臭氧污染对南方典型常绿与落叶树种的生态风险评估
批准号:
42107299
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
Evgenios Agathokleous
依托单位:
学科分类:
生态毒理学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
Evgenios Agathokleous
中文摘要
中国臭氧污染呈快速上升和蔓延趋势,导致我国绝大多数森林长期暴露于高浓度的臭氧环境,尤其是城市森林。植被叶片气孔吸收是臭氧干沉降的主要通道,叶片N含量与气候因子对气孔导度有显著交互作用。考虑到常绿与落叶树种的叶片属性差异及其臭氧敏感性不同,本项目选择多种常见常绿和落叶树种,开展4个氮水平和5个臭氧浓度的室外控制试验,研究不同臭氧和氮素处理下气体交换参数、N素含量、生物量等动态变化及复合效应;基于田间观测数据,开展叶片N含量与气孔导度响应关系的参数化研究;发展Jarvis型气孔导度模型和吸收通量模型,建立不同植物功能类型的臭氧吸收通量-效应响应关系,并与浓度暴露指数AOT40的剂量响应关系进行比较,明确臭氧对城市树木的影响临界值;评估城市森林对臭氧吸收净化及臭氧对亚热带地区生物量的影响。研究结果对于森林的臭氧风险评估、绿化树种选择、提出臭氧污染防控方案和实现碳中和目标具有重要的科学和应用价值。
英文摘要
In recent years, ozone pollution has been rising and spreading rapidly in China, leading to most forest exposure to high ozone concentration, especially for urban forest.. Stomatal ozone uptake by plant leaves is the main pathway of ozone dry deposition, and there is a significant interaction between leaf N content and stomatal conductance. Considering the difference in leaf trait and ozone sensitivity between evergreen and deciduous tree species, this project will expose six common evergreen and deciduous tree species to different combinations of four soil nitrogen levels and five ozone levels, under field conditions, to study the dynamic changes and combined treatment effects on gas exchange parameters, leaf N and biomass. Based on the obtained data, a parameterization will be carried out to incorporate leaf N content into the stomatal conductance function. The Jarvis type stomatal conductance model and ozone flux model will be developed, flux response relationships will be established for evergreen species and deciduous species. Moreover, the ozone flux –response relationship and concentration-based AOT40 metric will be compared and the ozone critical value of ozone impact on urban trees will be determined. Based on the results above, the ozone uptake by urban forest will be finally quantified and effects of ozone on biomass of subtropical forest will be evaluated. The results of this study have important scientific and practical value for improving ozone risk assessment of urban forest, choosing urban greening tree species, putting forward ozone pollution prevention and control plans, and realizing carbon neutral goal.
项目评估了臭氧(O3)对南方城市物种朴树(Celtis sinensis)、青钱柳(Cyclocarya paliurus)、麻栎(Quercus acutissima)和纳塔栎(Q. nuttallii)的影响。这些树种暴露在不同的空气条件下:CF(活性炭过滤空气)、NF(未过滤空气),以及NF40、NF60和NF80(NF + 40、60或80 nmol O3 mol-1)。研究发现,臭氧对气体交换、叶绿素含量、叶面积质量以及植物整体生长和生物量的影响在所有物种中都较为有限。在某些情况下,甚至表现出正面效果,这表明这些树种对臭氧具有相对耐受性,根据传统的影响评估方法,并未显示出显著的臭氧风险。然而,臭氧压力确实导致了组织营养状态的各种变化。例如,在麻栎中,钙(Ca)水平在NF条件下相对于CF翻倍。此外,叶与茎的营养含量比例发生了改变:与CF相比,NF条件下叶中的钙含量增加,而NF40条件下与NF相比,钙、铁(Fe)和磷(P)含量减少。这些结果以及物种特异性的差异表明,臭氧压力改变了不同植物器官中的营养分布。此外,臭氧压力还影响了不同营养元素之间的化学计量比,其中一些效应具有物种特异性。例如,NF仅在麻栎的叶中增加了Ca/Mg比值。不同器官表现出化学计量比的不同变化,所有物种在高臭氧暴露下显著增加了茎中的K/Ca和K/Mg比值,同时降低了C/P和N/P比值。许多这些效应在程度上是中等或大的,并具有实际意义,强调了它们在城市林业项目中的重要性。总的来说,植物在臭氧压力下的良好表现可能部分归因于营养性能的改善,这在叶和茎之间有所不同。尽管在研究的物种中,叶片生理、植物生长和生物量对臭氧压力表现出相对耐受性,但组织中的营养分析和化学计量比表明存在“隐藏”的生态风险。这些在臭氧污染的城市环境中可能产生的生态影响需要进一步研究,特别是因为传统的臭氧风险评估可能无法捕捉到这些隐藏的风险,这些评估通常使用典型的生长、产量、生物量、单位叶面积质量和光合作用指标。我们为这些南方树种揭示的非线性风险表明,需要新的风险评估工具来检测和深入分析臭氧的非线性风险。
大气污染对针叶和阔叶植物—昆虫相互作用及生态系统健康的影响
-
批准号:42311530043
-
项目类别:国际(地区)合作研究与交流项目
-
资助金额:10.00万元
-
批准年份:2023
-
负责人:Evgenios Agathokleous
-
依托单位:
国内基金
海外基金