徐静馨¹, 郑有飞^1,2,*,, 麦博儒³, 赵辉¹, 储仲芳², 黄积庆², 袁月^2
1中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室, 南京 210044
²南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044
³中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室, 广州 510080

Characteristics and partitioning of ozone dry deposition measured by eddy-covariance technology in a winter wheat field

XUJing-Xin¹, ZHENGYou-Fei^1,2,*,, MAIBo-Ru³, ZHAOHui², CHUZhong-Fang², HUANGJi-Qing², YUANYue^2
1Key Laboratory for Aerosol-Cloud-Precipitation of China Meteorological Administration, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China;
²Collaborative Innovation Center of Atmospheric Environment and Equipment Technology, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China;
and ³Institute of Tropical and Marine Meteorology/Guangdong Provincial Key Laboratory of Regional Numerical Weather Prediction, China Meteorological Administration, Guangzhou 510080, China
通讯作者:* 通信作者Author for correspondence (E-mail: zhengyf@nuist.edu.cn)
收稿日期:2017-02-28
接受日期:2016-09-13
网络出版日期:2017-07-28
版权声明:2017植物生态学报编辑部本文是遵循CCAL协议的开放存取期刊，引用请务必标明出处。
基金资助:基金项目 国家自然科学基金(41475108、41575110)和江苏省普通高校研究生科研创新计划(KYLX_ 0837)

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摘要
近地层高浓度臭氧(O₃)会给植物的生长发育带来严重的负效应, 而O₃本身难溶于水, 主要通过干沉降方式沉降到陆地生态系统。该研究采用涡度相关法对冬小麦(Triticum aestivum)田主要生育期的O₃干沉降过程进行了观测, 利用边界线技术和线性相关法分别分析了O₃干沉降速率最大值(V_dmax)和太阳辐射(SR)、温度(T)、相对湿度(RH)及O₃干沉降速率(V_d)和摩擦速度(u*)的关系, 并运用彭曼公式结合总初级生产力(GPP)估算不同O₃沉降通道的分配比例。研究结果表明: (1)观测期间30 min平均O₃浓度(C_O3)、O₃干沉降通量(F_O3)、V_d分别为32.9 nL·L^-1、-5.09 nmol·m^-2·s^-1、0.39 cm·s^-1, C_O3、F_O3、V_d的变化范围分别为16-58 nL·L^-1、-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1, 其中F_O3和C_O3、V_d的关系并不是同步的。(2)初步推断出较强光照(SR ≥ 400 W·m^-2)、 适宜的温度(T = 18 ℃)以及较为湿润(RH > 40%)的环境条件比较有利于O₃干沉降过程。其中V_dmax与SR呈增长关系(y = 1.06 - exp(-0.0094 - x)), SR < 400 W·m^-2时V_dmax随SR的增大而增大, 并在SR = 400 W·m^-2左右达到最大值, 当SR ≥ 400 W·m^-2时V_dmax持续维持在最大值; V_dmax与T呈“钟形”曲线关系(y = 1.06 - (x - 18)²/169), 当T = 18 ℃时V_dmax达到最大; 当RH < 40%时V_dmax呈下降趋势(y = 0.030x - 0.106); 当相对湿度较高时, 白天的V_d随RH下降有下降趋势, 而夜间的V_d随RH增加而上升, 因此V_d可能随RH增大而增大, 也可能随RH增大而减小。u*与V_d存在一定的线性正相关关系, 但相关并不显著。(3)整个观测期平均气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道占总O₃干沉降通量的分配比例分别是32%和68%; 白天通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例分别是42%和58%, 其中叶面积指数和降雨均会影响气孔O₃沉降。

关键词：涡度相关法;O3干沉降;O3通量;冬小麦田;气孔O3沉降通道;非气孔O3沉降通道
Abstract
Aims Anthropogenic pollutants cause an increase in ground-level ozone concentration, which is a known threat to plant growth and yield and has been extensively observed worldwide. Since ozone is only slightly soluble in water, it is deposited mainly through dry deposition in terrestrial ecosystem. The object of this study was to analyze the characteristics of ozone dry deposition and to estimate the contribution of stomatal and non-stomatal ozone deposition pathways to total ozone deposition in a winter wheat field.Methods The research site was a winter wheat (Triticum aestivum) field located in Yongfeng experimental station of Nanjing University of Information Science & Technology. The data used in this study were collected from March 16, 2016 to May 30, 2016. We observed ozone dry deposition with an eddy-covariance system. This system mainly included a 3D sonic anemometer, an open-path infrared absorption spectrometer, a fast-response ozone chemiluminescent analyzer and a slow-response ozone monitor. We simultaneously measured meteorological data including solar radiation (SR), air temperature (T), air relativity humidity (RH), wind speed, net radiation, and rainfall. All raw data were recorded with data-logger and averaged every 30 min.Important findings Half hourly means of ozone concentrations (C_O3), ozone flux (F_O3) and ozone dry deposition velocity (V_d) in the winter wheat field were 32.9 nL·L^-1, -5.09 nmol·m^-2·s^-1, 0.39 cm·s^-1, and the ranges of them were 16-58 nL·L^-1, -2.9- -11.7 nmol·m^-2·s^-1, 0.17-0.63 cm·s^-1, respectively. F_O3 and C_O3/V_d were found to be mismatched with phase peaks occurring at different time intervals. The ecosystem was more effective on ozone dry deposition, under conditions of moderate to high SR (SR ≥ 400 W·m^-2), moderate T and humility (T = 18 °C and RH > 40%). The relationship between V_dmax and SR was this function (y = 1.06 -exp (-0.0094 - x)). V_dmax increased with SR When SR < 400 W·m^-2, and V_dmax reached its maximum when SR =400 W·m^-2. V_dmax maintained its maximum when SR ≥ 400 W·m^-2. The relationship between V_dmax and T was “bell” curve (y = 1.06 - (x - 18)²/169). V_dmax reached its maximum when T = 18 °C. V_dmax decreased with RH when RH < 40 % (y = 0.030x - 0.106). The variation of V_d might uncertainty when RH was high. There was a liner positive relationship between friction velocity (u*) and V_d, but this relationship was not significant. The mean day-to-day and daytime contributions of stomatal and non-stomatal ozone deposition pathway to total ozone deposition were 32%, 68% and 42%, 58%, respectively, during the whole experimental period.

Keywords：eddy-covariance technology;ozone dry deposition;ozone flux;winter wheat field;stomatal ozone deposition pathway;non-stomatal ozone deposition pathway

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徐静馨, 郑有飞, 麦博儒, 赵辉, 储仲芳, 黄积庆, 袁月. 基于涡度相关法的麦田O₃干沉降及不同沉降通道分配的特征. 植物生态学报, 2017, 41(6): 670-682 https://doi.org/10.17521/cjpe.2016.0287
XU Jing-Xin, ZHENG You-Fei, MAI Bo-Ru, ZHAO Hui, CHU Zhong-Fang, HUANG Ji-Qing, YUAN Yue. Characteristics and partitioning of ozone dry deposition measured by eddy-covariance technology in a winter wheat field. Chinese Journal of Plant Ecology, 2017, 41(6): 670-682 https://doi.org/10.17521/cjpe.2016.0287
近地层臭氧(O₃)是一种常见的二次污染物和温室气体。自工业革命以来, 因人类活动造成的北半球中纬度地区背景O₃浓度由10 nL·L^-1增长到20- 45 nL·L^-1 (Vingarzan, 2004)。预计到2050年, 全球O₃的平均浓度将增长20%-25%, 至2100年将增长40%-60% (Meehl et al., 2007)。氮氧化物(NO_x)是O₃的主要前体物。近年来, 我国NO_x的排放量也显著增加, 年排放量占世界总排放量的16.4% (周秀骥, 2004), 其中大部分集中于我国东部、东南沿海区域, 包括长江三角洲、珠江三角洲、京津冀等, 导致这些地区对流层O₃浓度显著增加(许宏等, 2007; Xu et al., 2008; 邓雪娇等, 2011; 万五星等, 2013)。
O₃很难溶于水, 主要通过干沉降的方式清除, 其中陆地生态系统是最重要的汇(Fowler et al., 2009)。研究表明, 近地层高浓度O₃已经对陆面植被的生长发育、光合作用及其产量产生了严重的负效应(金明红和冯宗炜, 2000; 郑启伟等, 2006; 王春乙和白月明, 2007; 张薇薇等, 2009; 郑有飞等, 2010a, 2010b; Mills et al., 2011; Payne et al., 2011; Vandermeiren et al., 2012; 朱治林等, 2012; Feng et al., 2014)。
为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法。我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012)。上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性。梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围。近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010)。自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013)。相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段。少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测。
本研究基于涡度相关技术观测长三角地区冬小麦生态系统的O₃沉降通量, 分析O₃浓度、O₃干沉降过程(O₃通量和O₃干沉降速率)的日变化特征; 计算主要气象因子、湍流交换强度与O₃干沉降速率的关系; 利用彭曼公式结合总初级生产力的方法估算不同O₃沉降通道的分配比例。研究结果可为我国开展农田生态系统O₃干沉降观测和定量评估O₃胁迫对作物的影响提供理论依据和方法, 对保证我国粮食生产安全具有重要的现实意义。

1 材料和方法

1.1 试验场地

试验于南京信息工程大学盘城镇永丰试验站冬小麦田(118.71° E, 32.19° N, 海拔22 m)。试验站周围开阔平坦, 属于北亚热带湿润气候, 四季分明, 日照资源比较丰富。耕作土壤类型为黄棕壤, 土质细腻均匀。供试作物为冬小麦品种‘扬麦13号’, 由扬州里下河农业科学研究所提供, 为当地主栽品种。于2015年11月上旬大田播种, 至2016年6月6日成熟收割, 其中冬小麦主要生育期为3-5月份(拔节期在3月16日, 蜡熟时间为5月30日)。

1.2 仪器和观测

利用涡度相关系统观测H₂O、CO₂通量和O₃通量等干沉降数据。观测探头高度为7 m, 主要由H₂O/CO₂浓度红外分析仪(LI-7500, LI-COR, Lincoln, USA)、三维超声风速仪(CSAT3, Campbell Scientific, Logan, USA)、快速化学发光O₃分析仪(FOSV12, Sextant, Wellington, New Zealand)、慢速紫外O₃分析仪(EC9810-O₃, Casella Measurement, Chelmsford, UK)和CR3000数据采集系统(Campbell Scientific, Logan, USA)组成(具体装置结构图见图1)。2个O₃分析仪的采样进气高度均与3D超声风速仪的高度一致, 快速化学发光O₃分析仪的工作原理为香豆素被O₃氧化消耗发出蓝光, 被光电倍增管探测到后转化成为电压输出。它获得的数据需要利用慢速紫外O₃分析仪得到的30 min平均O₃浓度进行实时校准。由于香豆素会不断地被消耗, 因此试验期间每5天左右更换一次香豆素涂层片。原始涡度系统数据的采样频率是10 Hz, CR3000数据采集器在线对原始数据进行了延时纠正和时间平均等前处理, 得到30 min的平均数据。其他气象要素也同时观测, 包含太阳辐射(TBQ-5A, JWF, 上海)、四分量净辐射(CNR4,Kipp & Zonen, Delft, The Netherlands)、空气温湿度(HOBO U23-001 data-logger, Onset Computer, Bourne, USA), 风速、风向和降水量(Watchdog, 2900ET, Spectrum Technologies, Aurora, USA)等。O₃干沉降观测从2016年3月16日开始, 至5月30日结束。该时间段位于冬小麦主要生育期(从拔节期至蜡熟期)。同时, 从3月16日起每隔7天对冬小麦的叶面积进行测量, 测量方法参照《农业气象观测规范上卷》(国家气象局, 1993)。
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图1O₃干沉降通量观测装置结构图。1, 三维超声风速仪; 2、3, O₃气体采样头; 4、5, 特氟龙进气管; 6、7、8, 三通阀; 9, 气压传感器; 10, 快速化学发光O₃分析仪; 11, 流量控制器; 12, 缓冲瓶; 13, 辅助采样泵; 14, 慢速紫外O₃分析仪; 15, 4L采样泵; 16, 数据采集系统。
-->Fig. 1Scheme of ozone dry deposition system. 1, 3D sonic anemometer; 2, 3, gas sampling head; 4, 5, Teflon pipe; 6, 7, 8, 3-way valve; 9, pressure sensor; 10, fast-response ozone chemiluminescent analyzer; 11, flow controller; 12, buffer bottle; 13, auxiliary sampling pump; 14, slow-response (ultraviolet absorption) ozone monitor; 15, 4 L sampling pump; 16, data collection system.
-->

1.3 数据质量控制和能量闭合检验

O₃干沉降数据是在基于CR3000数据采集器的前期处理后, 再通过两次坐标旋转(Wilczak et al., 2001), 超声虚温订正和密度响应校正(Lee & Massman, 2011)后得到的。此外, 为了确保干沉降数据的有效性, 对上述处理后的观测数据进行了必要的筛选和数据质量控制。去除大于3倍方差的异常数据(2.1%), 去除非近似静力中性条件情况下的数据(4.6%), 去除O₃浓度过低(<1 nL·L^-1)的数据(2.2%), 去除湍流发展不充分情况下(摩擦速度(u*) < 0.15 m·s^-1)的数据(13.2%)。
能量闭合检验用于评价和控制通量数据的质量, 利用30 min尺度上的感热通量(H)和潜热通量(LE)之和与可利用辐射能量(即净辐射通量(R_n)和5 cm土壤热通量(G)之差)做线性回归分析, 闭合度通常利用零截距回归的斜率表示。由图2可见线性回归斜率为0.72, 相关系数为0.84。国际通量站点的能量闭合情况为: 斜率范围为0.55-0.99, 相关系数为0.64-0.96 (陈云飞等, 2013)。通过对比该结果可以认为本研究中的通量数据是有效的。
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图2永丰试验站感热(H)和潜热通量(LE)之和与可利用能量(R_n-G)的回归关系。
-->Fig. 2Relationship between (sensible heat flux (H) + latent heat flux (LE)) and (net radiation flux (R_n)-soil heat flux (G)) of the Yongfeng site.
-->

1.4 O₃干沉降速率和通量的计算

O₃干沉降速率(V_d)等于O₃通量(F_O3)除以O₃浓度(C_O3)。F_O3和V_d的公式如下(朱治林等, 2014a):

