隨著城市化進程和氣候變暖加劇，區(qū)域臭氧污染及地表升溫日趨凸顯。城市森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)重要碳庫，在凈化空氣和減緩城市熱島效應(yīng)等方面具有無可替代的重要作用。然而，城市森林往往也面臨夏季熱浪高溫和臭氧污染的雙重影響或脅迫。目前，關(guān)于大氣增溫和臭氧尤其二者復(fù)合作用對城市森林（樹木）固碳影響過程及機理認(rèn)識不清。
基于此，沈陽生態(tài)所城市森林研究團隊，以我國北方常見綠化樹種蒙古櫟和油松為對象，通過開頂箱控制系統(tǒng)，采用13C同位素標(biāo)記技術(shù)，連續(xù)2個生長季探究了大氣增溫（相比對照增加2℃）和臭氧濃度升高（相比對照增加80 ppb）及二者復(fù)合對城市樹木固碳的影響。結(jié)果表明，空氣增溫顯著增加了樹木生物量，提高了植物凈光合速率及總13C含量，同時也表現(xiàn)出顯著的年際變化及種間差異，增溫條件下蒙古櫟總13C含量在2021年增加了56.6%，而油松則增加了31.2%。臭氧濃度升高顯著降低了樹木生物量及凈光合速率（與對照相比，蒙古櫟和油松在2020年分別下降52.6%和37.4%）。研究發(fā)現(xiàn)，臭氧濃度升高顯著降低了13C在蒙古櫟根系分布，但提高了葉的13C含量及分布。相比油松，蒙古櫟對增溫和臭氧更敏感，但前者在臭氧脅迫下具有一定自我修復(fù)機制，能夠投資更多的碳來修復(fù)葉片損傷。研究表明，增溫和臭氧復(fù)合作用下，相比單一處理，兩樹種的總生物量、相對生長速率及總13C含量均保持較高水平，表明適宜增溫在一定程度上可以減緩臭氧污染帶來的不利影響。本研究的意義在于首次探究了氣溫升高與臭氧污染對城市樹木固碳的復(fù)合影響及互作機理，為我國應(yīng)對氣候變化下的城市森林樹種選擇及樹木生長與管理提供了新的科學(xué)依據(jù)。
以上研究成果以“Individual and interactive effects of air warming and elevated O3 on carbon fixation and allocation in two urban tree species”為題在線發(fā)表在國際期刊Agricultural and Forest Meteorology（2024）上。沈陽生態(tài)所城市森林組博士生王義婧為第一作者，徐勝研究員與何興元研究員為共同通訊作者，論文合作者包英國生態(tài)水文研究中心及瑞士聯(lián)邦森林、雪與景觀研究所等國外研究機構(gòu)同行。該研究得到國家自然科學(xué)基金重點項目、面上項目及科技部重點研發(fā)課題等項目的支持。
文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2023.109856?
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