几种海南岛热带雨林优势种植物挥发性有机物排放对模拟氮沉降的短期响应

BVOCs(Biogenic Volatile Organic Compounds)是植物向大气释放的一类重要气态化合物,能参与大气化学过程和陆地生态系统碳素循环。分析环境因子对BVOCs排放的影响,对科学认识未来气候变化具有重要意义。氮素作为植物生长、发育所需的大量营养元素之一,其沉降增加是当前全球气候变化的主要驱动因素之一,但学者对BVOCs如何应对氮沉降增加知之甚少。因此以海南岛热带雨林树种：木荷(Schima superba)、厚壳桂(Cryptocarya chinensis)和线枝蒲桃(Syzygium araiocladum)为研究对象,通过温室盆栽实验模拟氮沉降对3个树种BVOCs释放的短期效应。主要结论如下：(1)自然状态下,从木荷、厚壳桂和线枝蒲桃的枝叶中鉴定出14、34和24种挥发性有机化合物,包括异戊二烯、单萜烯、倍半萜烯和其他挥发性有机化合物(烷烃、羰基、醛、醇、酯、醚和酸),此外三个阔叶树种释放BVOCs的速率呈厚壳桂>木荷>线枝蒲桃;(2)外源施氮均促进了三种植物幼苗VOCs释放,其中总VOCs释放速率和成分数量均随施氮浓度的升高而增加,且叶面...     

城市植物挥发性有机化合物排放与臭氧相互作用及其机制

近地面臭氧(O₃)已成为继PM_2.5后影响我国空气质量的一种重要二次污染物。随着氮氧化物浓度的持续下降和气候变暖的加剧,城市O₃的形成对挥发性有机化合物的浓度更加敏感。近年来城市绿色空间显著增长,植物源挥发性有机化合物(BVOCs)排放和浓度逐年增加。针对BVOCs与近地面O₃之间复杂的交互作用,从植物BVOCs的特性与作用出发,综述了不同因素尤其是O₃浓度增加对树木生理状态及BVOCs排放速率的影响,定量分析了已有研究中O₃对不同植物异戊二烯和单萜烯排放速率的影响,以及BVOCs对O₃形成的贡献,总结了BVOCs与O₃相互作用研究领域存在的不足。未来亟需加强的研究包括：(1)城市树种BVOCs排放因子的实测,建立物种的排放速率数据库,优化模型参数,提升精细尺度BVOCs排放量估算模型精度;(2)多种环境因子,比如污染物浓度、温湿度等对城市植物BVOCs排放的交互作用和综合影响的研究;(3)植物BVOCs对O     

大气二氧化碳和臭氧浓度升高对植物挥发性有机化合物排放影响的研究进展

对流层大气中CO₂和O₃浓度变化可对植物挥发性有机化合物(VOCs)的排放产生一定影响,而植物VOCs具有很高的化学活性,可影响低层大气的化学组成,促进光化学污染的形成,对温室效应和全球变化具有潜在的影响.文中总结了大气CO₂和O₃浓度单独及复合作用对植物VOCs排放规律的影响,并对今后植物VOCs排放规律及多重环境胁迫下城市树木VOCs释放机制的研究进行了展望.     

北京地区侧柏和垂柳释放有益挥发性有机物组分日动态变化特征

以侧柏(Platycladus orientalis)和垂柳(Salix babylonica)为研究对象,采用动态顶空套袋采集法和自动热脱附-气相色谱/质谱联用技术来分析这些植物释放的挥发性有机物(VOCs)的组成和释放模式。选择不同的时间和天气条件下的样本进行采集,并记录相关信息。通过对原始数据的分析,确定有益挥发性有机物(BVOCs)的成分和相对百分含量。研究结果显示,侧柏和垂柳在不同季节释放的BVOCs成分主要包括醇类、醛类、烯烃类等其他类化合物,这些有益BVOCs在植物的生理和生态功能中扮演着重要的角色,对于深入了解植物与环境之间的相互作用具有重要意义。侧柏和垂柳释放BVOCs成分在不同季节会有所变化。其次,研究分析了侧柏和垂柳在不同季节中有益BVOCs成分的含量和变动趋势。侧柏在不同季节的释放模式呈现出明显的差异。春季的释放模式呈现出“单峰单谷”曲线,夏季的释放模式呈现出“单峰”曲线,而秋季的释放模式呈现出“双峰单谷”曲线。这表明侧柏在不同季节中的挥发物释放存在明显的季节性变化。相比之下,垂柳的释放模式在不同季节中相对稳定,呈现出一致的“单峰型”曲线。这说明垂柳的挥发物释放...     