式中, 分别为慢速O₃分析仪观测的O₃浓
度(ng·m^-3)和O₃混合比(nL·L^-1), P是大气压强(kPa), T是空气绝对温度(K), M_O3是O₃的摩尔质量 (48 g·mol^-1), R是气体常数(8.314 J·mol^-1·K^-1); w是垂直风速(m·s^-1), X是快速化学发光O₃分析仪的输出信号(mV), 上面的横线代表时间平均, 撇号代表变量的脉动。
V_d最大值(V_dmax)的计算参照Stella等(2011)的方法, 即为(R_a+ R_b)的倒数。R_a和R_b分别是空气动力学和边界层阻力(s·m^-1), 它们的计算主要参照Baldocchi和Meyers (1991)的方法。其中最大V_dmax (mV_dmax)为1.06 cm·s^-1。

1.5 冠层O₃气孔导度的估算

冠层O₃气孔导度的估算可以利用H₂O气孔通量进行推导, 后者主要利用彭曼公式转换得到(Lamaud et al., 2009):

式中: G_sto1为利用彭曼公式估算的冠层O₃气孔导度; D_O3和D_H2O分别是O₃和H₂O的分子扩散率(m²·s^-1), 其中D_O3/D_H2O ≈ 0.66; E是水汽通量(kg·m^-2·s^-1); δ是水汽饱和差(kg·m^-3); β是波文比; s是饱和曲线斜率(Pa·K^-1); γ是干湿常数(Pa·K^-1)。
在使用公式(3)的时候必须要求蒸发量完全来自于植被冠层的蒸腾作用, 而不能包括土壤或在冠层表面其他液体水(雨滴或露滴)的蒸发。因此, 在干燥条件下(即相对湿度(RH) < 60%)利用公式(3)估算的冠层O₃气孔导度是有效的(Lamaud et al., 2009), 而在湿润的条件下(即RH ≥ 60%), 冠层O₃气孔导度的估算需要在基于公式(3)的基础上, 结合CO₂同化量(即总初级生产力(GPP))的结果来修正, 其中GPP的计算方法是根据Kowalski等(2003)的方法估算的。综上, 在所有相对湿度条件下的冠层O₃气孔导度公式(G_sto)为:

式中: α为在RH < 60%的条件下G_sto1与GPP的斜率。

2 结果和分析

2.1 气象要素和O₃干沉降的平均日变化

图3是观测期间30 min太阳辐射(SR)、温度(T)、相对湿度(RH)和C_O3、F_O3、V_d和u*的平均日变化。大约从7:00开始, SR和T开始持续上升, RH则开始持续下降, 其中SR在12:00达到峰值(600 W·m^-2)后逐渐下降, T和RH则分别在14:00-15:00间达到最大值(22 ℃)和最小值(47%), 然后分别快速下降和上升。观测期间30 min平均SR、T和RH分别为165.9 W·m^-2、17.8和61.7%。C_O3和F_O3也均从7:00左右开始快速上升, C_O3在16:00左右达到一天的峰值后快速下降, 20:00后保持缓慢下降的趋势; F_O3在14:00左右达到一天峰值后快速上升, 前半夜缓慢下降, 后半夜缓慢上升。V_d和u*均在0:00开始上升, V_d在9:00左右达到最大值(0.63 cm·s^-1)后迅速减小, 18:00后又缓慢上升; u*在15:00达到最大值(0.4 m·s^-1)后下降, 20:00后又缓慢上升。观测期间30 min平均C_O3、F_O3、V_d和u*分别为32.9 nL·L^-1、-5.09 nmol·m^-2·s^-1、 0.39 cm·s^-1和0.28 m·s^-1, 其中C_O3、F_O3、V_d和u*的变化范围分别为16-58 nL·L^-1、-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1和0.18-0.40 m·s^-1。
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图3观测期间30 min太阳辐射(SR)、温度(T)、相对湿度(RH))、O₃浓度(C_O3)、O₃通量(F_O3)、O₃干沉降速率(V_d)和摩擦速率(u*))平均日变化。
-->Fig. 3Half hourly arithmetic means of solar radiation (SR), air temperature (T), air relative humility (RH), ozone concentration (C_O3), ozone flux (F_O3), ozone dry deposition velocity (V_d) and friction velocity (u*) during the whole experimental period.
-->

通过对比气象要素和O₃干沉降数据, 发现SR的峰值出现在12:00, T则在14:00-15:00间达到最大值, T的变化相对于SR的变化有2-3 h的滞后性, 而C_O的极值出现在16:00, 相对于T的变化有1-2 h的滞后性。F_O3没有表现出这种滞后性, 其值在13:00左右达到了峰值, 由此可以看出C_O3和F_O3的变化并不是同步的。V_d与u*的日变化规律有一定的相似性, 但u*的峰值明显滞后于V_d。

2.2 O₃干沉降速率与主要控制因子的关系

为了消除C_O3对F_O3的影响, 一般采用参数V_d来研究不同陆地生态系统的O₃干沉降过程(Rummel et al., 2007)。 图4反映了观测期间30 min (包含白天(8:00-18:00)和夜间) V_d与SR、T、RH和u*的相互作用。V_d与SR、T和RH并非简单的线性关系, 本研究主要采用边界线技术对上述参数的关系进行分析。该方法反映了SR、T和RH在一定条件下与V_d最大值(V_dmax)的作用, 其中边界线可以囊括全部数据, 尽管不能反映出所有数据之间的相关关系, 但是能看出大致的变化趋势, 可为后期建立O₃干沉降模型奠定基础。图4A中, V_d随SR有增大的趋势, 但不很明显, 白天的V_d与SR的关系基本与V_d的相同, 而夜间的V_d和SR值均较小, 随SR有增大的趋势; 通过边界线分析发现V_dmax沿y = 1.06- exp(-0.0094 - x)增长, 并在SR为400 W·m^-2时达到mV_dmax后持续维持在最大值。图4B中, V_d与T的关系并没有明显的趋势关系, 白天的V_d与T的趋势基本与V_d的相同, 而夜间V_d无论是在T较低时增大的幅度或T较高时减小的幅度均没有白天时的多, 其中 T < 15 ℃时, 夜间V_d变化很小; 通过边界线分析看出V_dmax与T的关系为“钟形”曲线(y = 1.06 - (x - 18)²/169), V_dmax并不是单调的随T增加或减少, V_dmax在T = 18 ℃的时候达到mV_dmax, 在T < 18 ℃时V_dmax随T快速增加, 在T > 18 ℃时V_dmax随T快速减小。图4C中, V_d与RH并没有明显的趋势关系, 白天V_d与RH的关系也与V_d的相似, 夜间的V_d则随RH有微弱指数增长的趋势。通过边界线分析发现RH < 40%的时候, V_dmax沿直线y = 0.030x - 0.0106下降。图4D中, V_d与u*呈一定的正相关关系, 但是两者之间的相关性并不显著(R² = 0.15), 白天的V_d与u*的正相关关系比V_d的更明显, 而夜间则不是很明显, 这同样也体现了图1中V_d和u*的变化并不是同步的。

2.3 不同O₃沉降通道的分配规律

2.3.1 O₃气孔导度的估算
为了验证彭曼公式估算的冬小麦冠层O₃气孔导度值(G_sto1)的有效性, 将RH划分为干燥条件(RH < 60%)和湿润条件(RH ≥ 60%)两种情况(Lamaud et al., 2009)。我们分析了不同RH条件下G_sto1与SR之间的相关关系, 同时作为参考, 也分析了不同条件下总初级生产力(GPP)与SR之间的相关关系。图5分别为不同干湿条件下G_sto1/GPP与SR的关系图。对比图5A与图5B可以看出, 当RH ≥ 60%时很多散点出现在G_sto1-SR的关系图中, 而这种现象并没有出现在GPP-SR的关系图中。这说明在冬小麦冠层表面确实有液态水的存在, 它的蒸发作用必然造成湿润条件下G_sto1值的误差。由此可见, 在湿润条件下不能利用彭曼公式估算的冠层O₃气孔导度值。
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图4观测期间(包含白天和夜间)太阳辐射(SR)(A)、温度(T)(B)、相对湿度(RH)(C)和摩擦速度(u*)(D)与O₃干沉降速率(V_d)的关系。
-->Fig. 4Boundary-line (A, B, C) and linear (D) analysis of relationships between solar radiation (SR)(A), air temperature (T)(B), air relative humility (RH)(C), friction velocity (u*)(D) and ozone dry deposition velocity (V_d) during the whole experimental period (including daytime and nighttime).
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图5不同相对湿度(RH)条件下利用彭曼公式估算的冠层O₃气孔导度(G_sto1)(A)和总初级生产力(GPP)(B)与太阳辐射(SR)的关系 Fig. 5 Canopy stomatal conductance for ozone (G_sto1) estimated by the Penman-Monteith equation (A), gross primary production (GPP) (B) vs solar radiation (SR) in two ranges of air relative humidity (RH).
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图6是在干燥条件下(RH < 60%) G_sto1与GPP的关系图。通过双样本t检验分析, G_sto1和GPP之间不存在显著差异(p < 0.01), 决定系数R²为0.81, 斜率为14.35。结合公式(3)获得观测期间冬小麦冠层O₃气孔导度值(图7)。从图7可以看出, 在观测前期和观测后期, O₃气孔导度值较低, 观测中期值较大。这样的结果比较符合冬小麦的生育期变化, 观测前期和后期主要处于冬小麦拔节期和成熟期, 中期为冬小麦生长旺盛期(抽穗-扬花-灌浆期), 且O₃气孔导度在4月20-24日(扬花期)达到最大(0.64 cm·s^-1)。此外成熟期的O₃气孔导度比拔节期的要小。从图7中对比冬小麦叶面积指数(LAI)变化可以看出, LAI与O₃气孔导度的变化具有相同趋势。这说明随着冬小麦逐渐生长, LAI逐渐达到最大(3.5 m²·m^-2), O₃气孔导度也会随之增大至峰值, 等到冬小麦达到成熟期后, 叶片开始老化, LAI开始减小, O₃气孔导度也随之变小。
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图6干燥条件下(RH < 60%)利用彭曼公式估算的冠层O₃气孔导度(G_sto1)与总初级生产力(GPP)的关系。
-->Fig. 6Canopy stomatal conductance for ozone estimated by the Penman-Monteith equation (G_sto1) vs gross primary production (GPP) when RH < 60%.
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图7观测期间冬小麦冠层O₃气孔导度(G_sto)和叶面积指数(LAI)的变化。
-->Fig. 7Time series of canopy stomatal conductance for ozone (G_sto) and leaf area index (LAI) during the whole experimental period.
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2.3.2 不同O₃沉降通道的分配规律
通常假设F_O3主要有气孔O₃和非气孔O₃这两个沉降通道。气孔O₃沉降通量等于冠层O₃气孔导度与O₃浓度的乘积。图8显示了观测期间冬小麦不同O₃沉降通道的逐日分配比例和降水量的分布。由图8可知, 整个观测期间非气孔O₃通道分配比例明显大于气孔O₃通道的分配比, 在观测中期气孔O₃沉降通道所占比例要大于观测前期和后期的值, 当有降雨出现的时候, 气孔O₃沉降通道的分配比例明显减小。在整个观测期, 平均通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量占总O₃干沉降通量的比例分别是32%和68%。图9显示了冬小麦不同O₃沉降通道的日分配比例, 可以看出夜间以非气孔沉降为主, 气孔O₃沉降量为0, 主要因为夜间冬小麦叶片的气孔是关闭的。白天通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例分别是42%和58%。气孔O₃沉降通量在14:00-16:00出现两个峰值, 比例分别为57%和60%, 变化范围在21%-59%之间。
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图8观测期间冬小麦不同O₃沉降通道的分配比例和降水量的分布图。
-->Fig. 8Day-to-day contribution of different ozone dry deposition pathways to total ozone deposition and the rainfall during the whole experimental period.
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图9冬小麦不同O₃沉降通道的日分配比例。
-->Fig. 9Daily contribution of different ozone dry deposition pathways to total ozone deposition.
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3 讨论

3.1 O₃干沉降日变化过程

本研究中冬小麦田主要生育期的O₃干沉降通量(F_O3)和O₃沉降速率(V_d)的变化范围为-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1, 平均F_O3与V_d分别为-5.09 nmol·m^-2·s^-1、0.39 cm·s^-1, 与其他农田生态系统观测结果相似。例如, 玉米田平均F_O3值为-4 - -7 nmol·m^-2·s^-1, V_d为1-2 cm·s^-1 (Stella et al., 2011, 2013; Loubet et al., 2013); 麦田和橘园F_O3范围分别为0 - -20 nmol·m^-2·s^-1和-6 - -8 nmol·m^-2·s^-1 (Tuzet et al., 2011; Fares et al., 2012); 葡萄和棉花(Gossypium hirsutum) F_O3分别为-6 nmol·m^-2·s^-1和-10 nmol·m^-2·s^-1 (Grantz et al., 1995, 1997); 蔬菜和马铃薯平均F_O3和V_d分别为-5.08 nmol·m^-2·s^-1、0.4 cm·s^-1和-9.5 nmol·m^-2·s^-1、0.66 cm·s^-1 (Fowler et al., 2001; Coyle et al., 2009)。本团队前期(2013年)利用梯度法在同一地区的另一个试验地进行了麦田干沉降的观测并获得相应结果(李硕等, 2016)。作为一个参考, 对梯度法和涡度相关法的观测结果进行了简单对比。从表1可以看出, 梯度法观测的F_O3和V_d平均值分别为-7.29 nmol·m^-2·s^-1和0.55 cm·s^-1, 均高于涡度相关法观测结果的30%和29%, 也间接表明该地区的C_O3年际差异并不大。对比气候因子SR和RH, 发现涡度相关法观测时期的平均SR比梯度法低38%, 平均RH则高10%。较低的SR和较高的RH均会限制V_d, 从而影响O₃的干沉降过程, 表明气象因子对O₃干沉降过程存在影响。对比两次观测的F_O3和V_d的日变化结果, 发现F_O3的变化趋势基本一致, 且峰值出现的时刻也接近; 而V_d峰值出现的时刻并不相同, 梯度法出现在正午, 涡度相关法则出现在上午。梯度法和涡度相关法均属于微气象法, 但两者观测的原理、所用仪器和计算方法均存在很大不同, 这本身就会对观测结果带来差距。有研究指出对于长期的观测, 梯度法的观测结果与涡度相关法的较为接近, 但对于短期或昼夜尺度的观测, 涡度相关法明显优于梯度法(Muller et al., 2009)。
就O₃浓度(C_O3)而言, 冬小麦农田生态系统C_O3的日变化趋势与T相似, 且两者显著正相关, 其原因主要是因为温度会影响O₃前体物及其化学反应的光解速率(Kurpius et al., 2002)。C_O3的昼夜差别较大, 说明该生态系统的C_O3主要来自于局地的光化学反应。本研究中T的峰值比SR滞后了2-3 h, C_O3的峰值比T也滞后2 h, 而F_O3峰值不存在滞后现象, 与朱治林等(2014a)在玉米田生态系统得出的O₃干沉降结果相似, 原因是新生成的O₃并非立即沉降到下垫面, 而是在植被冠层内储存。V_d的日变化趋势与C_O3完全不同。V_d的最大值出现在09:00, 与Stella等(2011)在玉米田和Zhang等(2006)在森林生态系统的观测结果相似。这可能是因为上午光照温和, 温湿度适中, 冬小麦气孔快速张开并达到最大, 因而V_d最高。C_O3和V_d在夜间的变化很小, 因此夜间的F_O3也较小且较平稳。当F_O3和V_d达到峰值时, C_O3正处于快速增长阶段, 这种日变化的不同步现象在其他研究中也有报道(Mikkelsen et al., 2004; Fares et al., 2013)。其原因主要是当C_O3达到最大值的时候, 作物气孔张开度减小或开始关闭, O₃的气孔沉降开始降低, 因此V_d会较小。
Table 1
表1
表1梯度法和涡度相关法的观测结果对比
Table 1Comparison of measurements by gradient and eddy-covariance technique

