曾建強(qiáng)、張艷利、王新明等-JGR-A:光依賴和非光依賴BVOCs排放季節(jié)變化截然不同
?植物生理有顯著季節(jié)變化,其釋放的高活性揮發(fā)性有機(jī)物(BVOCs)也因此不同,但關(guān)于BVOCs排放季節(jié)性變化規(guī)律存在嚴(yán)重分歧,其驅(qū)動(dòng)機(jī)制也不十分清楚。熱帶/亞熱帶地區(qū)是全球BVOCs排放熱點(diǎn)地區(qū),當(dāng)前BVOCs排放模型主要基于溫帶植物而開發(fā),其在熱帶/亞熱帶生態(tài)系統(tǒng)的適用性還未得到較好驗(yàn)證。
?針對(duì)這些問題,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所王新明研究員和張艷利研究員研究組曾建強(qiáng)博士后等,通過對(duì)亞熱帶典型優(yōu)勢(shì)樹種尾葉桉(Eucalyptus urophylla)季節(jié)性BVOCs排放觀測(cè),發(fā)現(xiàn)BVOCs根據(jù)光依賴因子(LDF)可分為三種類型(圖1):完全依賴光(LDF=1)、部分依賴光(LDF=0-1)、完全不依賴光(LDF=0)。進(jìn)一步表明,BVOCs排放存在明顯的季節(jié)性,但光依賴(包括LDF=1 & 0-1)和非光依賴BVOCs表現(xiàn)截然不同:從干季到濕季光依賴BVOCs排放增加,非光依賴BVOCs排放降低(圖2);溫度是驅(qū)動(dòng)BVOCs排放季節(jié)性的關(guān)鍵因素,且光依賴BVOCs排放與生長(zhǎng)溫度正相關(guān)而非光依賴BVOCs與生長(zhǎng)溫度負(fù)相關(guān)。
?當(dāng)前模型能夠較好模擬異戊二烯的季節(jié)性(圖3),但對(duì)單萜烯模擬明顯不足:非光依賴單萜烯(如α-蒎烯)的季節(jié)性模擬與實(shí)測(cè)相反,光依賴單萜烯(如β-羅勒烯)的季節(jié)性被模型低估近30倍(圖4)。尤其值得關(guān)注的是,炎熱濕季植物排放更多的高活性BVOCs(如異戊二烯、β-羅勒烯)以抵抗熱脅迫,從而導(dǎo)致其排放BVOCs的總OH和O3反應(yīng)性相較于溫暖干季分別增加276%和452%。以上結(jié)果表明,植物可策略性改變其BVOCs排放以應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫,進(jìn)而對(duì)大氣反應(yīng)性和生物圈-大氣圈相互作用過程產(chǎn)生影響與反饋?zhàn)饔?。因此,?dāng)前模型需要針對(duì)不同BVOCs類型(特別是單萜烯)改進(jìn)其機(jī)制以更好地解釋熱帶和亞熱帶生態(tài)系統(tǒng)中BVOCs排放的復(fù)雜性。
?本研究受到國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目(42321003)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2022YFC3701103、2024YFC3714300)、廣東省科技廳(2023B0303000007、2023B1212060049)、廣州市科技局(202206010057)等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在Journal of Geophysical Research:?Atmospheres期刊。
?論文信息:
?Zeng, J.?(曾建強(qiáng)), Zhang, Y.*?(張艷利), Pang, W.?(龐偉華), Ran, H.?(冉浩汎),?Mu, Z.?(牟兆斌), Guo, H.?(郭昊), Lu, Y. (魯鈺婷), Song, W.?(宋偉), and Wang, X.*?(王新明),?2025.?Contrasting Emission Seasonality Between Light-Dependent and Light-Independent Biogenic VOCs From Subtropical Eucalyptus Trees. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 130, e2025JD043387. https://doi.org/10.1029/2025JD043387
?Zeng, J.?(曾建強(qiáng)), Zhang, Y.*?(張艷利), Pang, W.?(龐偉華), Ran, H.?(冉浩汎),?Mu, Z.?(牟兆斌), Guo, H.?(郭昊), Lu, Y. (魯鈺婷), Song, W.?(宋偉), and Wang, X.*?(王新明),?2025. Decoupling?Temperature and Light Effects on Terpene?Emissions From?Subtropical Eucalyptus:?Insights From Controlled Field Experiments.?Journal of Geophysical Research:?Atmospheres, 130, e2024JD042616.?https://doi.org/10.1029/2024JD042616

圖1. 聚類分析確定不同BVOCs的排放機(jī)制;de novo為全依賴光(LDF=1),pool為不依賴光(LDF=1),de novo + pool為部分依賴光(LDF=0-1)

圖2. 不同單萜烯(a, c)和倍半萜烯(b, d)排放因子及其組成的季節(jié)對(duì)比

圖3. 模擬的標(biāo)準(zhǔn)化異戊二烯排放因子與實(shí)測(cè)結(jié)果強(qiáng)線性相關(guān)(a);模擬-實(shí)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化異戊二烯排放因子趨勢(shì)對(duì)比(b)

圖4. 模擬的標(biāo)準(zhǔn)化β-羅勒烯排放因子與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)數(shù)相關(guān)(a);將模型季節(jié)溫度驅(qū)動(dòng)機(jī)制系數(shù)提升7倍后,模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)值線性相關(guān)(b)

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