在國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助下，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員王新明/張艷利及其團(tuán)隊(duì)成員、博士后曾建強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)，光依賴和非光依賴揮發(fā)性有機(jī)物排放季節(jié)變化截然不同。相關(guān)成果近日相繼發(fā)表于《地球物理學(xué)研究雜志：大氣》（Journal of Geophysical Research:Atmospheres）。
不同單萜烯（a，c）和倍半萜烯（b，d）排放因子及其組成的季節(jié)對(duì)比。研究團(tuán)隊(duì)供圖植物生理有顯著季節(jié)變化，其釋放的高活性揮發(fā)性有機(jī)物也因此不同，但關(guān)于揮發(fā)性有機(jī)物排放季節(jié)性變化規(guī)律存在嚴(yán)重分歧，其驅(qū)動(dòng)機(jī)制也不十分清楚。熱帶/亞熱帶地區(qū)是全球揮發(fā)性有機(jī)物排放熱點(diǎn)地區(qū)，當(dāng)前揮發(fā)性有機(jī)物排放模型主要基于溫帶植物而開(kāi)發(fā)，其在熱帶/亞熱帶生態(tài)系統(tǒng)的適用性還未得到較好驗(yàn)證。
針對(duì)上述科學(xué)問(wèn)題，科研人員通過(guò)對(duì)亞熱帶典型優(yōu)勢(shì)樹種尾葉桉揮發(fā)性有機(jī)物排放的季節(jié)性觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物根據(jù)光依賴因子（LDF）可分為三種類型：完全依賴光（LDF=1）、部分依賴光（LDF=0-1）、完全不依賴光（LDF=0）。進(jìn)一步表明，揮發(fā)性有機(jī)物排放存在明顯的季節(jié)性，但光依賴（包括LDF=1 & 0-1）和非光依賴組分的表現(xiàn)截然不同：從干季到濕季光依賴組分排放增加，非光依賴組分排放降低；溫度是驅(qū)動(dòng)揮發(fā)性有機(jī)物排放季節(jié)性的關(guān)鍵因素，且光依賴組分排放與生長(zhǎng)溫度正相關(guān)而非光依賴組分與生長(zhǎng)溫度負(fù)相關(guān)。
當(dāng)前模型能夠較好模擬異戊二烯的季節(jié)性，但對(duì)單萜烯模擬明顯不足：非光依賴單萜烯（如α-蒎烯）的季節(jié)性模擬與實(shí)測(cè)相反，光依賴單萜烯（如β-羅勒烯）的季節(jié)性被模型低估近30倍。尤其值得關(guān)注的是，炎熱濕季植物排放更多的高活性揮發(fā)性有機(jī)物（如異戊二烯、β-羅勒烯）以抵抗熱脅迫，從而導(dǎo)致其排放揮發(fā)性有機(jī)物的總羥基自由基和臭氧反應(yīng)性相較于溫暖干季分別增加276%和452%。
以上結(jié)果表明，植物可策略性改變其揮發(fā)性有機(jī)物排放以應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫，進(jìn)而對(duì)大氣反應(yīng)性和生物圈-大氣圈相互作用過(guò)程產(chǎn)生影響與反饋?zhàn)饔?。因此，?dāng)前模型需要針對(duì)不同揮發(fā)性有機(jī)物類型（特別是單萜烯）改進(jìn)其機(jī)制以更好地解釋熱帶和亞熱帶生態(tài)系統(tǒng)中揮發(fā)性有機(jī)物排放的復(fù)雜性。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1029/2025JD043387
https://doi.org/10.1029/2024JD042616