观测方法 Measurement method	下垫面 Underlying surface	观测时间 Observation time	气象因子 Meteorlogical factor		O3干沉降数据 Ozone dry deposition data
			SR (W·m-2)	RH (%)	FO3 (nmol·m-2·s-1)	Vd (cm·s-1)
梯度法 Gradient	冬小麦 Winter wheat	2013年4-5月 April-May, 2013	267	56	-7.29	0.55
涡度相关法 Eddy-covariance		2016年3-5月 March-May, 2016	165.9	61.70	-5.09	0.39

F_O3, O₃ dry deposition flux; RH, relativity humidity; SR, solar radiation; V_d, O₃ dry deposition velocity.F_O3, O₃干沉降通量; RH, 相对湿度; SR, 太阳辐射; V_d, O₃干沉降速率。
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3.2 O₃沉降速率与主要控制因子的关系

气象条件、湍流交换强度和植物生长状况均是影响O₃干沉降速率变化的重要因子(Gerosa et al., 2007; Rummel et al., 2007)。本研究主要针对V_d和主要气象因子(SR、T、RH)及u*的关系进行分析, 结果表明V_d和SR、T、RH的关系并不是简单的线性相关关系。采用边界线技术对V_dmax和SR、T和RH的关系进行分析, 发现影响O₃干沉降过程的气象因子存在一定的阈值。具体如下: 1)太阳辐射增强会加速大气的湍流交换, 从而有利于O₃干沉降过程, 较弱的太阳辐射反而会抑制V_d。本研究结果表明当SR < 400 W·m^-2时V_dmax随SR的增大而增大, 并在SR = 400 W·m^-2左右达到最大值, 当SR ≥ 400 W·m^-2时V_dmax持续维持在最大值。2) T = 18 ℃时候, V_dmax达到最大值, 由此推断T = 18 ℃是冬小麦田O₃干沉降最适宜的温度, 过低或过高的T可能均会使V_d减小。可能在该温度下冬小麦的光合作用也较强, 气孔开度较大, 是有利于O₃沉降的。Fares等(2010)也指出O₃干沉降与温度相关性最强, 温度较低时不利于O₃干沉降过程(Altimir et al., 2006)。3)过低的相对湿度可能是V_d的限制因子, 当RH < 40%的时候V_dmax减小, 这可能是因为在较干燥的条件下, 植物为了减少叶片的蒸腾速率和水汽通量, 叶片上的气孔会瞬间关闭(吴荣军等, 2010), 从而导致较小的V_d; 当相对湿度较高时, V_d与RH的相互关系在白天和夜间有很大的差别: 白天的V_d随RH有下降趋势, 而夜间的V_d随RH增加而上升, 因此V_d可能随RH增大, 也可能减小。u*与V_d呈现一定的线性正相关关系, 但是相关系数并不高(R² = 0.15), 说明O₃干沉降过程在一定程度上受动力学控制, 但两者的变化并不是同步的。综上所述, 初步推断出在较强光照(SR ≥ 400 W·m^-2)、 适度的温度(T = 18 ℃), 以及较为湿润(RH > 40%)的环境条件下比较有利于O₃干沉降过程, 这与其他陆地生态系统研究的结果相似(Kurpius et al., 2002; Vitale et al., 2005)。
此外还对比了白天和夜间的V_d与SR、T、RH和u*的关系, 可以看出V_d与SR、T、RH和u*的关系主要受白天的关系控制。其中V_d与SR、T和RH的关系和白天植物气孔导度与它们的关系非常相似(Pleijel et al., 2007), 这同样也体现了白天气孔O₃沉降过程与O₃干沉降过程有着密切的关系, 且它的日变化过程可以控制O₃干沉降的变化模式(Wieser et al., 2000)。

3.3 不同O₃沉降通道的分配规律

本研究结果表明, 当RH ≥ 60%时由于植被冠层存在液态水蒸发的干扰, 利用彭曼公式无法准确估算冬小麦冠层O₃气孔导度, 而结合GPP进行修正后的气孔导度具有较高的准确度。然而, 当RH < 60%时, G_sto1-SR拟合方程的截距为0.15 cm·s^-1, 表明在观测的某一个阶段也存在土壤水分蒸发的干扰, GPP-G_sto1的复相关系数R² = 0.81。气孔O₃沉降通道是指植物通过气孔吸收O₃的通道。O₃大多通过气孔沉降通道渗透至植物组织, 造成光合损伤, 因此准确计算气孔O₃沉降通量所占比例被认为是对植物进行O₃风险评估最有效的方法(Massman, 2004; Uddling et al., 2004)。在整个观测期通过平均气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道沉降的O₃通量占总O₃干沉降量的比例分别是32%和68%, 与其他生态系统的研究结果相似(Goldstein et al., 2004; Vitale et al., 2005; Altimir et al., 2006; Hogg et al., 2007; Fares et al., 2012; Morani et al., 2014)。这说明非气孔O₃沉降通道是O₃干沉降的主要沉降通道, 甚至在植物气孔活动非常强烈的时期, 非气孔沉降通量仍能占总O₃沉降通量的50%左右(Zhang et al., 2006)。此外, 气孔O₃通量与植物生理活性密切相关, 其会随植物冠层叶面积指数增加而增加(Massman, 2004); 降雨发生也会影响气孔O₃通量的吸收, 这是因为当植物冠层表面湿润的时候, 气孔会被表面的水珠或水膜阻塞而导致气孔关闭(Zhang et al., 2002), 从而减小气孔O₃通量的吸收。通过对比不同O₃沉降通道的日分配比例可以发现, 白天(8:00-18:00)的气孔O₃沉降通量变化范围为21%-59%, 通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例为42%和58%。这说明白天气孔O₃沉降对总O₃通量有较大贡献, 在10:00-17:00, 气孔O₃通量占总O₃通量的50%以上, 这主要和植物的光合作用、气孔吸收密切相关。其中在14:00-16:00之间气孔O₃沉降通量达到两次峰值(57%和60%)。有研究表明, 气孔O₃通量由环境O₃浓度和植物气孔导度共同决定(Mauzerall & Wang, 2001)。第一次峰值出现是在14:00左右, 这可能是因为此时植物的气孔开度较大, 且C_O3也较高, 从而使气孔O₃通量较大。第二次峰值出现在16:00左右, 此时植物气孔导度和F_O3均已开始减小, 但由于C_O3峰值的出现, 从而可能使气孔O₃通量减小的幅度远比F_O3的小, 从而导致气孔O₃沉降贡献率的峰值出现。

4 结论

基于涡度相关技术, 本研究于2016年3月16日至5月30日在南京地区冬小麦田生态系统进行了O₃干沉降的观测, 并通过彭曼公式结合总初级生产力方法估算得到不同O₃沉降通道的分配比例。具体结论如下:
(1)观测期间30 min平均O₃浓度(C_O3)、O₃干沉降通量(F_O3)、O₃干沉降速率(V_d)分别为32.9 nL·L^-1、-5.09 nmol·m^-2·s^-1、0.39 cm·s^-1, C_O3、F_O3、V_d的变化范围分别为16-58 nL·L^-1、-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1, 其中F_O3和C_O3、V_d的日变化规律并不是同步的。
(2)利用边界线技术和线性相关分别分析了V_d最大值(V_dmax)和太阳辐射(SR)、温度(T)、相对湿度(RH)及V_d和u*的关系, 初步推断出在较强光照 (SR ≥ 400 W·m^-2), 适度的温度(T = 18 ℃), 以及较为湿润(RH > 40%)的环境条件下比较有利于O₃干沉降过程。其中V_dmax与SR呈增长关系(y = 1.06 - exp(-0.0094 - x)), SR < 400 W·m^-2时V_dmax随SR的增大而增大并在SR = 400 W·m^-2达到最大值, 当 SR ≥ 400 W·m^-2时V_dmax持续维持在最大值, 由此推断较弱的太阳辐射可能会抑制V_d; V_dmax与T呈“钟形”曲线关系(y = 1.06 - (x - 18)²/169), 当T = 18 ℃时, V_dmax达到最大, 由此推断T >18 ℃或T < 18 ℃均不利于O₃干沉降过程; 当RH < 40%的时候V_dmax呈下降趋势(y = 0.030x - 0.106), 由此推断过低的相对湿度可能是V_d的主要限制因子; 当相对湿度较高时, 白天的V_d随RH有下降趋势, 而夜间的V_d随RH增加而上升, 因此V_d可能随RH增大, 也可能减小。u*与V_d存在一定的线性正相关关系, 但是相关关系并不显著。
(3)彭曼公式结合总初级生产力(GPP)的方法估算的冬小麦冠层O₃气孔导度是有效的。整个观测期平均气孔O₃沉降通量和非气孔O₃沉降通量占总O₃干沉降通量的分配比例分别是32%和68%; 白天通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例分别是42%和58%, 其中LAI和降雨均会影响气孔O₃沉降。
The authors have declared that no competing interests exist.
作者声明没有竞争性利益冲突.

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参考文献文献选项 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
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Foliage surface ozone deposition: A role for surface moisture?
2
2006

... 气象条件、湍流交换强度和植物生长状况均是影响O₃干沉降速率变化的重要因子(Gerosa et al., 2007; Rummel et al., 2007).本研究主要针对V_d和主要气象因子(SR、T、RH)及u*的关系进行分析, 结果表明V_d和SR、T、RH的关系并不是简单的线性相关关系.采用边界线技术对V_dmax和SR、T和RH的关系进行分析, 发现影响O₃干沉降过程的气象因子存在一定的阈值.具体如下: 1)太阳辐射增强会加速大气的湍流交换, 从而有利于O₃干沉降过程, 较弱的太阳辐射反而会抑制V_d.本研究结果表明当SR < 400 W·m^-2时V_dmax随SR的增大而增大, 并在SR = 400 W·m^-2左右达到最大值, 当SR ≥ 400 W·m^-2时V_dmax持续维持在最大值.2) T = 18 ℃时候, V_dmax达到最大值, 由此推断T = 18 ℃是冬小麦田O₃干沉降最适宜的温度, 过低或过高的T可能均会使V_d减小.可能在该温度下冬小麦的光合作用也较强, 气孔开度较大, 是有利于O₃沉降的.Fares等(2010)也指出O₃干沉降与温度相关性最强, 温度较低时不利于O₃干沉降过程(Altimir et al., 2006).3)过低的相对湿度可能是V_d的限制因子, 当RH < 40%的时候V_dmax减小, 这可能是因为在较干燥的条件下, 植物为了减少叶片的蒸腾速率和水汽通量, 叶片上的气孔会瞬间关闭(吴荣军等, 2010), 从而导致较小的V_d; 当相对湿度较高时, V_d与RH的相互关系在白天和夜间有很大的差别: 白天的V_d随RH有下降趋势, 而夜间的V_d随RH增加而上升, 因此V_d可能随RH增大, 也可能减小.u*与V_d呈现一定的线性正相关关系, 但是相关系数并不高(R² = 0.15), 说明O₃干沉降过程在一定程度上受动力学控制, 但两者的变化并不是同步的.综上所述, 初步推断出在较强光照(SR ≥ 400 W·m^-2)、 适度的温度(T = 18 ℃), 以及较为湿润(RH > 40%)的环境条件下比较有利于O₃干沉降过程, 这与其他陆地生态系统研究的结果相似(Kurpius et al., 2002; Vitale et al., 2005). ...

