作为温室气体，其不是直接的排放物，而是在大气环境中由自然过程或人类活动排放物产生的前体物通过大气化学反应过程形成的。国际最新报告指出,亚洲和北美地区的近地面臭氧浓度从1990年到2010年的平均量呈现增长趋势。[2]国内研究表明，污染排放对对流层臭氧含量的影响有明显的季节变化，对北方的影响不如南方显著，西部的季节变化稳定且小于东部，内陆污染地区各季节臭氧柱含量的变化量均较高。[3]
近地层臭氧作为最重要的大气污染物之一，对植物形态特征、光合作用、生育期、物质生产与分配、生物量等都有显著负面影响，已成为当今世界研究者及公众关注的重要问题。目前由于人类活动和工业迅猛发展，近地层臭氧浓度正以每年0.3%-2%的速度增加[4]，准确评估近地层浓度不断升高的臭氧对植物的影响具有重要意义。
2. 研究的基本内容和问题
一、研究目标：实验致力于揭示入侵生态型植物的入侵机制，并且定量探讨近地面臭氧浓度升高和广食性天敌对入侵和本地生态型植物的影响规律。实验结果将有助于对入侵植物进行准确预测和有效控制，减少生物入侵对生态系统功能的破坏。
二、研究内容：本实验采用乌桕作为研究对象，通过改变入侵生态型与本地生态型生活环境中近地面臭氧浓度水平，添加适量蜗牛作为广食性天敌，在源生地建立室外盆栽实验，通过测定两种不同生态型植株的叶片数，株高，叶片面积，生长速率，根冠比及总体生物量，比较这两种不同生态型对植物天敌的相互作用和近地面臭氧浓度升高的生理生态学响应。
三、拟解决问题：在未来全球气候变化背景下，近地面臭氧浓度升高已成为事实，生物入侵也已经是世界各国关注的热点。探究复杂自然环境下多种外界环境因素对入侵与本地生态型植物的影响必将成为一个新的科研方向，这种研究对于未来指导入侵植物的入侵预测及其防治具有重要的理论价值和现实意义。3. 研究的方法与方案
一、 研究方法
本项目使用定量通入臭氧模拟未来近地面臭氧浓度，加入等量蜗牛，采用乌桕（入侵生态型与本地生态型）作为试验对象，建立室外盆栽实验。
二、 技术路线
实验设计 |
实验跟踪 |
室外试验 |
室内实验 |
乌桕种植 |
数据记录 |
样本采集 |
指标测量 |
文献调研 |
数据处理 |
结论分析 |
一、 实验方案
(一）实验平台的建立
在一个面积为200平方的防虫网室内搭建两个直径为3米，高为2.5米的开放式有机玻璃集气室作为臭氧布气的容纳装置。设置CK（正常空气约30nl/L），T1（100nl/L）2个臭氧浓度水平。臭氧进行预先稀释，之后吹入集气室内的布气装置，使集气室内均匀布满气体，种植过程中每隔两个星期用臭氧检测器校正臭氧浓度。
（二）试验材料
2011年11月、12月，在中国的安徽、广州、南京、湖北、江西5个省市、美国的亚拉巴马、南卡罗来纳、佛罗里达、路易斯安那、佐治亚5个州内采集不同乌桕种群种子，每个种群至少选择七棵乌桕树。
（三）实验的展开
先洗去乌桕种子表面的油脂，并用低浓度的次氯酸钠进行灭菌。2月中旬开始进行育苗，5月中旬植株全部发芽并有两三片嫩叶的时候，便可移栽至塑料盆内记录编号和随机放入集气室内。移栽时，要选择长势、高度、叶片数基本一致的植株，并且记录其具体数值。
移栽两个星期后开始通入臭氧，给予移栽的植株适应时间。实验开始时，除了阴雨天外，臭氧浓度升高实验于早晨八点自动开机，下午四点准时关机。每间隔20天左右记录株高及叶片数。
6月中旬添加广食性昆虫蜗牛，蜗牛个体大小2cm左右，有蜗牛处理的盆内放3只蜗牛，每盆用48*120cm的网袋支撑，防止蜗牛逃逸。每两个星期检查蜗牛的个数，丢失的就补充蜗牛，9月初移除所有蜗牛。待到10月中旬，植株基本已停止生长时收割。记录新鲜叶片的叶片数、凋落叶片数、株高，扫描新鲜叶片并通过Scion image软件计算总叶片面积（TLA）。
待上述数据记录完全后，将植株根系清洗干净连同叶片、树杆等放进60℃烘箱内烘三天整后，分别称重，经计算可得到叶片生物量（LB）、地上生物量（AB）、地下生物量（RB）、总生物量（TB）、根冠比（RSR）等生物学指标。另外，通过统计最终收割后的新鲜叶片数及之前的掉落物叶片数记作总叶片数(TLN),比叶面积(SLA)由TLA/LB求得，叶面积比(LAR)由TLA/TB求得，这些都是衡量植物生长的常用生理指标。
二、 可行性分析
本实验通过控制乌桕生长过程中近地面臭氧浓度升高和广食性天敌蜗牛这两个影响因素，研究入侵生态型和本地生态型的生理生态学响应，在理论上具有可行性。
本实验在设计时，得到邹建文教授的悉心指导与大力支持，他提供了实验所需的乌桕种子，实验场地在南京农业大学的牌楼教学基地，试验田所需的设备及实验室需要的仪器齐全，整个实验所需的气候条件合适，时间充足，完全可以保证本实验的顺利进行。
4. 研究创新点
国内外已有的研究多数控制一个影响因素，例如单独研究臭氧浓度或者土壤微生物对入侵生态型与本地生态型植物的生理生态学影响，或者是数个物理量对单一生态型植物的综合影响，而本实验却是研究外界环境因素（近地面臭氧浓度与生物因素广食性天敌）对入侵型和本地型植物的生理生态学的单独与综合性影响的比较分析。
这一实验设计弥补了全球气候变化及生态环境变化对物种影响的研究的不足，为今后其他研究提供了参考。
5. 研究计划与进展
室外试验：2012年2月17日育种，5月15日移栽，5月27日开机（臭氧发生器）。6月13日放蜗牛，蜗牛个体大小2cm左右，有蜗牛处理的盆内放3只蜗牛，每盆用48*120cm的网袋支撑，防止蜗牛逃逸。每两个星期检查蜗牛的个数，丢失的就补充蜗牛，9月1号移除所有蜗牛。10月16日收割前先测株高，及叶片数。
室内实验：样品带回实验室，将收割后的根用自来水立即冲洗干净，测量叶片面积。实验样品经过700c烘箱烘烤36个小时之后称叶、株、根重，然后测量生物量。
撰写论文：2014年3月-5月进行数据处理，绘制图表，阅读文献，撰写毕业论文。
