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國家植物園科研人員揭示氣溶膠對陽生葉和陰生葉光合作用日動(dòng)態(tài)的影響及其調(diào)控機(jī)理
大氣氣溶膠是指懸浮在空氣中的液體和固體顆粒物，在大氣中累積到一定程度便形成了我們熟知的灰霾污染。氣溶膠能夠吸收和散射太陽輻射，太陽輻射的改變會(huì)進(jìn)一步影響溫度和濕度等氣象因子。植物葉片光合作用會(huì)迅速響應(yīng)光、溫濕度等環(huán)境因子的變化，進(jìn)而影響陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。由于在野外很難實(shí)施改變氣溶膠濃度的控制實(shí)驗(yàn)，目前有關(guān)葉片光合作用如何響應(yīng)氣溶膠變化的野外觀測研究較少。同時(shí)也缺少在不同氣溶膠濃度下對植物葉片光合作用的直接測定，尚不清楚在不同氣象條件下，氣溶膠對葉片光合作用的影響程度，更難以量化各個(gè)氣象因子效應(yīng)的相對貢獻(xiàn)。
氣溶膠對陽生葉(a, b)和陰生葉(c, d)光合作用日動(dòng)態(tài)的影響
國家植物園、中科院植物所劉玲莉研究組以中國北方廣布樹種楊樹為研究對象，利用北京地區(qū)氣溶膠濃度周期性波動(dòng)，開展了長期定位觀測實(shí)驗(yàn)，以揭示氣溶膠對陽生葉和陰生葉光合作用日動(dòng)態(tài)的影響及其調(diào)控機(jī)理。該研究在生長季晴朗無云的天氣下進(jìn)行，分別觀測了不同氣溶膠濃度下的陽生葉和陰生葉的光合作用日動(dòng)態(tài)，同時(shí)監(jiān)測了氣溶膠光學(xué)厚度，以及葉片溫度、葉片接收的光合有效輻射、葉片與大氣間的飽和水汽壓差(VPDL)等葉片微環(huán)境。
結(jié)果表明，氣溶膠同時(shí)促進(jìn)了陽生葉和陰生葉的光合作用，但對陽生葉光合作用的促進(jìn)作用主要發(fā)生在正午和下午;而對陰生葉光合作用的促進(jìn)則貫穿整個(gè)白天。結(jié)合光合作用機(jī)理模型后進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，氣溶膠對陽生葉光合的促進(jìn)作用主要是通過緩解高溫和高VPDL對光合速率的抑制來實(shí)現(xiàn);對于陰生葉，提高光合作用主要是通過緩解冠層內(nèi)部的弱光抑制來實(shí)現(xiàn)，且正午前后的效應(yīng)最強(qiáng)。
氣溶膠的調(diào)控機(jī)理：通過在不同時(shí)段改變不同的環(huán)境因子來影響陽生葉(a)和陰生葉(b)的光合作用
該研究利用原位觀測實(shí)驗(yàn)，在日尺度上揭示了氣溶膠污染對植物陽生葉和陰生葉光合作用的影響機(jī)理，發(fā)現(xiàn)氣溶膠的散射光施肥效應(yīng)、冷卻效應(yīng)以及較低的飽和水汽壓差共同改變了植物陽生葉和陰生葉的光合作用日動(dòng)態(tài)，研究結(jié)果為評估氣溶膠污染在不同氣象條件下如何調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)碳平衡提供了重要的理論基礎(chǔ)。
該成果于近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Plant, Cell & Environment上，國家植物園、中科院植物所已畢業(yè)博士研究生王振華為論文第一作者，劉玲莉研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金等資助。
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