... 本研究结果表明, 当RH ≥ 60%时由于植被冠层存在液态水蒸发的干扰, 利用彭曼公式无法准确估算冬小麦冠层O₃气孔导度, 而结合GPP进行修正后的气孔导度具有较高的准确度.然而, 当RH < 60%时, G_sto1-SR拟合方程的截距为0.15 cm·s^-1, 表明在观测的某一个阶段也存在土壤水分蒸发的干扰, GPP-G_sto1的复相关系数R² = 0.81.气孔O₃沉降通道是指植物通过气孔吸收O₃的通道.O₃大多通过气孔沉降通道渗透至植物组织, 造成光合损伤, 因此准确计算气孔O₃沉降通量所占比例被认为是对植物进行O₃风险评估最有效的方法(Massman, 2004; Uddling et al., 2004).在整个观测期通过平均气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道沉降的O₃通量占总O₃干沉降量的比例分别是32%和68%, 与其他生态系统的研究结果相似(Goldstein et al., 2004; Vitale et al., 2005; Altimir et al., 2006; Hogg et al., 2007; Fares et al., 2012; Morani et al., 2014).这说明非气孔O₃沉降通道是O₃干沉降的主要沉降通道, 甚至在植物气孔活动非常强烈的时期, 非气孔沉降通量仍能占总O₃沉降通量的50%左右(Zhang et al., 2006).此外, 气孔O₃通量与植物生理活性密切相关, 其会随植物冠层叶面积指数增加而增加(Massman, 2004); 降雨发生也会影响气孔O₃通量的吸收, 这是因为当植物冠层表面湿润的时候, 气孔会被表面的水珠或水膜阻塞而导致气孔关闭(Zhang et al., 2002), 从而减小气孔O₃通量的吸收.通过对比不同O₃沉降通道的日分配比例可以发现, 白天(8:00-18:00)的气孔O₃沉降通量变化范围为21%-59%, 通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例为42%和58%.这说明白天气孔O₃沉降对总O₃通量有较大贡献, 在10:00-17:00, 气孔O₃通量占总O₃通量的50%以上, 这主要和植物的光合作用、气孔吸收密切相关.其中在14:00-16:00之间气孔O₃沉降通量达到两次峰值(57%和60%).有研究表明, 气孔O₃通量由环境O₃浓度和植物气孔导度共同决定(Mauzerall & Wang, 2001).第一次峰值出现是在14:00左右, 这可能是因为此时植物的气孔开度较大, 且C_O3也较高, 从而使气孔O₃通量较大.第二次峰值出现在16:00左右, 此时植物气孔导度和F_O3均已开始减小, 但由于C_O3峰值的出现, 从而可能使气孔O₃通量减小的幅度远比F_O3的小, 从而导致气孔O₃沉降贡献率的峰值出现. ...

Trace gas exchange above the floor of a deciduous forest. 1. Evaporation and CO₂ efflux.
1991

Modeling seasonal ozone fluxes to grassland and wheat: Model improvement, testing, and application.
1
2004

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

施氮肥缓解臭氧对小麦光合作用和产量的影响
1
2011

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

高效经营雷竹生态系统能量通量过程及闭合量
1
2013

... 能量闭合检验用于评价和控制通量数据的质量, 利用30 min尺度上的感热通量(H)和潜热通量(LE)之和与可利用辐射能量(即净辐射通量(R_n)和5 cm土壤热通量(G)之差)做线性回归分析, 闭合度通常利用零截距回归的斜率表示.由图2可见线性回归斜率为0.72, 相关系数为0.84.国际通量站点的能量闭合情况为: 斜率范围为0.55-0.99, 相关系数为0.64-0.96 (陈云飞等, 2013).通过对比该结果可以认为本研究中的通量数据是有效的. ...




Measurements of ozone deposition to a potato canopy.
1
2009

... 本研究中冬小麦田主要生育期的O₃干沉降通量(F_O3)和O₃沉降速率(V_d)的变化范围为-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1, 平均F_O3与V_d分别为-5.09 nmol·m^-2·s^-1、0.39 cm·s^-1, 与其他农田生态系统观测结果相似.例如, 玉米田平均F_O3值为-4 - -7 nmol·m^-2·s^-1, V_d为1-2 cm·s^-1 (Stella et al., 2011, 2013; Loubet et al., 2013); 麦田和橘园F_O3范围分别为0 - -20 nmol·m^-2·s^-1和-6 - -8 nmol·m^-2·s^-1 (Tuzet et al., 2011; Fares et al., 2012); 葡萄和棉花(Gossypium hirsutum) F_O3分别为-6 nmol·m^-2·s^-1和-10 nmol·m^-2·s^-1 (Grantz et al., 1995, 1997); 蔬菜和马铃薯平均F_O3和V_d分别为-5.08 nmol·m^-2·s^-1、0.4 cm·s^-1和-9.5 nmol·m^-2·s^-1、0.66 cm·s^-1 (Fowler et al., 2001; Coyle et al., 2009).本团队前期(2013年)利用梯度法在同一地区的另一个试验地进行了麦田干沉降的观测并获得相应结果(李硕等, 2016).作为一个参考, 对梯度法和涡度相关法的观测结果进行了简单对比.从表1可以看出, 梯度法观测的F_O3和V_d平均值分别为-7.29 nmol·m^-2·s^-1和0.55 cm·s^-1, 均高于涡度相关法观测结果的30%和29%, 也间接表明该地区的C_O3年际差异并不大.对比气候因子SR和RH, 发现涡度相关法观测时期的平均SR比梯度法低38%, 平均RH则高10%.较低的SR和较高的RH均会限制V_d, 从而影响O₃的干沉降过程, 表明气象因子对O₃干沉降过程存在影响.对比两次观测的F_O3和V_d的日变化结果, 发现F_O3的变化趋势基本一致, 且峰值出现的时刻也接近; 而V_d峰值出现的时刻并不相同, 梯度法出现在正午, 涡度相关法则出现在上午.梯度法和涡度相关法均属于微气象法, 但两者观测的原理、所用仪器和计算方法均存在很大不同, 这本身就会对观测结果带来差距.有研究指出对于长期的观测, 梯度法的观测结果与涡度相关法的较为接近, 但对于短期或昼夜尺度的观测, 涡度相关法明显优于梯度法(Muller et al., 2009). ...

珠江三角洲大气气溶胶对地面臭氧变化的影响
1
2011

... 近地层臭氧(O₃)是一种常见的二次污染物和温室气体.自工业革命以来, 因人类活动造成的北半球中纬度地区背景O₃浓度由10 nL·L^-1增长到20- 45 nL·L^-1 (Vingarzan, 2004).预计到2050年, 全球O₃的平均浓度将增长20%-25%, 至2100年将增长40%-60% (Meehl et al., 2007).氮氧化物(NO_x)是O₃的主要前体物.近年来, 我国NO_x的排放量也显著增加, 年排放量占世界总排放量的16.4% (周秀骥, 2004), 其中大部分集中于我国东部、东南沿海区域, 包括长江三角洲、珠江三角洲、京津冀等, 导致这些地区对流层O₃浓度显著增加(许宏等, 2007; Xu et al., 2008; 邓雪娇等, 2011; 万五星等, 2013). ...

Testing of models of stomatal ozone fluxes with field measurements in a mixed Mediterranean forest.
1
2013

... 就O₃浓度(C_O3)而言, 冬小麦农田生态系统C_O3的日变化趋势与T相似, 且两者显著正相关, 其原因主要是因为温度会影响O₃前体物及其化学反应的光解速率(Kurpius et al., 2002).C_O3的昼夜差别较大, 说明该生态系统的C_O3主要来自于局地的光化学反应.本研究中T的峰值比SR滞后了2-3 h, C_O3的峰值比T也滞后2 h, 而F_O3峰值不存在滞后现象, 与朱治林等(2014a)在玉米田生态系统得出的O₃干沉降结果相似, 原因是新生成的O₃并非立即沉降到下垫面, 而是在植被冠层内储存.V_d的日变化趋势与C_O3完全不同.V_d的最大值出现在09:00, 与Stella等(2011)在玉米田和Zhang等(2006)在森林生态系统的观测结果相似.这可能是因为上午光照温和, 温湿度适中, 冬小麦气孔快速张开并达到最大, 因而V_d最高.C_O3和V_d在夜间的变化很小, 因此夜间的F_O3也较小且较平稳.当F_O3和V_d达到峰值时, C_O3正处于快速增长阶段, 这种日变化的不同步现象在其他研究中也有报道(Mikkelsen et al., 2004; Fares et al., 2013).其原因主要是当C_O3达到最大值的时候, 作物气孔张开度减小或开始关闭, O₃的气孔沉降开始降低, 因此V_d会较小. ...

Ozone fluxes in a Pinus ponderosa ecosystem are dominated by non-stomatal processes: Evidence from long-term continuous measurements.
1
2010

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

Ozone deposition to an orange orchard: Partitioning between stomatal and non-stomatal sinks.
2
2012

... 本研究中冬小麦田主要生育期的O₃干沉降通量(F_O3)和O₃沉降速率(V_d)的变化范围为-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1, 平均F_O3与V_d分别为-5.09 nmol·m^-2·s^-1、0.39 cm·s^-1, 与其他农田生态系统观测结果相似.例如, 玉米田平均F_O3值为-4 - -7 nmol·m^-2·s^-1, V_d为1-2 cm·s^-1 (Stella et al., 2011, 2013; Loubet et al., 2013); 麦田和橘园F_O3范围分别为0 - -20 nmol·m^-2·s^-1和-6 - -8 nmol·m^-2·s^-1 (Tuzet et al., 2011; Fares et al., 2012); 葡萄和棉花(Gossypium hirsutum) F_O3分别为-6 nmol·m^-2·s^-1和-10 nmol·m^-2·s^-1 (Grantz et al., 1995, 1997); 蔬菜和马铃薯平均F_O3和V_d分别为-5.08 nmol·m^-2·s^-1、0.4 cm·s^-1和-9.5 nmol·m^-2·s^-1、0.66 cm·s^-1 (Fowler et al., 2001; Coyle et al., 2009).本团队前期(2013年)利用梯度法在同一地区的另一个试验地进行了麦田干沉降的观测并获得相应结果(李硕等, 2016).作为一个参考, 对梯度法和涡度相关法的观测结果进行了简单对比.从表1可以看出, 梯度法观测的F_O3和V_d平均值分别为-7.29 nmol·m^-2·s^-1和0.55 cm·s^-1, 均高于涡度相关法观测结果的30%和29%, 也间接表明该地区的C_O3年际差异并不大.对比气候因子SR和RH, 发现涡度相关法观测时期的平均SR比梯度法低38%, 平均RH则高10%.较低的SR和较高的RH均会限制V_d, 从而影响O₃的干沉降过程, 表明气象因子对O₃干沉降过程存在影响.对比两次观测的F_O3和V_d的日变化结果, 发现F_O3的变化趋势基本一致, 且峰值出现的时刻也接近; 而V_d峰值出现的时刻并不相同, 梯度法出现在正午, 涡度相关法则出现在上午.梯度法和涡度相关法均属于微气象法, 但两者观测的原理、所用仪器和计算方法均存在很大不同, 这本身就会对观测结果带来差距.有研究指出对于长期的观测, 梯度法的观测结果与涡度相关法的较为接近, 但对于短期或昼夜尺度的观测, 涡度相关法明显优于梯度法(Muller et al., 2009). ...

... 本研究结果表明, 当RH ≥ 60%时由于植被冠层存在液态水蒸发的干扰, 利用彭曼公式无法准确估算冬小麦冠层O₃气孔导度, 而结合GPP进行修正后的气孔导度具有较高的准确度.然而, 当RH < 60%时, G_sto1-SR拟合方程的截距为0.15 cm·s^-1, 表明在观测的某一个阶段也存在土壤水分蒸发的干扰, GPP-G_sto1的复相关系数R² = 0.81.气孔O₃沉降通道是指植物通过气孔吸收O₃的通道.O₃大多通过气孔沉降通道渗透至植物组织, 造成光合损伤, 因此准确计算气孔O₃沉降通量所占比例被认为是对植物进行O₃风险评估最有效的方法(Massman, 2004; Uddling et al., 2004).在整个观测期通过平均气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道沉降的O₃通量占总O₃干沉降量的比例分别是32%和68%, 与其他生态系统的研究结果相似(Goldstein et al., 2004; Vitale et al., 2005; Altimir et al., 2006; Hogg et al., 2007; Fares et al., 2012; Morani et al., 2014).这说明非气孔O₃沉降通道是O₃干沉降的主要沉降通道, 甚至在植物气孔活动非常强烈的时期, 非气孔沉降通量仍能占总O₃沉降通量的50%左右(Zhang et al., 2006).此外, 气孔O₃通量与植物生理活性密切相关, 其会随植物冠层叶面积指数增加而增加(Massman, 2004); 降雨发生也会影响气孔O₃通量的吸收, 这是因为当植物冠层表面湿润的时候, 气孔会被表面的水珠或水膜阻塞而导致气孔关闭(Zhang et al., 2002), 从而减小气孔O₃通量的吸收.通过对比不同O₃沉降通道的日分配比例可以发现, 白天(8:00-18:00)的气孔O₃沉降通量变化范围为21%-59%, 通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例为42%和58%.这说明白天气孔O₃沉降对总O₃通量有较大贡献, 在10:00-17:00, 气孔O₃通量占总O₃通量的50%以上, 这主要和植物的光合作用、气孔吸收密切相关.其中在14:00-16:00之间气孔O₃沉降通量达到两次峰值(57%和60%).有研究表明, 气孔O₃通量由环境O₃浓度和植物气孔导度共同决定(Mauzerall & Wang, 2001).第一次峰值出现是在14:00左右, 这可能是因为此时植物的气孔开度较大, 且C_O3也较高, 从而使气孔O₃通量较大.第二次峰值出现在16:00左右, 此时植物气孔导度和F_O3均已开始减小, 但由于C_O3峰值的出现, 从而可能使气孔O₃通量减小的幅度远比F_O3的小, 从而导致气孔O₃沉降贡献率的峰值出现. ...

Impact of elevated ozone concentration on growth, physiology, and yield of wheat (Triticum aestivum L.): A metal analysis.
1
2008

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

Evidence of widespread ozone-induced visible injury on plants in Beijing, China.
1
2014

... O₃很难溶于水, 主要通过干沉降的方式清除, 其中陆地生态系统是最重要的汇(Fowler et al., 2009).研究表明, 近地层高浓度O₃已经对陆面植被的生长发育、光合作用及其产量产生了严重的负效应(金明红和冯宗炜, 2000; 郑启伟等, 2006; 王春乙和白月明, 2007; 张薇薇等, 2009; 郑有飞等, 2010a, 2010b; Mills et al., 2011; Payne et al., 2011; Vandermeiren et al., 2012; 朱治林等, 2012; Feng et al., 2014). ...

