臭氧和气溶胶复合污染对杨树叶片光合作用的影响

作     者：李景 王欣 王振华 王斌 王成章 邓美凤 刘玲莉 LI Jing;WANG Xin;WANG Zhen-Hua;WANG Bin;WANG Cheng-Zhang;DENG Mei-Feng;LIULing-Li

作者机构：中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《植物生态学报》 (Chinese Journal of Plant Ecology)

年 卷 期：2020年第44卷第8期

页      面：854-863页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 0907[农学-林学] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 09[农学] 0901[农学-作物学] 0902[农学-园艺学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金(31670478、31600389和31522011) 

主　　题：复合型大气污染 光合作用 臭氧 气溶胶 阳生叶 阴生叶 

摘      要：由于经济的快速发展,中国大部分地区正面临着严峻的复合型大气污染,其中臭氧和气溶胶是两种主要污染物。已有的研究表明臭氧对叶片的氧化性伤害能够抑制光合作用,而气溶胶可通过增加散射辐射比例或缓解高温抑制促进光合作用。但复合污染下,臭氧和气溶胶如何共同调控叶片光合作用,仍缺乏研究。该研究利用北京及周边地区之间的污染梯度,选择加杨(Populus×canadensis)作为实验对象,于2012–2013年生长季期间对叶片光合速率进行连续观测,并同时监测臭氧浓度(AOT40)、气溶胶光学厚度(AOD)、空气温度和冠层内外光合有效辐射(PAR)等环境因子,以期探讨大气复合污染下臭氧和气溶胶变化对植物叶片光合作用的影响及相关机制。结果表明:(1)臭氧浓度与空气温度、气溶胶浓度之间均呈显著正相关关系,但气溶胶浓度与空气温度没有显著相关关系;(2)臭氧浓度增加显著抑制了阳生叶片的光合作用,但气溶胶浓度上升促进了阳生叶片的光合作用;臭氧浓度升高对阴生叶片光合作用的影响较小,但气溶胶浓度上升促进了阴生叶片的光合作用;(3)标准化后的结果显示,臭氧对阳生叶片光合作用的影响最大,此时气溶胶的促进作用一定程度上补偿了臭氧浓度上升所带来的抑制效应。对于阴生叶片光合作用而言,气溶胶则是最重要的影响因素。该研究发现复合污染下阴生叶和阳生叶光合响应不同,这表明冠层结构可能通过影响阴生叶和阳生叶的比例,从而对植物生长产生不同影响。该研究对理解大气复合污染如何影响光合作用提供了的机理支持,同时也表明,为了维持生态系统生产力及功能,需要同时控制气溶胶和臭氧污染。