纳帕海流域五种优势乔木树种光合速率日变化特征

为了解纳帕海流域高山环境中优势乔木树种光合速率特征及其对环境因子的响应规律,运用LI-6400便携式光合测定仪,分别测定了香格里拉纳帕海流域5种优势乔木树种净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)等主要光合生理参数日变化,并对其与环境因子的相关性进行统计分析。结果表明:(1)所测定的5种优势树种中,除川滇高山栎以外,其他4个树种的Pn均呈双峰型;5种树种Pn峰值大小依次为云杉高山松山楂清溪杨川滇高山栎,分别为21.58、21.57、15.21、14.18、11.87μmol·m~(-2)·s~(-1)。(2)树种气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)在一天之内都呈现出早晚低、中午高的规律,胞间CO2浓度(Ci)与Pn基本呈相反趋势。(3)树种WUE和LUE日均值与Pn值表现出基本一致的顺序特征,云杉和高山松相对较高,WUE分别为3.27和5.82 mmol·m~(-2)·s~(-1),LUE分别为4.42%和2.99%,川滇高山栎最低,仅为0.92 mmol·m~(-2)·s~(-1)和0.74%。(4)树种Pn对PAR和Gs的变化具有显著的响应特征。该区域树种的Pn最大值高于低海拔区域的同类树种;区域内针叶树种的WUE和LUE显著大于阔叶树种,对高山区域内相对较高的辐射环境具有更高效的适应策略;当地环湖面山上种植的大面积云杉树对区域植被的恢复具有高效的现实意义。     

皖西大别山多枝尖山区主要乔木树种种间联结特征

为探讨皖西大别山多枝尖山区植物群落中乔木树种间的相互关系,采用X2检验、联结系数(AC)和共同出现百分率(PC)对出现频率大于5%的30个主要乔木树种间的种间联结特性进行了分析。X2检验结果显示:在30个主要乔木树种组成的435个种对中,种间联结性显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的种对有23个,其中,正联结种对有15个,负联结种对有8个。AC值分析结果显示:具有明显正联结性(AC≥0.4)的种对有20个,仅占种对总数的4.6%;而具有明显负联结性(AC<-0.6)的种对有113个,占种对总数的26.0%。PC值分析结果显示:PC值在0.6以上(PC≥0.6)的种对有22个,占种对总数的5.1%;PC值低于0.2(PC<0.2)的种对有271个,占种对总数的62.3%。3个指标的分析结果均表明:该区域植物群落主要乔木树种间具有明显正联结性的种对较少,大多数树种的种间联结较松散;物种生态习性、群落演替阶段和人为活动等因素是造成这一特性的主要原因。     

大气二氧化碳浓度增加对木本植物BVOCs释放的影响

植物挥发性有机化合物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)在近地表臭氧和二次有机气溶胶生成中有重要作用,而大气CO2浓度上升对植物BVOCs释放有显著影响。利用Meta-analysis方法对已发表的数据进行整合分析发现:(1)总体而言,大气CO2浓度增加会导致不同木本植物(常绿与落叶) BVOCs释放降低;(2)就不同木本植物BVOCs释放而言,大气CO2浓度增加主要导致落叶植物BVOCs释放速率降低,而常绿植物则以增加为主;(3)就植物释放BVOCs种类而言,大气CO2浓度增加显著降低异戊二烯的释放速率,对单萜烯释放速率则无显著影响。结果可为阐明陆地生态系统BVOCs释放对全球CO2浓度增加的响应提供依据。     

大连4种城市绿化乔木树种夜间液流活动特征

夜间液流有助于树木物质运输及其体内水分的补充(water recharge), 它不仅对植物的生长发育具有重要的生理生态学意义, 而且对大尺度植物蒸腾耗水的估算可能产生重要影响。2008年6月1日至8月31日, 以热扩散探针(thermal dissipation probe, TDP)技术对大连市劳动公园内的雪松(Cedrus deodara)、大叶榉(Zelkova schneideriana)、丝棉木(Euonymus bungeanus)和水杉(Metasequoia glyptostroboides) 4种乔木树种的不同径阶样木树干边材液流进行了测定, 并结合同步土壤水分与小气候观测结果分析了树木夜间(18:00至次日5:00)液流特征。实验结果表明, 树木普遍存在可感夜间液流, 夜间液流总量占观测期液流总量的比例在样木个体间呈现显著差异, 其变化范围为0.44%-75.96%; 观测期雨天夜间液流波动活跃, 显著高于晴天, 其单日夜间液流总量可持平, 甚至高于日间液流。相关分析表明: 水汽压亏缺(vapor pressure deficit, VPD)和风速的变化与夜间蒸腾显著相关, 它们能够较好地解释液流变化(R² > 0.6); 树木夜间液流主要用于夜间蒸腾和自身水分补充, 夜间液流现象主要发生在前半夜, 后半夜液流平稳且极接近0, 夜间液流量与相应的日间流量(R² = 0.356, p = 0.00)及胸径(R²_Spearman > 0.80)显著相关, 说明植物本身的结构和生理特点也是影响树木夜间液流的重要因子。单株样木夜间液流占全天总蒸腾量的比例低于14.4%, 如不考虑夜间液流的影响, 根据日间液流通过尺度扩展推算的森林生态系统年蒸腾量可能偏低。     