Measurements of ozone deposition to vegetation quantifying the flux, the stomatal and non-stomatal components.
1
2001

... 本研究中冬小麦田主要生育期的O₃干沉降通量(F_O3)和O₃沉降速率(V_d)的变化范围为-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1, 平均F_O3与V_d分别为-5.09 nmol·m^-2·s^-1、0.39 cm·s^-1, 与其他农田生态系统观测结果相似.例如, 玉米田平均F_O3值为-4 - -7 nmol·m^-2·s^-1, V_d为1-2 cm·s^-1 (Stella et al., 2011, 2013; Loubet et al., 2013); 麦田和橘园F_O3范围分别为0 - -20 nmol·m^-2·s^-1和-6 - -8 nmol·m^-2·s^-1 (Tuzet et al., 2011; Fares et al., 2012); 葡萄和棉花(Gossypium hirsutum) F_O3分别为-6 nmol·m^-2·s^-1和-10 nmol·m^-2·s^-1 (Grantz et al., 1995, 1997); 蔬菜和马铃薯平均F_O3和V_d分别为-5.08 nmol·m^-2·s^-1、0.4 cm·s^-1和-9.5 nmol·m^-2·s^-1、0.66 cm·s^-1 (Fowler et al., 2001; Coyle et al., 2009).本团队前期(2013年)利用梯度法在同一地区的另一个试验地进行了麦田干沉降的观测并获得相应结果(李硕等, 2016).作为一个参考, 对梯度法和涡度相关法的观测结果进行了简单对比.从表1可以看出, 梯度法观测的F_O3和V_d平均值分别为-7.29 nmol·m^-2·s^-1和0.55 cm·s^-1, 均高于涡度相关法观测结果的30%和29%, 也间接表明该地区的C_O3年际差异并不大.对比气候因子SR和RH, 发现涡度相关法观测时期的平均SR比梯度法低38%, 平均RH则高10%.较低的SR和较高的RH均会限制V_d, 从而影响O₃的干沉降过程, 表明气象因子对O₃干沉降过程存在影响.对比两次观测的F_O3和V_d的日变化结果, 发现F_O3的变化趋势基本一致, 且峰值出现的时刻也接近; 而V_d峰值出现的时刻并不相同, 梯度法出现在正午, 涡度相关法则出现在上午.梯度法和涡度相关法均属于微气象法, 但两者观测的原理、所用仪器和计算方法均存在很大不同, 这本身就会对观测结果带来差距.有研究指出对于长期的观测, 梯度法的观测结果与涡度相关法的较为接近, 但对于短期或昼夜尺度的观测, 涡度相关法明显优于梯度法(Muller et al., 2009). ...

Atmospheric composition change: Ecosystems-atmosphere interactions.
1
2009

... O₃很难溶于水, 主要通过干沉降的方式清除, 其中陆地生态系统是最重要的汇(Fowler et al., 2009).研究表明, 近地层高浓度O₃已经对陆面植被的生长发育、光合作用及其产量产生了严重的负效应(金明红和冯宗炜, 2000; 郑启伟等, 2006; 王春乙和白月明, 2007; 张薇薇等, 2009; 郑有飞等, 2010a, 2010b; Mills et al., 2011; Payne et al., 2011; Vandermeiren et al., 2012; 朱治林等, 2012; Feng et al., 2014). ...

Comparison of different algorithms for stomatal ozone flux determination from micrometeorological measurements.
1
2007

... 气象条件、湍流交换强度和植物生长状况均是影响O₃干沉降速率变化的重要因子(Gerosa et al., 2007; Rummel et al., 2007).本研究主要针对V_d和主要气象因子(SR、T、RH)及u*的关系进行分析, 结果表明V_d和SR、T、RH的关系并不是简单的线性相关关系.采用边界线技术对V_dmax和SR、T和RH的关系进行分析, 发现影响O₃干沉降过程的气象因子存在一定的阈值.具体如下: 1)太阳辐射增强会加速大气的湍流交换, 从而有利于O₃干沉降过程, 较弱的太阳辐射反而会抑制V_d.本研究结果表明当SR < 400 W·m^-2时V_dmax随SR的增大而增大, 并在SR = 400 W·m^-2左右达到最大值, 当SR ≥ 400 W·m^-2时V_dmax持续维持在最大值.2) T = 18 ℃时候, V_dmax达到最大值, 由此推断T = 18 ℃是冬小麦田O₃干沉降最适宜的温度, 过低或过高的T可能均会使V_d减小.可能在该温度下冬小麦的光合作用也较强, 气孔开度较大, 是有利于O₃沉降的.Fares等(2010)也指出O₃干沉降与温度相关性最强, 温度较低时不利于O₃干沉降过程(Altimir et al., 2006).3)过低的相对湿度可能是V_d的限制因子, 当RH < 40%的时候V_dmax减小, 这可能是因为在较干燥的条件下, 植物为了减少叶片的蒸腾速率和水汽通量, 叶片上的气孔会瞬间关闭(吴荣军等, 2010), 从而导致较小的V_d; 当相对湿度较高时, V_d与RH的相互关系在白天和夜间有很大的差别: 白天的V_d随RH有下降趋势, 而夜间的V_d随RH增加而上升, 因此V_d可能随RH增大, 也可能减小.u*与V_d呈现一定的线性正相关关系, 但是相关系数并不高(R² = 0.15), 说明O₃干沉降过程在一定程度上受动力学控制, 但两者的变化并不是同步的.综上所述, 初步推断出在较强光照(SR ≥ 400 W·m^-2)、 适度的温度(T = 18 ℃), 以及较为湿润(RH > 40%)的环境条件下比较有利于O₃干沉降过程, 这与其他陆地生态系统研究的结果相似(Kurpius et al., 2002; Vitale et al., 2005). ...

Forest thinning experiment confirms ozone deposition to forest canopy is dominated by reaction with biogenic VOCs.
1
2004

... 本研究结果表明, 当RH ≥ 60%时由于植被冠层存在液态水蒸发的干扰, 利用彭曼公式无法准确估算冬小麦冠层O₃气孔导度, 而结合GPP进行修正后的气孔导度具有较高的准确度.然而, 当RH < 60%时, G_sto1-SR拟合方程的截距为0.15 cm·s^-1, 表明在观测的某一个阶段也存在土壤水分蒸发的干扰, GPP-G_sto1的复相关系数R² = 0.81.气孔O₃沉降通道是指植物通过气孔吸收O₃的通道.O₃大多通过气孔沉降通道渗透至植物组织, 造成光合损伤, 因此准确计算气孔O₃沉降通量所占比例被认为是对植物进行O₃风险评估最有效的方法(Massman, 2004; Uddling et al., 2004).在整个观测期通过平均气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道沉降的O₃通量占总O₃干沉降量的比例分别是32%和68%, 与其他生态系统的研究结果相似(Goldstein et al., 2004; Vitale et al., 2005; Altimir et al., 2006; Hogg et al., 2007; Fares et al., 2012; Morani et al., 2014).这说明非气孔O₃沉降通道是O₃干沉降的主要沉降通道, 甚至在植物气孔活动非常强烈的时期, 非气孔沉降通量仍能占总O₃沉降通量的50%左右(Zhang et al., 2006).此外, 气孔O₃通量与植物生理活性密切相关, 其会随植物冠层叶面积指数增加而增加(Massman, 2004); 降雨发生也会影响气孔O₃通量的吸收, 这是因为当植物冠层表面湿润的时候, 气孔会被表面的水珠或水膜阻塞而导致气孔关闭(Zhang et al., 2002), 从而减小气孔O₃通量的吸收.通过对比不同O₃沉降通道的日分配比例可以发现, 白天(8:00-18:00)的气孔O₃沉降通量变化范围为21%-59%, 通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例为42%和58%.这说明白天气孔O₃沉降对总O₃通量有较大贡献, 在10:00-17:00, 气孔O₃通量占总O₃通量的50%以上, 这主要和植物的光合作用、气孔吸收密切相关.其中在14:00-16:00之间气孔O₃沉降通量达到两次峰值(57%和60%).有研究表明, 气孔O₃通量由环境O₃浓度和植物气孔导度共同决定(Mauzerall & Wang, 2001).第一次峰值出现是在14:00左右, 这可能是因为此时植物的气孔开度较大, 且C_O3也较高, 从而使气孔O₃通量较大.第二次峰值出现在16:00左右, 此时植物气孔导度和F_O3均已开始减小, 但由于C_O3峰值的出现, 从而可能使气孔O₃通量减小的幅度远比F_O3的小, 从而导致气孔O₃沉降贡献率的峰值出现. ...

Ozone deposition to a cotton ( Gossypium hirsutum L.) field: Stomatal and surface wetness effects during the California Ozone Deposition Experiment.
1
1997

... 本研究中冬小麦田主要生育期的O₃干沉降通量(F_O3)和O₃沉降速率(V_d)的变化范围为-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1, 平均F_O3与V_d分别为-5.09 nmol·m^-2·s^-1、0.39 cm·s^-1, 与其他农田生态系统观测结果相似.例如, 玉米田平均F_O3值为-4 - -7 nmol·m^-2·s^-1, V_d为1-2 cm·s^-1 (Stella et al., 2011, 2013; Loubet et al., 2013); 麦田和橘园F_O3范围分别为0 - -20 nmol·m^-2·s^-1和-6 - -8 nmol·m^-2·s^-1 (Tuzet et al., 2011; Fares et al., 2012); 葡萄和棉花(Gossypium hirsutum) F_O3分别为-6 nmol·m^-2·s^-1和-10 nmol·m^-2·s^-1 (Grantz et al., 1995, 1997); 蔬菜和马铃薯平均F_O3和V_d分别为-5.08 nmol·m^-2·s^-1、0.4 cm·s^-1和-9.5 nmol·m^-2·s^-1、0.66 cm·s^-1 (Fowler et al., 2001; Coyle et al., 2009).本团队前期(2013年)利用梯度法在同一地区的另一个试验地进行了麦田干沉降的观测并获得相应结果(李硕等, 2016).作为一个参考, 对梯度法和涡度相关法的观测结果进行了简单对比.从表1可以看出, 梯度法观测的F_O3和V_d平均值分别为-7.29 nmol·m^-2·s^-1和0.55 cm·s^-1, 均高于涡度相关法观测结果的30%和29%, 也间接表明该地区的C_O3年际差异并不大.对比气候因子SR和RH, 发现涡度相关法观测时期的平均SR比梯度法低38%, 平均RH则高10%.较低的SR和较高的RH均会限制V_d, 从而影响O₃的干沉降过程, 表明气象因子对O₃干沉降过程存在影响.对比两次观测的F_O3和V_d的日变化结果, 发现F_O3的变化趋势基本一致, 且峰值出现的时刻也接近; 而V_d峰值出现的时刻并不相同, 梯度法出现在正午, 涡度相关法则出现在上午.梯度法和涡度相关法均属于微气象法, 但两者观测的原理、所用仪器和计算方法均存在很大不同, 这本身就会对观测结果带来差距.有研究指出对于长期的观测, 梯度法的观测结果与涡度相关法的较为接近, 但对于短期或昼夜尺度的观测, 涡度相关法明显优于梯度法(Muller et al., 2009). ...

Effects of stomatal conductance and surface wetness on ozone deposition in field-grown grape.
1
1995

... 本研究中冬小麦田主要生育期的O₃干沉降通量(F_O3)和O₃沉降速率(V_d)的变化范围为-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1, 平均F_O3与V_d分别为-5.09 nmol·m^-2·s^-1、0.39 cm·s^-1, 与其他农田生态系统观测结果相似.例如, 玉米田平均F_O3值为-4 - -7 nmol·m^-2·s^-1, V_d为1-2 cm·s^-1 (Stella et al., 2011, 2013; Loubet et al., 2013); 麦田和橘园F_O3范围分别为0 - -20 nmol·m^-2·s^-1和-6 - -8 nmol·m^-2·s^-1 (Tuzet et al., 2011; Fares et al., 2012); 葡萄和棉花(Gossypium hirsutum) F_O3分别为-6 nmol·m^-2·s^-1和-10 nmol·m^-2·s^-1 (Grantz et al., 1995, 1997); 蔬菜和马铃薯平均F_O3和V_d分别为-5.08 nmol·m^-2·s^-1、0.4 cm·s^-1和-9.5 nmol·m^-2·s^-1、0.66 cm·s^-1 (Fowler et al., 2001; Coyle et al., 2009).本团队前期(2013年)利用梯度法在同一地区的另一个试验地进行了麦田干沉降的观测并获得相应结果(李硕等, 2016).作为一个参考, 对梯度法和涡度相关法的观测结果进行了简单对比.从表1可以看出, 梯度法观测的F_O3和V_d平均值分别为-7.29 nmol·m^-2·s^-1和0.55 cm·s^-1, 均高于涡度相关法观测结果的30%和29%, 也间接表明该地区的C_O3年际差异并不大.对比气候因子SR和RH, 发现涡度相关法观测时期的平均SR比梯度法低38%, 平均RH则高10%.较低的SR和较高的RH均会限制V_d, 从而影响O₃的干沉降过程, 表明气象因子对O₃干沉降过程存在影响.对比两次观测的F_O3和V_d的日变化结果, 发现F_O3的变化趋势基本一致, 且峰值出现的时刻也接近; 而V_d峰值出现的时刻并不相同, 梯度法出现在正午, 涡度相关法则出现在上午.梯度法和涡度相关法均属于微气象法, 但两者观测的原理、所用仪器和计算方法均存在很大不同, 这本身就会对观测结果带来差距.有研究指出对于长期的观测, 梯度法的观测结果与涡度相关法的较为接近, 但对于短期或昼夜尺度的观测, 涡度相关法明显优于梯度法(Muller et al., 2009). ...

