大氣中的氣溶膠顆粒能夠吸收和散射太陽輻射,直接影響地球表面的輻射平衡,進而影響陸地生態系統的碳吸收。已有研究認爲,氣溶膠能夠促進生態系統的光合作用,主要是由於氣溶膠顯著增加散射輻射比例,使得更多的光進入樹木冠層內部,促進陰生葉的光合作用,從而顯著提高整個冠層的光利用效率,這一現象被稱爲氣溶膠的散射光施肥效應。儘管氣溶膠對生態系統碳吸收的促進作用已經得到證實,但是還不清楚氣溶膠能否影響樹木莖幹生長,且葉片尺度上的光合速率對氣溶膠的響應也缺乏直接的野外觀測證據。

  中國科學院植物研究所研究員劉玲莉團隊對不同氣溶膠濃度的天氣下楊樹莖幹周長的變化、氣溶膠光學厚度、大氣氣象條件進行了高頻監測。經過兩年的野外實驗,研究人員發現,在無雲天氣下,楊樹莖幹的日生長速率隨着大氣氣溶膠濃度的增加而顯著增加。進一步的分析發現,除氣溶膠導致的散射光施肥效應外,高氣溶膠天氣下伴隨的低飽和水汽壓差(VPD)對莖幹的快速生長起到了不容忽視的作用。通過野外觀測和模型模擬兩種方法的結合,研究人員發現陽生葉和陰生葉的葉片光合速率在高氣溶膠天氣下均顯著上升,但其響應機制有所差異。陽生葉葉片光合速率的增加主要是由於高氣溶膠天氣下伴隨的低VPD能夠促進氣孔開度,進而增加光合作用;而對陰生葉來說,主要是散射輻射的增加改善了光環境,從而促進其光合作用。

  該研究是第一次通過野外觀測,證明了氣溶膠可以改變光照條件和大氣微環境,從而促進樹木生長。

  該研究成果於近日正式發表在國際學術刊物Global Change Biology上。劉玲莉研究組助理研究員王欣爲論文第一作者,劉玲莉爲通訊作者。該研究得到國家自然科學基金和科技部重點研發專項的資助。

  不同氣溶膠天氣下楊樹莖幹生長的響應。(a)氣溶膠光學厚度(AOD),飽和水汽壓差(VPD)和楊樹莖幹生長速率的季節波動;(b,c)楊樹莖幹生長速率與AOD,VPD的關係。

  來源:中國科學院植物研究所

  

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