神农架川金丝猴栖息地优势乔木树种遥感识别及其分布特征

针对神农架川金丝猴生境基础研究中乔木树种大范围分布数据难以获取问题,尝试利用多源多时相遥感数据结合专家知识分层次实现树种识别。首先采用冬季Landsat8/OLI数据根据物侯特性分层提取常绿、落叶林的地域范围;进而依据夏季Worldview-2高分遥感影像的实地乔木样本的光谱特征分层次完成常绿树种(巴山冷杉、华山松、青$、刺叶栎)和落叶树种(红桦、日本落叶松、米心水青冈、漆树、锐齿槲栎、椅杨)的识别;并通过实地植被样方及专家知识通过高程数据完成分类结果的修正;最后结合GIS对主要优势树种的地形及地域分布特征进行了空间分析。实验精度表明常绿林中巴山冷杉、华山松、刺叶栎、虫害华山松整体精度较高,落叶林中红桦、漆树等识别精度相对较高,部分树种如椅杨、锐齿槲栎识别精度较低;总体上常绿树种的精度要优于落叶树种。从植物地理学、遥感、GIS三者相结合的角度,将多源、多时相遥感数据与物种物候特性、专家知识进行有效整合,提出了一种乔木树种识别的方法(1)提供了复杂山地环境的主要乔木优势种识别途径,且具有通用性;(2)完成了物种物候特性与遥感数据特性的整合利用,有效降低数据成本费用;(3)配合地面样方及专家知识修正结果,避免了过分依赖光谱特征引起的误判。这将为神农架川金丝猴栖息地保护与恢复提供更精确的数据依据。     

城市森林建设四种乔木树种蒸腾耗水特征

城市树木与森林作为城市生态系统的重要组成部分,充分发挥其生态环境服务、景观美化和休闲娱乐等功能得到了社会各界越来越广泛的重视.配置合理的城市树木与森林,建设节水型城市森林是水资源短缺地区城市生态建设必须重视的问题之一.以大连市劳动公园4种主要乔木树种雪松(Cedrus deodara)、榉树(Zelkova serrata)、丝棉木(Euonymus bungeanus)及水杉(Metasequoia glyptostroboides)为研究对象,应用TDP(Thermal Dissipation Probe)技术分别对每个树种3个径阶的单株树木蒸腾耗水进行了研究,并测定同期气候环境因子及0～25cm,25～50cm,50～75cm,75～100cm土壤含水量的动态变化.研究结果表明:不同树种生长季内蒸腾耗水具有明显的昼夜变化规律,3个径阶雪松夜间蒸腾量占全天的6.3%～33.9%;榉树占 12.4%～30.8%;丝棉木占6.5%～27.6%;水杉占6.0%～21.1%.受气候环境因子、土壤含水量以及树木生长节律的影响,各树种日蒸腾耗水量从9月以后表现为递减的变化.晴天、雨天与阴天3种典型天气条件下树木液流速率表现出不同的变化特征:晴天液流速率曲线较平缓且峰值范围较宽,液流开始升高时间最早,开始降低时间最晚,液流通量最大;雨天,峰值陡且窄,液流开始升高时间最晚,开始降低时间最早,液流通量最小;阴天表现居中.对各树种在整个生长季内蒸腾量从大到小的排序,径阶为10cm的树种为:丝棉木>榉树;径阶为14cm的树种为:丝棉木>榉树>雪松>水杉;径阶为18cm的树种为:雪松>丝棉木>榉树>水杉;径阶为24cm的树种为:雪松>水杉.     

Amazonian biogenic volatile organic compounds under global change

Biogenic volatile organic compounds (BVOCs) play important roles at cellular, foliar, ecosystem and atmospheric levels. The Amazonian rainforest represents one of the major global sources of BVOCs, so its study is essential for understanding BVOC dynamics. It also provides insights into the role of such large and biodiverse forest ecosystem in regional and global atmospheric chemistry and climate. We review the current information on Amazonian BVOCs and identify future research priorities exploring biogenic emissions and drivers, ecological interactions, atmospheric impacts, depositional processes and modifications to BVOC dynamics due to changes in climate and land cover. A feedback loop between Amazonian BVOCs and the trends of climate and land‐use changes in Amazonia is then constructed. Satellite observations and model simulation time series demonstrate the validity of the proposed loop showing a combined effect of climate change and deforestation on BVOC emission in Amazonia. A decreasing trend of isoprene during the wet season, most likely due to forest biomass loss, and an increasing trend of the sesquiterpene to isoprene ratio during the dry season suggest increasing temperature stress‐induced emissions due to climate change.     