Stomatal and non-stomatal fluxes of ozone to a northern mixed hardwood forest.
1
2007

... 本研究结果表明, 当RH ≥ 60%时由于植被冠层存在液态水蒸发的干扰, 利用彭曼公式无法准确估算冬小麦冠层O₃气孔导度, 而结合GPP进行修正后的气孔导度具有较高的准确度.然而, 当RH < 60%时, G_sto1-SR拟合方程的截距为0.15 cm·s^-1, 表明在观测的某一个阶段也存在土壤水分蒸发的干扰, GPP-G_sto1的复相关系数R² = 0.81.气孔O₃沉降通道是指植物通过气孔吸收O₃的通道.O₃大多通过气孔沉降通道渗透至植物组织, 造成光合损伤, 因此准确计算气孔O₃沉降通量所占比例被认为是对植物进行O₃风险评估最有效的方法(Massman, 2004; Uddling et al., 2004).在整个观测期通过平均气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道沉降的O₃通量占总O₃干沉降量的比例分别是32%和68%, 与其他生态系统的研究结果相似(Goldstein et al., 2004; Vitale et al., 2005; Altimir et al., 2006; Hogg et al., 2007; Fares et al., 2012; Morani et al., 2014).这说明非气孔O₃沉降通道是O₃干沉降的主要沉降通道, 甚至在植物气孔活动非常强烈的时期, 非气孔沉降通量仍能占总O₃沉降通量的50%左右(Zhang et al., 2006).此外, 气孔O₃通量与植物生理活性密切相关, 其会随植物冠层叶面积指数增加而增加(Massman, 2004); 降雨发生也会影响气孔O₃通量的吸收, 这是因为当植物冠层表面湿润的时候, 气孔会被表面的水珠或水膜阻塞而导致气孔关闭(Zhang et al., 2002), 从而减小气孔O₃通量的吸收.通过对比不同O₃沉降通道的日分配比例可以发现, 白天(8:00-18:00)的气孔O₃沉降通量变化范围为21%-59%, 通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例为42%和58%.这说明白天气孔O₃沉降对总O₃通量有较大贡献, 在10:00-17:00, 气孔O₃通量占总O₃通量的50%以上, 这主要和植物的光合作用、气孔吸收密切相关.其中在14:00-16:00之间气孔O₃沉降通量达到两次峰值(57%和60%).有研究表明, 气孔O₃通量由环境O₃浓度和植物气孔导度共同决定(Mauzerall & Wang, 2001).第一次峰值出现是在14:00左右, 这可能是因为此时植物的气孔开度较大, 且C_O3也较高, 从而使气孔O₃通量较大.第二次峰值出现在16:00左右, 此时植物气孔导度和F_O3均已开始减小, 但由于C_O3峰值的出现, 从而可能使气孔O₃通量减小的幅度远比F_O3的小, 从而导致气孔O₃沉降贡献率的峰值出现. ...

臭氧对冬小麦叶片膜保护系统的影响
1
2000

... O₃很难溶于水, 主要通过干沉降的方式清除, 其中陆地生态系统是最重要的汇(Fowler et al., 2009).研究表明, 近地层高浓度O₃已经对陆面植被的生长发育、光合作用及其产量产生了严重的负效应(金明红和冯宗炜, 2000; 郑启伟等, 2006; 王春乙和白月明, 2007; 张薇薇等, 2009; 郑有飞等, 2010a, 2010b; Mills et al., 2011; Payne et al., 2011; Vandermeiren et al., 2012; 朱治林等, 2012; Feng et al., 2014). ...

The annual carbon budget of a French pine forest (
2003

Annual ozone deposition to a Sierra Nevada ponderosa pine plantation.
2
2002

... 就O₃浓度(C_O3)而言, 冬小麦农田生态系统C_O3的日变化趋势与T相似, 且两者显著正相关, 其原因主要是因为温度会影响O₃前体物及其化学反应的光解速率(Kurpius et al., 2002).C_O3的昼夜差别较大, 说明该生态系统的C_O3主要来自于局地的光化学反应.本研究中T的峰值比SR滞后了2-3 h, C_O3的峰值比T也滞后2 h, 而F_O3峰值不存在滞后现象, 与朱治林等(2014a)在玉米田生态系统得出的O₃干沉降结果相似, 原因是新生成的O₃并非立即沉降到下垫面, 而是在植被冠层内储存.V_d的日变化趋势与C_O3完全不同.V_d的最大值出现在09:00, 与Stella等(2011)在玉米田和Zhang等(2006)在森林生态系统的观测结果相似.这可能是因为上午光照温和, 温湿度适中, 冬小麦气孔快速张开并达到最大, 因而V_d最高.C_O3和V_d在夜间的变化很小, 因此夜间的F_O3也较小且较平稳.当F_O3和V_d达到峰值时, C_O3正处于快速增长阶段, 这种日变化的不同步现象在其他研究中也有报道(Mikkelsen et al., 2004; Fares et al., 2013).其原因主要是当C_O3达到最大值的时候, 作物气孔张开度减小或开始关闭, O₃的气孔沉降开始降低, 因此V_d会较小. ...

... 气象条件、湍流交换强度和植物生长状况均是影响O₃干沉降速率变化的重要因子(Gerosa et al., 2007; Rummel et al., 2007).本研究主要针对V_d和主要气象因子(SR、T、RH)及u*的关系进行分析, 结果表明V_d和SR、T、RH的关系并不是简单的线性相关关系.采用边界线技术对V_dmax和SR、T和RH的关系进行分析, 发现影响O₃干沉降过程的气象因子存在一定的阈值.具体如下: 1)太阳辐射增强会加速大气的湍流交换, 从而有利于O₃干沉降过程, 较弱的太阳辐射反而会抑制V_d.本研究结果表明当SR < 400 W·m^-2时V_dmax随SR的增大而增大, 并在SR = 400 W·m^-2左右达到最大值, 当SR ≥ 400 W·m^-2时V_dmax持续维持在最大值.2) T = 18 ℃时候, V_dmax达到最大值, 由此推断T = 18 ℃是冬小麦田O₃干沉降最适宜的温度, 过低或过高的T可能均会使V_d减小.可能在该温度下冬小麦的光合作用也较强, 气孔开度较大, 是有利于O₃沉降的.Fares等(2010)也指出O₃干沉降与温度相关性最强, 温度较低时不利于O₃干沉降过程(Altimir et al., 2006).3)过低的相对湿度可能是V_d的限制因子, 当RH < 40%的时候V_dmax减小, 这可能是因为在较干燥的条件下, 植物为了减少叶片的蒸腾速率和水汽通量, 叶片上的气孔会瞬间关闭(吴荣军等, 2010), 从而导致较小的V_d; 当相对湿度较高时, V_d与RH的相互关系在白天和夜间有很大的差别: 白天的V_d随RH有下降趋势, 而夜间的V_d随RH增加而上升, 因此V_d可能随RH增大, 也可能减小.u*与V_d呈现一定的线性正相关关系, 但是相关系数并不高(R² = 0.15), 说明O₃干沉降过程在一定程度上受动力学控制, 但两者的变化并不是同步的.综上所述, 初步推断出在较强光照(SR ≥ 400 W·m^-2)、 适度的温度(T = 18 ℃), 以及较为湿润(RH > 40%)的环境条件下比较有利于O₃干沉降过程, 这与其他陆地生态系统研究的结果相似(Kurpius et al., 2002; Vitale et al., 2005). ...

The Landes experiment: Biosphere-atmosphere exchanges of ozone and aerosol particles above a pine forest.
1
1994

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

Partitioning of ozone deposition over a developed maize crop between stomatal and non-stomatal uptakes, using eddy-covariance flux measurements and modelling.
2
2009

... 冠层O₃气孔导度的估算可以利用H₂O气孔通量进行推导, 后者主要利用彭曼公式转换得到(Lamaud et al., 2009): ...

... 在使用公式(3)的时候必须要求蒸发量完全来自于植被冠层的蒸腾作用, 而不能包括土壤或在冠层表面其他液体水(雨滴或露滴)的蒸发.因此, 在干燥条件下(即相对湿度(RH) < 60%)利用公式(3)估算的冠层O₃气孔导度是有效的(Lamaud et al., 2009), 而在湿润的条件下(即RH ≥ 60%), 冠层O₃气孔导度的估算需要在基于公式(3)的基础上, 结合CO₂同化量(即总初级生产力(GPP))的结果来修正, 其中GPP的计算方法是根据Kowalski等(2003)的方法估算的.综上, 在所有相对湿度条件下的冠层O₃气孔导度公式(G_sto)为: ...

A perspective on thirty years of the Webb, Pearman and Leuning density corrections.
1
2011

... O₃干沉降数据是在基于CR3000数据采集器的前期处理后, 再通过两次坐标旋转(Wilczak et al., 2001), 超声虚温订正和密度响应校正(Lee & Massman, 2011)后得到的.此外, 为了确保干沉降数据的有效性, 对上述处理后的观测数据进行了必要的筛选和数据质量控制.去除大于3倍方差的异常数据(2.1%), 去除非近似静力中性条件情况下的数据(4.6%), 去除O₃浓度过低(<1 nL·L^-1)的数据(2.2%), 去除湍流发展不充分情况下(摩擦速度(u*) < 0.15 m·s^-1)的数据(13.2%). ...

冬小麦臭氧干沉积过程的观测
2
2016

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

... 本研究中冬小麦田主要生育期的O₃干沉降通量(F_O3)和O₃沉降速率(V_d)的变化范围为-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1, 平均F_O3与V_d分别为-5.09 nmol·m^-2·s^-1、0.39 cm·s^-1, 与其他农田生态系统观测结果相似.例如, 玉米田平均F_O3值为-4 - -7 nmol·m^-2·s^-1, V_d为1-2 cm·s^-1 (Stella et al., 2011, 2013; Loubet et al., 2013); 麦田和橘园F_O3范围分别为0 - -20 nmol·m^-2·s^-1和-6 - -8 nmol·m^-2·s^-1 (Tuzet et al., 2011; Fares et al., 2012); 葡萄和棉花(Gossypium hirsutum) F_O3分别为-6 nmol·m^-2·s^-1和-10 nmol·m^-2·s^-1 (Grantz et al., 1995, 1997); 蔬菜和马铃薯平均F_O3和V_d分别为-5.08 nmol·m^-2·s^-1、0.4 cm·s^-1和-9.5 nmol·m^-2·s^-1、0.66 cm·s^-1 (Fowler et al., 2001; Coyle et al., 2009).本团队前期(2013年)利用梯度法在同一地区的另一个试验地进行了麦田干沉降的观测并获得相应结果(李硕等, 2016).作为一个参考, 对梯度法和涡度相关法的观测结果进行了简单对比.从表1可以看出, 梯度法观测的F_O3和V_d平均值分别为-7.29 nmol·m^-2·s^-1和0.55 cm·s^-1, 均高于涡度相关法观测结果的30%和29%, 也间接表明该地区的C_O3年际差异并不大.对比气候因子SR和RH, 发现涡度相关法观测时期的平均SR比梯度法低38%, 平均RH则高10%.较低的SR和较高的RH均会限制V_d, 从而影响O₃的干沉降过程, 表明气象因子对O₃干沉降过程存在影响.对比两次观测的F_O3和V_d的日变化结果, 发现F_O3的变化趋势基本一致, 且峰值出现的时刻也接近; 而V_d峰值出现的时刻并不相同, 梯度法出现在正午, 涡度相关法则出现在上午.梯度法和涡度相关法均属于微气象法, 但两者观测的原理、所用仪器和计算方法均存在很大不同, 这本身就会对观测结果带来差距.有研究指出对于长期的观测, 梯度法的观测结果与涡度相关法的较为接近, 但对于短期或昼夜尺度的观测, 涡度相关法明显优于梯度法(Muller et al., 2009). ...

近地层大气臭氧对作物光合作用影响的数值模拟研究
1
2004

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

Investigating discrepancies in heat, CO₂ fluxes and O₃ deposition velocity over maize as measured by the eddy-covariance and the aerodynamic gradient methods.
1
2013

... 本研究中冬小麦田主要生育期的O₃干沉降通量(F_O3)和O₃沉降速率(V_d)的变化范围为-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1, 平均F_O3与V_d分别为-5.09 nmol·m^-2·s^-1、0.39 cm·s^-1, 与其他农田生态系统观测结果相似.例如, 玉米田平均F_O3值为-4 - -7 nmol·m^-2·s^-1, V_d为1-2 cm·s^-1 (Stella et al., 2011, 2013; Loubet et al., 2013); 麦田和橘园F_O3范围分别为0 - -20 nmol·m^-2·s^-1和-6 - -8 nmol·m^-2·s^-1 (Tuzet et al., 2011; Fares et al., 2012); 葡萄和棉花(Gossypium hirsutum) F_O3分别为-6 nmol·m^-2·s^-1和-10 nmol·m^-2·s^-1 (Grantz et al., 1995, 1997); 蔬菜和马铃薯平均F_O3和V_d分别为-5.08 nmol·m^-2·s^-1、0.4 cm·s^-1和-9.5 nmol·m^-2·s^-1、0.66 cm·s^-1 (Fowler et al., 2001; Coyle et al., 2009).本团队前期(2013年)利用梯度法在同一地区的另一个试验地进行了麦田干沉降的观测并获得相应结果(李硕等, 2016).作为一个参考, 对梯度法和涡度相关法的观测结果进行了简单对比.从表1可以看出, 梯度法观测的F_O3和V_d平均值分别为-7.29 nmol·m^-2·s^-1和0.55 cm·s^-1, 均高于涡度相关法观测结果的30%和29%, 也间接表明该地区的C_O3年际差异并不大.对比气候因子SR和RH, 发现涡度相关法观测时期的平均SR比梯度法低38%, 平均RH则高10%.较低的SR和较高的RH均会限制V_d, 从而影响O₃的干沉降过程, 表明气象因子对O₃干沉降过程存在影响.对比两次观测的F_O3和V_d的日变化结果, 发现F_O3的变化趋势基本一致, 且峰值出现的时刻也接近; 而V_d峰值出现的时刻并不相同, 梯度法出现在正午, 涡度相关法则出现在上午.梯度法和涡度相关法均属于微气象法, 但两者观测的原理、所用仪器和计算方法均存在很大不同, 这本身就会对观测结果带来差距.有研究指出对于长期的观测, 梯度法的观测结果与涡度相关法的较为接近, 但对于短期或昼夜尺度的观测, 涡度相关法明显优于梯度法(Muller et al., 2009). ...

