大氣中的二氧化氮(NO2)以干沉降形式進(jìn)入森林生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，可被冠層葉片直接吸收。在氮限制的生態(tài)系統(tǒng)中，冠層對(duì)NO2的吸收可能會(huì)成為植物重要的氮來(lái)源之一，進(jìn)而影響森林生態(tài)系統(tǒng)的氮循環(huán)以及碳固存。然而，目前對(duì)森林冠層吸收NO?的定量研究仍較為有限。

為了評(píng)估森林喬木葉片對(duì)NO2的吸收能力以及分配策略，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所穩(wěn)定同位素生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)利用15N同位素示蹤技術(shù)，選取中國(guó)東北溫帶森林四種優(yōu)勢(shì)喬木樹種幼苗(蒙古櫟、水曲柳、落葉松、紅松)，在不同光照或土壤施氮條件下，利用50 ppb的15NO2對(duì)喬木幼苗進(jìn)行8 h的動(dòng)態(tài)熏蒸，量化了喬木幼苗葉片對(duì)NO2的吸收與分配。

結(jié)果顯示：不同樹種間NO2吸收能力存在差異，葉面積大小是導(dǎo)致樹種間吸收能力差異的主要因素。光照條件下葉片NO2吸收量顯著高于黑暗條件( 7.7 ~ 34.4%)，這與黑暗條件下大部分氣孔關(guān)閉有關(guān);土壤施氮促進(jìn)蒙古櫟吸收NO2( 28.6%)卻抑制落葉松吸收(- 41.9%)，研究認(rèn)為植物可能會(huì)根據(jù)自身氮狀況調(diào)控葉片NO2吸收。短期內(nèi)吸收的NO2主要存儲(chǔ)在葉片內(nèi)，熏蒸8 h后葉片15N回收率在總回收率中的占比達(dá)到60-97%?；谟酌鐢?shù)據(jù)估算，在生態(tài)系統(tǒng)尺度上溫帶森林冠層NO2吸收能達(dá)到0.51 ± 0.07 kg N ha-1 y-1。

研究成果以“Tree saplings readily take up NO2 during foliar15NO2fumigation”為題，近期發(fā)表于《Plant, Cell & Environment》期刊上。中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)生態(tài)所博士研究生姚萌為第一作者，康榮華研究員為通訊作者，其他合作作者包括沈陽(yáng)生態(tài)所方運(yùn)霆研究員、王慶偉研究員和王超研究員，清華大學(xué)段雷教授，新罕布什爾大學(xué)Erik A. Hobbie教授和挪威生命科學(xué)大學(xué)Jan Mulder教授等。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和遼寧省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。

圖1  15NO2回收率和各器官占比

圖2 不同樹種林冠對(duì)NO2的吸收能力和不同影響因子對(duì)NO2吸收的相對(duì)貢獻(xiàn)