城市植物源挥发性有机化合物排放特征及其大气环境效应研究进展

在外界环境的刺激下,植物会通过释放挥发性有机化合物来维护自身生长。城市是人类活动的主要集聚地,剧烈的人为干扰导致城市环境特征呈现出复杂的变化趋势,从而使城市植物排放挥发性有机化合物的过程与自然界出现较大差异。城市中的植物源挥发性有机化合物(Biogenic Volatile Organic Compounds, BVOCs)会直接与城市中的氧化物质接触,生成二次污染物,并在高温、强光照的条件下发生光化学反应,严重破坏城市大气环境,危害居民健康。总结了城市BVOCs的常见类型、作用机制及现有研究方法,分析了不同时间、空间和人类活动背景下的城市BVOCs排放特征,并进一步梳理了当前研究的不足,提出未来重点研究方向,旨在为大气环境治理、环境空间规划、居民健康保障等方面的城市管理工作提供指导。     

Net ecosystem fluxes and composition of biogenic volatile organic compounds over a maize field–interaction of meteorology and phenological stages

Bioenergy crop production is rapidly expanding in Europe, and the potential emissions of biogenic volatile organic compounds (BVOCs) might change the chemical composition of the atmosphere, influencing in turn air quality and regional climate. The environmental impacts of bioenergy crops on air chemistry are difficult to assess due to a lack of accurate field observations. Therefore, we studied BVOC fluxes from a bioenergy maize field in North‐Eastern Germany throughout the entire reproductive growth stage of the plants. Combining automated large chambers and proton transfer reaction mass spectrometry (PTR‐MS), we successfully measured fluxes of the highly reactive hydrocarbons monoterpenes (MTs) and sesquiterpenes (SQTs), together with several other BVOCs, including alcohols, aldehydes, ketones, benzenoids, and fatty acid derivatives. Emissions of MTs and SQTs were relatively high (17.0% and 3.6% of total mean molar BVOC emission, respectively) compared to methanol emissions (17.6%). Seasonal MT and SQT fluxes were clearly associated with the flowering phase, originating mainly from the flowering tissues as shown in additional laboratory experiments. From the observations of CO₂ net ecosystem exchange and evapotranspiration rates, we could exclude heat and drought stress‐induced BVOC emissions. Standard emission factors calculated for all compounds, chemical groups, and growth stages, showed that the temperature dependency of volatile terpenoid fluxes decreased distinctively with proceeding development stage. The results indicate that emissions from large‐scale bioenergy maize fields should be better differentiated and considered in regional estimates of aerosol formation. For the implementation of such relation into biogeochemical modelling, it should be considered that not only seasonal weather development but also phenological growth stages are determining the BVOC patterns and emission potentials.     

Health risk assessment of volatile organic compounds in urban areas

The atmosphere is the first medium containing hazardous compounds entering the living environment. Metropolitan areas contain many industrial complex areas with high emissions of volatile organic compounds (VOCs), and consequently also large-scale exposure groups. As respiration is the most important part of the human exposure pathway, the atmosphere should be treated with greater importance than other media. It is therefore very important to monitor the emission of hazardous air pollutants (HAPs) and measure the concentration of VOCs in the atmosphere of such areas. It is essential to establish basic measures in order to protect public health as part of overall national safety management. This study utilized the national air pollution monitoring network data from Seoul, Incheon, and Gyeonggi, and investigated the differences in risk levels for humans considering various factors of the receptors, including gender and age. A total of 13 VOCs were categorized into carcinogens and noncarcinogens for risk assessment. The carcinogens 1,3-butadiene and benzene demonstrated a high level of cancer risk, ranging between 10^?4 and 10^?6, respectively. Noncarcinogens did not exceed Hazard Quotient (HQ) 1 in any area. The results will serve as important references for managing urban air environments and setting air quality standards.     

植物源VOCs及其对陆地生态系统碳循环的贡献

综述了近20a来国内外关于植物源VOCs的研究进展。分析了植物源VOCs主要组成成分、生理-生态基础,以及影响植物VOCs释放速率的主要因素。重点探讨了植物源VOCs对陆地生态系统碳循环的潜在重要性,提出一些值得关注的问题。