Toward an ozone standard to protect vegetation based on effective dose: A review of deposition resistances and possible metric.
2
2004

... 本研究结果表明, 当RH ≥ 60%时由于植被冠层存在液态水蒸发的干扰, 利用彭曼公式无法准确估算冬小麦冠层O₃气孔导度, 而结合GPP进行修正后的气孔导度具有较高的准确度.然而, 当RH < 60%时, G_sto1-SR拟合方程的截距为0.15 cm·s^-1, 表明在观测的某一个阶段也存在土壤水分蒸发的干扰, GPP-G_sto1的复相关系数R² = 0.81.气孔O₃沉降通道是指植物通过气孔吸收O₃的通道.O₃大多通过气孔沉降通道渗透至植物组织, 造成光合损伤, 因此准确计算气孔O₃沉降通量所占比例被认为是对植物进行O₃风险评估最有效的方法(Massman, 2004; Uddling et al., 2004).在整个观测期通过平均气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道沉降的O₃通量占总O₃干沉降量的比例分别是32%和68%, 与其他生态系统的研究结果相似(Goldstein et al., 2004; Vitale et al., 2005; Altimir et al., 2006; Hogg et al., 2007; Fares et al., 2012; Morani et al., 2014).这说明非气孔O₃沉降通道是O₃干沉降的主要沉降通道, 甚至在植物气孔活动非常强烈的时期, 非气孔沉降通量仍能占总O₃沉降通量的50%左右(Zhang et al., 2006).此外, 气孔O₃通量与植物生理活性密切相关, 其会随植物冠层叶面积指数增加而增加(Massman, 2004); 降雨发生也会影响气孔O₃通量的吸收, 这是因为当植物冠层表面湿润的时候, 气孔会被表面的水珠或水膜阻塞而导致气孔关闭(Zhang et al., 2002), 从而减小气孔O₃通量的吸收.通过对比不同O₃沉降通道的日分配比例可以发现, 白天(8:00-18:00)的气孔O₃沉降通量变化范围为21%-59%, 通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例为42%和58%.这说明白天气孔O₃沉降对总O₃通量有较大贡献, 在10:00-17:00, 气孔O₃通量占总O₃通量的50%以上, 这主要和植物的光合作用、气孔吸收密切相关.其中在14:00-16:00之间气孔O₃沉降通量达到两次峰值(57%和60%).有研究表明, 气孔O₃通量由环境O₃浓度和植物气孔导度共同决定(Mauzerall & Wang, 2001).第一次峰值出现是在14:00左右, 这可能是因为此时植物的气孔开度较大, 且C_O3也较高, 从而使气孔O₃通量较大.第二次峰值出现在16:00左右, 此时植物气孔导度和F_O3均已开始减小, 但由于C_O3峰值的出现, 从而可能使气孔O₃通量减小的幅度远比F_O3的小, 从而导致气孔O₃沉降贡献率的峰值出现. ...

... 通量与植物生理活性密切相关, 其会随植物冠层叶面积指数增加而增加(Massman, 2004); 降雨发生也会影响气孔O₃通量的吸收, 这是因为当植物冠层表面湿润的时候, 气孔会被表面的水珠或水膜阻塞而导致气孔关闭(Zhang et al., 2002), 从而减小气孔O₃通量的吸收.通过对比不同O₃沉降通道的日分配比例可以发现, 白天(8:00-18:00)的气孔O₃沉降通量变化范围为21%-59%, 通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例为42%和58%.这说明白天气孔O₃沉降对总O₃通量有较大贡献, 在10:00-17:00, 气孔O₃通量占总O₃通量的50%以上, 这主要和植物的光合作用、气孔吸收密切相关.其中在14:00-16:00之间气孔O₃沉降通量达到两次峰值(57%和60%).有研究表明, 气孔O₃通量由环境O₃浓度和植物气孔导度共同决定(Mauzerall & Wang, 2001).第一次峰值出现是在14:00左右, 这可能是因为此时植物的气孔开度较大, 且C_O3也较高, 从而使气孔O₃通量较大.第二次峰值出现在16:00左右, 此时植物气孔导度和F_O3均已开始减小, 但由于C_O3峰值的出现, 从而可能使气孔O₃通量减小的幅度远比F_O3的小, 从而导致气孔O₃沉降贡献率的峰值出现. ...

Protecting agricultural crops from the effects of tropospheric ozone exposure: Reconciling science and standard setting in the United States, Europe, and Asia.
2011


1

... 近地层臭氧(O₃)是一种常见的二次污染物和温室气体.自工业革命以来, 因人类活动造成的北半球中纬度地区背景O₃浓度由10 nL·L^-1增长到20- 45 nL·L^-1 (Vingarzan, 2004).预计到2050年, 全球O₃的平均浓度将增长20%-25%, 至2100年将增长40%-60% (Meehl et al., 2007).氮氧化物(NO_x)是O₃的主要前体物.近年来, 我国NO_x的排放量也显著增加, 年排放量占世界总排放量的16.4% (周秀骥, 2004), 其中大部分集中于我国东部、东南沿海区域, 包括长江三角洲、珠江三角洲、京津冀等, 导致这些地区对流层O₃浓度显著增加(许宏等, 2007; Xu et al., 2008; 邓雪娇等, 2011; 万五星等, 2013). ...

Five-year measurements of ozone fluxes to a Danish Norwayspruce canopy.
1
2004

... 就O₃浓度(C_O3)而言, 冬小麦农田生态系统C_O3的日变化趋势与T相似, 且两者显著正相关, 其原因主要是因为温度会影响O₃前体物及其化学反应的光解速率(Kurpius et al., 2002).C_O3的昼夜差别较大, 说明该生态系统的C_O3主要来自于局地的光化学反应.本研究中T的峰值比SR滞后了2-3 h, C_O3的峰值比T也滞后2 h, 而F_O3峰值不存在滞后现象, 与朱治林等(2014a)在玉米田生态系统得出的O₃干沉降结果相似, 原因是新生成的O₃并非立即沉降到下垫面, 而是在植被冠层内储存.V_d的日变化趋势与C_O3完全不同.V_d的最大值出现在09:00, 与Stella等(2011)在玉米田和Zhang等(2006)在森林生态系统的观测结果相似.这可能是因为上午光照温和, 温湿度适中, 冬小麦气孔快速张开并达到最大, 因而V_d最高.C_O3和V_d在夜间的变化很小, 因此夜间的F_O3也较小且较平稳.当F_O3和V_d达到峰值时, C_O3正处于快速增长阶段, 这种日变化的不同步现象在其他研究中也有报道(Mikkelsen et al., 2004; Fares et al., 2013).其原因主要是当C_O3达到最大值的时候, 作物气孔张开度减小或开始关闭, O₃的气孔沉降开始降低, 因此V_d会较小. ...

Evidence of widespread effects of ozone on crops and (semi-)natural vegetation in Europe (1990-2006) in relation to AOT40- and flux-based risk maps.
1
2011

... O₃很难溶于水, 主要通过干沉降的方式清除, 其中陆地生态系统是最重要的汇(Fowler et al., 2009).研究表明, 近地层高浓度O₃已经对陆面植被的生长发育、光合作用及其产量产生了严重的负效应(金明红和冯宗炜, 2000; 郑启伟等, 2006; 王春乙和白月明, 2007; 张薇薇等, 2009; 郑有飞等, 2010a, 2010b; Mills et al., 2011; Payne et al., 2011; Vandermeiren et al., 2012; 朱治林等, 2012; Feng et al., 2014). ...

Comparing i-Tree modeled ozone deposition with field measurements in a periurban Mediterranean forest.
1
2014

... 本研究结果表明, 当RH ≥ 60%时由于植被冠层存在液态水蒸发的干扰, 利用彭曼公式无法准确估算冬小麦冠层O₃气孔导度, 而结合GPP进行修正后的气孔导度具有较高的准确度.然而, 当RH < 60%时, G_sto1-SR拟合方程的截距为0.15 cm·s^-1, 表明在观测的某一个阶段也存在土壤水分蒸发的干扰, GPP-G_sto1的复相关系数R² = 0.81.气孔O₃沉降通道是指植物通过气孔吸收O₃的通道.O₃大多通过气孔沉降通道渗透至植物组织, 造成光合损伤, 因此准确计算气孔O₃沉降通量所占比例被认为是对植物进行O₃风险评估最有效的方法(Massman, 2004; Uddling et al., 2004).在整个观测期通过平均气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道沉降的O₃通量占总O₃干沉降量的比例分别是32%和68%, 与其他生态系统的研究结果相似(Goldstein et al., 2004; Vitale et al., 2005; Altimir et al., 2006; Hogg et al., 2007; Fares et al., 2012; Morani et al., 2014).这说明非气孔O₃沉降通道是O₃干沉降的主要沉降通道, 甚至在植物气孔活动非常强烈的时期, 非气孔沉降通量仍能占总O₃沉降通量的50%左右(Zhang et al., 2006).此外, 气孔O₃通量与植物生理活性密切相关, 其会随植物冠层叶面积指数增加而增加(Massman, 2004); 降雨发生也会影响气孔O₃通量的吸收, 这是因为当植物冠层表面湿润的时候, 气孔会被表面的水珠或水膜阻塞而导致气孔关闭(Zhang et al., 2002), 从而减小气孔O₃通量的吸收.通过对比不同O₃沉降通道的日分配比例可以发现, 白天(8:00-18:00)的气孔O₃沉降通量变化范围为21%-59%, 通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例为42%和58%.这说明白天气孔O₃沉降对总O₃通量有较大贡献, 在10:00-17:00, 气孔O₃通量占总O₃通量的50%以上, 这主要和植物的光合作用、气孔吸收密切相关.其中在14:00-16:00之间气孔O₃沉降通量达到两次峰值(57%和60%).有研究表明, 气孔O₃通量由环境O₃浓度和植物气孔导度共同决定(Mauzerall & Wang, 2001).第一次峰值出现是在14:00左右, 这可能是因为此时植物的气孔开度较大, 且C_O3也较高, 从而使气孔O₃通量较大.第二次峰值出现在16:00左右, 此时植物气孔导度和F_O3均已开始减小, 但由于C_O3峰值的出现, 从而可能使气孔O₃通量减小的幅度远比F_O3的小, 从而导致气孔O₃沉降贡献率的峰值出现. ...

Comparison of ozone flux over grassland by gradient and eddy covariance technique.
1
2009

... 本研究中冬小麦田主要生育期的O₃干沉降通量(F_O3)和O₃沉降速率(V_d)的变化范围为-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1, 平均F_O3与V_d分别为-5.09 nmol·m^-2·s^-1、0.39 cm·s^-1, 与其他农田生态系统观测结果相似.例如, 玉米田平均F_O3值为-4 - -7 nmol·m^-2·s^-1, V_d为1-2 cm·s^-1 (Stella et al., 2011, 2013; Loubet et al., 2013); 麦田和橘园F_O3范围分别为0 - -20 nmol·m^-2·s^-1和-6 - -8 nmol·m^-2·s^-1 (Tuzet et al., 2011; Fares et al., 2012); 葡萄和棉花(Gossypium hirsutum) F_O3分别为-6 nmol·m^-2·s^-1和-10 nmol·m^-2·s^-1 (Grantz et al., 1995, 1997); 蔬菜和马铃薯平均F_O3和V_d分别为-5.08 nmol·m^-2·s^-1、0.4 cm·s^-1和-9.5 nmol·m^-2·s^-1、0.66 cm·s^-1 (Fowler et al., 2001; Coyle et al., 2009).本团队前期(2013年)利用梯度法在同一地区的另一个试验地进行了麦田干沉降的观测并获得相应结果(李硕等, 2016).作为一个参考, 对梯度法和涡度相关法的观测结果进行了简单对比.从表1可以看出, 梯度法观测的F_O3和V_d平均值分别为-7.29 nmol·m^-2·s^-1和0.55 cm·s^-1, 均高于涡度相关法观测结果的30%和29%, 也间接表明该地区的C_O3年际差异并不大.对比气候因子SR和RH, 发现涡度相关法观测时期的平均SR比梯度法低38%, 平均RH则高10%.较低的SR和较高的RH均会限制V_d, 从而影响O₃的干沉降过程, 表明气象因子对O₃干沉降过程存在影响.对比两次观测的F_O3和V_d的日变化结果, 发现F_O3的变化趋势基本一致, 且峰值出现的时刻也接近; 而V_d峰值出现的时刻并不相同, 梯度法出现在正午, 涡度相关法则出现在上午.梯度法和涡度相关法均属于微气象法, 但两者观测的原理、所用仪器和计算方法均存在很大不同, 这本身就会对观测结果带来差距.有研究指出对于长期的观测, 梯度法的观测结果与涡度相关法的较为接近, 但对于短期或昼夜尺度的观测, 涡度相关法明显优于梯度法(Muller et al., 2009). ...

Sources of uncertainty in eddy covariance ozone flux measurements made by dry chemiluminescence fast response analysers.
1
2010

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

秋季在北京城郊草地下垫面上的一次臭氧干沉降观测试验
1
2010

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

Impacts of atmospheric pollution on the plant communities of British acid grasslands.
1
2011

... O₃很难溶于水, 主要通过干沉降的方式清除, 其中陆地生态系统是最重要的汇(Fowler et al., 2009).研究表明, 近地层高浓度O₃已经对陆面植被的生长发育、光合作用及其产量产生了严重的负效应(金明红和冯宗炜, 2000; 郑启伟等, 2006; 王春乙和白月明, 2007; 张薇薇等, 2009; 郑有飞等, 2010a, 2010b; Mills et al., 2011; Payne et al., 2011; Vandermeiren et al., 2012; 朱治林等, 2012; Feng et al., 2014). ...

Seasonal variability of ozone dry deposition under southern European climate conditions, in Portugal.
1
2000

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

Ozone risk assessment for agricultural crops in Europe: Further development of stomatal flux and flux-response relationships for European wheat and potato.
1
2007

... 此外还对比了白天和夜间的V_d与SR、T、RH和u*的关系, 可以看出V_d与SR、T、RH和u*的关系主要受白天的关系控制.其中V_d与SR、T和RH的关系和白天植物气孔导度与它们的关系非常相似(Pleijel et al., 2007), 这同样也体现了白天气孔O₃沉降过程与O₃干沉降过程有着密切的关系, 且它的日变化过程可以控制O₃干沉降的变化模式(Wieser et al., 2000). ...

