中国科学院植物研究所刘玲莉课题组揭示气溶胶污染改变植物阳生叶和阴生叶光合作用日动态的调控机理

大气气溶胶是指悬浮在空气中的液体和固体颗粒物，气溶胶在大气中累积到一定程度便形成了我们熟知的灰霾污染。气溶胶能够吸收和散射太阳辐射，减少到达地面的总辐射，提高散射辐射比例，最终改变地球表面辐射平衡，辐射改变会进一步影响温度和湿度等气象因子。植物叶片光合作用(Pn)会迅速响应光、温湿度等环境因子的变化，进而影响陆地生态系统的生产力。然而，由于在野外很难实施改变气溶胶浓度的控制实验，目前有关叶片光合作用如何响应气溶胶变化的野外观测研究还非常缺乏。

近期，中国科学院植物研究所刘玲莉课题组在Plant, Cell & Environment上发表了题为“Aerosol pollution alters the diurnal dynamics of sun and shade leaf photosynthesis through different mechanisms”的论文，揭示了气溶胶对阳生叶和阴生叶光合作用日动态的影响及调控机理。

以中国北方广布树种杨树为研究对象，该研究利用北京地区气溶胶浓度周期性波动，开展了长期定位观测实验。在生长季晴朗无云的天气下分别观测了不同气溶胶浓度下的阳生叶和阴生叶的光合作用日动态，同时监测了气溶胶光学厚度（AOD），以及叶片温度（Tleaf）、叶片接收的光合有效辐射(PAR)、叶片与大气间的饱和水汽压差（VPDL）等叶片微环境。研究结果表明，气溶胶同时促进阳生叶和阴生叶的光合作用，但对阳生叶光合作用的促进作用主要发生在正午和下午；而对阴生叶光合作用的促进则贯穿整个白天。

结合光合作用机理模型后进一步发现，气溶胶对阳生叶光合的促进作用主要是通过缓解高温和高VPDL对光合速率的抑制来实现；而对阴生叶光合作用的提高主要是通过缓解冠层内部的弱光抑制来实现，且正午前后的效应最强。

该研究利用原位观测实验，在日尺度上揭示了气溶胶污染对植物阳生叶和阴生叶光合作用的影响机理，发现气溶胶的散射光施肥效应、冷却效应以及较低的饱和水汽压差共同改变了植物阳生叶和阴生叶的光合作用日动态，为评估气溶胶污染在不同气象条件下如何调节生态系统碳平衡提供了重要的理论基础。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pce.14411

来源：植物与环境PCE

转自：植物科学最前沿

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