曾建强等-GRL:典型热带树种异戊二烯排放的光响应高度一致性
异戊二烯(C5H8)是主要由植物叶片向大气释放的一种有机气体,其全球排放总量与温室气体甲烷相当,且它在大气中反应活性极强,会影响大气的氧化性以及臭氧和二次有机气溶胶的生成,是生物圏和大气圏相互作用的重要载体。植物排放异戊二烯也有昼夜节律,白天随着光照增强而增加,到夜晚则几乎停止排放。光照是调控异戊二烯气体排放的关键因素,但前期不同研究显示,植物异戊二烯排放对光照的初始响应速率(α)可相差一个数量级。前期研究测量设备、实验方案、测量方式往往有很大差异,α值如此巨大的差异,究竟反映了不同树种间真实存在的生理差异,还是仅仅源于测量方法上的差异?
为厘清这一问题,中国科学院广州地球化学研究所王新明研究组曾建强博士后,利用统一的方法手段,选取华南地区典型热带树种健康的向阳叶片,在不同温度条件、不同树木个体、不同季节月份、不同树种、不同地点开展了原位光照梯度控制实验。实验结果显示了令人惊讶内在一致性:尽管测量条件多种多样,但所有热带树木向阳叶片排放异戊二烯对光的响应模式高度一致(图1)。当把所有测量数据综合起来分析时,得到一个比较一致的α值 (0.0026±0.0001)(图2a),这个数值大约是当前国际通用模型MEGAN所采用数值的近两倍。这意味着,实际树木排放这种气体对光照的响应,比现有模型假设的要敏感得多。研究团队提出了两种具体的模型改进方案:一是采用固定的新数值(α=0.0026)替代原有参数;二是将MEGAN模型中α公式的常数项由0.004增加到0.0053(图2c)。这两种方案都能更准确地模拟区域尺度上异戊二烯排放的日变化特征,特别是改善对早晨和傍晚时段的模拟效果。
本研究受到国家自然科学基金委创新研究群体项目、国家重点研发计划项目、中国博士后科学基金会、广东省科技厅、广州市科技局等项目的联合资助。相关研究成果近期发表在Geophysical Research Letters期刊。
论文信息:Zeng, J. (曾建强), Zhang, Y. * (张艳利), Pang, W. (庞伟华), Tian, X. (田晓), Ran, Lu, Y. (鲁钰婷), H. (冉浩汎), Guo, H. (郭昊), Song, W. (宋伟), Peng, P. (彭平安), and Wang, X.* (王新明), 2026. Typical Sunlit Tropical Leaves in South China Show a Consistent Isoprene Light Response. Geophysical Research Letters, 53, e2025GL121145.
论文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL121145

图1. 不同温度(a)、不同个体(b)、不同月份(c)、不同树种(d)的光响应关系

图2. 所有测量数据的综合响应曲线(a),模型-实测曲线对比(b),模型-实测α值对比改进(c)

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