大气气溶胶对北京杨树人工林生态系统生产力的影响

大气气溶胶可以影响到达地面的太阳辐射,进而影响植物光合作用和生态系统生产力,乃至区域上的碳收支。为探究北京地区气溶胶对杨树人工林生态系统生产力的影响,利用2006—2009年北京大气气溶胶数据结合北京大兴杨树人工林涡度相关系统监测的辐射、碳通量等数据,分析了气溶胶对散射辐射、光能利用效率(LUE)、生态系统初级生产力(GPP)的影响,并利用通径分析方法探究了气溶胶和生态环境因子对GPP的直接和间接影响。结果表明,北京市气溶胶光学厚度(AOD)具有明显的季节变化特征:春、夏两季大于秋、冬季,夏季气溶胶光化学厚度最大。大气气溶胶显著影响了地表辐射组分以及温度、湿度环境因子,随着AOD从0增大到3,总辐射减小了43.63%,散射辐射增加132.26%,散射辐射比例增大了2.55倍,而相对湿度增大48.52%,日温差增大3℃左右。当生态系统受水分胁迫时,气溶胶对生态系统生产力无显著影响,当生态系统处于非水分胁迫时,杨树人工林生态系统光能利用效率和生产力随着气溶胶浓度增大先增大后减小,当AOD为1.0—1.6时,GPP维持在较高的水平,当AOD>2.5时,GPP显著减小且小于背景气溶胶(AOD<0.4)的GPP。通径分析表明,水分胁迫条件下,气溶胶对杨树人工林生态系统生产力的间接影响很小;非水分条件下,散射辐射对生态系统生产力影响最大,气溶胶可以通过增大散射光施肥效应来增大生态系统生产力。不同的水分条件下气溶胶对杨树人工林生态系统的影响不同,非水分胁迫条件下适宜的气溶胶增大杨树人工林生态系统的生产力,严重的气溶胶污染(AOD>1.5)则导致杨树生态系统生产力下降。