Seasonal variation of ozone deposition to a tropical rain forest in southwest Amazonia.
1
2007

... 气象条件、湍流交换强度和植物生长状况均是影响O₃干沉降速率变化的重要因子(Gerosa et al., 2007; Rummel et al., 2007).本研究主要针对V_d和主要气象因子(SR、T、RH)及u*的关系进行分析, 结果表明V_d和SR、T、RH的关系并不是简单的线性相关关系.采用边界线技术对V_dmax和SR、T和RH的关系进行分析, 发现影响O₃干沉降过程的气象因子存在一定的阈值.具体如下: 1)太阳辐射增强会加速大气的湍流交换, 从而有利于O₃干沉降过程, 较弱的太阳辐射反而会抑制V_d.本研究结果表明当SR < 400 W·m^-2时V_dmax随SR的增大而增大, 并在SR = 400 W·m^-2左右达到最大值, 当SR ≥ 400 W·m^-2时V_dmax持续维持在最大值.2) T = 18 ℃时候, V_dmax达到最大值, 由此推断T = 18 ℃是冬小麦田O₃干沉降最适宜的温度, 过低或过高的T可能均会使V_d减小.可能在该温度下冬小麦的光合作用也较强, 气孔开度较大, 是有利于O₃沉降的.Fares等(2010)也指出O₃干沉降与温度相关性最强, 温度较低时不利于O₃干沉降过程(Altimir et al., 2006).3)过低的相对湿度可能是V_d的限制因子, 当RH < 40%的时候V_dmax减小, 这可能是因为在较干燥的条件下, 植物为了减少叶片的蒸腾速率和水汽通量, 叶片上的气孔会瞬间关闭(吴荣军等, 2010), 从而导致较小的V_d; 当相对湿度较高时, V_d与RH的相互关系在白天和夜间有很大的差别: 白天的V_d随RH有下降趋势, 而夜间的V_d随RH增加而上升, 因此V_d可能随RH增大, 也可能减小.u*与V_d呈现一定的线性正相关关系, 但是相关系数并不高(R² = 0.15), 说明O₃干沉降过程在一定程度上受动力学控制, 但两者的变化并不是同步的.综上所述, 初步推断出在较强光照(SR ≥ 400 W·m^-2)、 适度的温度(T = 18 ℃), 以及较为湿润(RH > 40%)的环境条件下比较有利于O₃干沉降过程, 这与其他陆地生态系统研究的结果相似(Kurpius et al., 2002; Vitale et al., 2005). ...

Assessment of the total, stomatal, cuticular, and soil 2 year ozone budgets of an agricultural field with winter wheat and maize crops.
2
2013

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

... 本研究中冬小麦田主要生育期的O₃干沉降通量(F_O3)和O₃沉降速率(V_d)的变化范围为-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1, 平均F_O3与V_d分别为-5.09 nmol·m^-2·s^-1、0.39 cm·s^-1, 与其他农田生态系统观测结果相似.例如, 玉米田平均F_O3值为-4 - -7 nmol·m^-2·s^-1, V_d为1-2 cm·s^-1 (Stella et al., 2011, 2013; Loubet et al., 2013); 麦田和橘园F_O3范围分别为0 - -20 nmol·m^-2·s^-1和-6 - -8 nmol·m^-2·s^-1 (Tuzet et al., 2011; Fares et al., 2012); 葡萄和棉花(Gossypium hirsutum) F_O3分别为-6 nmol·m^-2·s^-1和-10 nmol·m^-2·s^-1 (Grantz et al., 1995, 1997); 蔬菜和马铃薯平均F_O3和V_d分别为-5.08 nmol·m^-2·s^-1、0.4 cm·s^-1和-9.5 nmol·m^-2·s^-1、0.66 cm·s^-1 (Fowler et al., 2001; Coyle et al., 2009).本团队前期(2013年)利用梯度法在同一地区的另一个试验地进行了麦田干沉降的观测并获得相应结果(李硕等, 2016).作为一个参考, 对梯度法和涡度相关法的观测结果进行了简单对比.从表1可以看出, 梯度法观测的F_O3和V_d平均值分别为-7.29 nmol·m^-2·s^-1和0.55 cm·s^-1, 均高于涡度相关法观测结果的30%和29%, 也间接表明该地区的C_O3年际差异并不大.对比气候因子SR和RH, 发现涡度相关法观测时期的平均SR比梯度法低38%, 平均RH则高10%.较低的SR和较高的RH均会限制V_d, 从而影响O₃的干沉降过程, 表明气象因子对O₃干沉降过程存在影响.对比两次观测的F_O3和V_d的日变化结果, 发现F_O3的变化趋势基本一致, 且峰值出现的时刻也接近; 而V_d峰值出现的时刻并不相同, 梯度法出现在正午, 涡度相关法则出现在上午.梯度法和涡度相关法均属于微气象法, 但两者观测的原理、所用仪器和计算方法均存在很大不同, 这本身就会对观测结果带来差距.有研究指出对于长期的观测, 梯度法的观测结果与涡度相关法的较为接近, 但对于短期或昼夜尺度的观测, 涡度相关法明显优于梯度法(Muller et al., 2009). ...

Predicting and partitioning ozone fluxes to maize crops from sowing to harvest: The Surfatm-O₃ model.
2
2011

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

... 本研究中冬小麦田主要生育期的O₃干沉降通量(F_O3)和O₃沉降速率(V_d)的变化范围为-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1, 平均F_O3与V_d分别为-5.09 nmol·m^-2·s^-1、0.39 cm·s^-1, 与其他农田生态系统观测结果相似.例如, 玉米田平均F_O3值为-4 - -7 nmol·m^-2·s^-1, V_d为1-2 cm·s^-1 (Stella et al., 2011, 2013; Loubet et al., 2013); 麦田和橘园F_O3范围分别为0 - -20 nmol·m^-2·s^-1和-6 - -8 nmol·m^-2·s^-1 (Tuzet et al., 2011; Fares et al., 2012); 葡萄和棉花(Gossypium hirsutum) F_O3分别为-6 nmol·m^-2·s^-1和-10 nmol·m^-2·s^-1 (Grantz et al., 1995, 1997); 蔬菜和马铃薯平均F_O3和V_d分别为-5.08 nmol·m^-2·s^-1、0.4 cm·s^-1和-9.5 nmol·m^-2·s^-1、0.66 cm·s^-1 (Fowler et al., 2001; Coyle et al., 2009).本团队前期(2013年)利用梯度法在同一地区的另一个试验地进行了麦田干沉降的观测并获得相应结果(李硕等, 2016).作为一个参考, 对梯度法和涡度相关法的观测结果进行了简单对比.从表1可以看出, 梯度法观测的F_O3和V_d平均值分别为-7.29 nmol·m^-2·s^-1和0.55 cm·s^-1, 均高于涡度相关法观测结果的30%和29%, 也间接表明该地区的C_O3年际差异并不大.对比气候因子SR和RH, 发现涡度相关法观测时期的平均SR比梯度法低38%, 平均RH则高10%.较低的SR和较高的RH均会限制V_d, 从而影响O₃的干沉降过程, 表明气象因子对O₃干沉降过程存在影响.对比两次观测的F_O3和V_d的日变化结果, 发现F_O3的变化趋势基本一致, 且峰值出现的时刻也接近; 而V_d峰值出现的时刻并不相同, 梯度法出现在正午, 涡度相关法则出现在上午.梯度法和涡度相关法均属于微气象法, 但两者观测的原理、所用仪器和计算方法均存在很大不同, 这本身就会对观测结果带来差距.有研究指出对于长期的观测, 梯度法的观测结果与涡度相关法的较为接近, 但对于短期或昼夜尺度的观测, 涡度相关法明显优于梯度法(Muller et al., 2009). ...

冬小麦气孔臭氧通量拟合及通量产量关系的比较分析
1
2012

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

Modelling ozone deposition fluxes: The relative roles of deposition and detoxification processes.
1
2011

... 本研究中冬小麦田主要生育期的O₃干沉降通量(F_O3)和O₃沉降速率(V_d)的变化范围为-2.9 - -11.7 nmol·m^-2·s^-1、0.17-0.63 cm·s^-1, 平均F_O3与V_d分别为-5.09 nmol·m^-2·s^-1、0.39 cm·s^-1, 与其他农田生态系统观测结果相似.例如, 玉米田平均F_O3值为-4 - -7 nmol·m^-2·s^-1, V_d为1-2 cm·s^-1 (Stella et al., 2011, 2013; Loubet et al., 2013); 麦田和橘园F_O3范围分别为0 - -20 nmol·m^-2·s^-1和-6 - -8 nmol·m^-2·s^-1 (Tuzet et al., 2011; Fares et al., 2012); 葡萄和棉花(Gossypium hirsutum) F_O3分别为-6 nmol·m^-2·s^-1和-10 nmol·m^-2·s^-1 (Grantz et al., 1995, 1997); 蔬菜和马铃薯平均F_O3和V_d分别为-5.08 nmol·m^-2·s^-1、0.4 cm·s^-1和-9.5 nmol·m^-2·s^-1、0.66 cm·s^-1 (Fowler et al., 2001; Coyle et al., 2009).本团队前期(2013年)利用梯度法在同一地区的另一个试验地进行了麦田干沉降的观测并获得相应结果(李硕等, 2016).作为一个参考, 对梯度法和涡度相关法的观测结果进行了简单对比.从表1可以看出, 梯度法观测的F_O3和V_d平均值分别为-7.29 nmol·m^-2·s^-1和0.55 cm·s^-1, 均高于涡度相关法观测结果的30%和29%, 也间接表明该地区的C_O3年际差异并不大.对比气候因子SR和RH, 发现涡度相关法观测时期的平均SR比梯度法低38%, 平均RH则高10%.较低的SR和较高的RH均会限制V_d, 从而影响O₃的干沉降过程, 表明气象因子对O₃干沉降过程存在影响.对比两次观测的F_O3和V_d的日变化结果, 发现F_O3的变化趋势基本一致, 且峰值出现的时刻也接近; 而V_d峰值出现的时刻并不相同, 梯度法出现在正午, 涡度相关法则出现在上午.梯度法和涡度相关法均属于微气象法, 但两者观测的原理、所用仪器和计算方法均存在很大不同, 这本身就会对观测结果带来差距.有研究指出对于长期的观测, 梯度法的观测结果与涡度相关法的较为接近, 但对于短期或昼夜尺度的观测, 涡度相关法明显优于梯度法(Muller et al., 2009). ...

Biomass reduction of juvenile birch is more strongly related to stomatal uptake of ozone than to indices based on external exposure.
1
2004

... 本研究结果表明, 当RH ≥ 60%时由于植被冠层存在液态水蒸发的干扰, 利用彭曼公式无法准确估算冬小麦冠层O₃气孔导度, 而结合GPP进行修正后的气孔导度具有较高的准确度.然而, 当RH < 60%时, G_sto1-SR拟合方程的截距为0.15 cm·s^-1, 表明在观测的某一个阶段也存在土壤水分蒸发的干扰, GPP-G_sto1的复相关系数R² = 0.81.气孔O₃沉降通道是指植物通过气孔吸收O₃的通道.O₃大多通过气孔沉降通道渗透至植物组织, 造成光合损伤, 因此准确计算气孔O₃沉降通量所占比例被认为是对植物进行O₃风险评估最有效的方法(Massman, 2004; Uddling et al., 2004).在整个观测期通过平均气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道沉降的O₃通量占总O₃干沉降量的比例分别是32%和68%, 与其他生态系统的研究结果相似(Goldstein et al., 2004; Vitale et al., 2005; Altimir et al., 2006; Hogg et al., 2007; Fares et al., 2012; Morani et al., 2014).这说明非气孔O₃沉降通道是O₃干沉降的主要沉降通道, 甚至在植物气孔活动非常强烈的时期, 非气孔沉降通量仍能占总O₃沉降通量的50%左右(Zhang et al., 2006).此外, 气孔O₃通量与植物生理活性密切相关, 其会随植物冠层叶面积指数增加而增加(Massman, 2004); 降雨发生也会影响气孔O₃通量的吸收, 这是因为当植物冠层表面湿润的时候, 气孔会被表面的水珠或水膜阻塞而导致气孔关闭(Zhang et al., 2002), 从而减小气孔O₃通量的吸收.通过对比不同O₃沉降通道的日分配比例可以发现, 白天(8:00-18:00)的气孔O₃沉降通量变化范围为21%-59%, 通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例为42%和58%.这说明白天气孔O₃沉降对总O₃通量有较大贡献, 在10:00-17:00, 气孔O₃通量占总O₃通量的50%以上, 这主要和植物的光合作用、气孔吸收密切相关.其中在14:00-16:00之间气孔O₃沉降通量达到两次峰值(57%和60%).有研究表明, 气孔O₃通量由环境O₃浓度和植物气孔导度共同决定(Mauzerall & Wang, 2001).第一次峰值出现是在14:00左右, 这可能是因为此时植物的气孔开度较大, 且C_O3也较高, 从而使气孔O₃通量较大.第二次峰值出现在16:00左右, 此时植物气孔导度和F_O3均已开始减小, 但由于C_O3峰值的出现, 从而可能使气孔O₃通量减小的幅度远比F_O3的小, 从而导致气孔O₃沉降贡献率的峰值出现. ...

Ozone effects on yield quality of spring oilseed rape and broccoli.
1
2012

... O₃很难溶于水, 主要通过干沉降的方式清除, 其中陆地生态系统是最重要的汇(Fowler et al., 2009).研究表明, 近地层高浓度O₃已经对陆面植被的生长发育、光合作用及其产量产生了严重的负效应(金明红和冯宗炜, 2000; 郑启伟等, 2006; 王春乙和白月明, 2007; 张薇薇等, 2009; 郑有飞等, 2010a, 2010b; Mills et al., 2011; Payne et al., 2011; Vandermeiren et al., 2012; 朱治林等, 2012; Feng et al., 2014). ...

A review of surface ozone background levels and trends.
1
2004

... 近地层臭氧(O₃)是一种常见的二次污染物和温室气体.自工业革命以来, 因人类活动造成的北半球中纬度地区背景O₃浓度由10 nL·L^-1增长到20- 45 nL·L^-1 (Vingarzan, 2004).预计到2050年, 全球O₃的平均浓度将增长20%-25%, 至2100年将增长40%-60% (Meehl et al., 2007).氮氧化物(NO_x)是O₃的主要前体物.近年来, 我国NO_x的排放量也显著增加, 年排放量占世界总排放量的16.4% (周秀骥, 2004), 其中大部分集中于我国东部、东南沿海区域, 包括长江三角洲、珠江三角洲、京津冀等, 导致这些地区对流层O₃浓度显著增加(许宏等, 2007; Xu et al., 2008; 邓雪娇等, 2011; 万五星等, 2013). ...

Ozone uptake by an evergreen Mediterranean forest (Quercus ilex L.) in Italy—Part II: Flux modelling. Upscaling leaf to canopy ozone uptake by a process-based model.
2
2005

... 气象条件、湍流交换强度和植物生长状况均是影响O₃干沉降速率变化的重要因子(Gerosa et al., 2007; Rummel et al., 2007).本研究主要针对V_d和主要气象因子(SR、T、RH)及u*的关系进行分析, 结果表明V_d和SR、T、RH的关系并不是简单的线性相关关系.采用边界线技术对V_dmax和SR、T和RH的关系进行分析, 发现影响O₃干沉降过程的气象因子存在一定的阈值.具体如下: 1)太阳辐射增强会加速大气的湍流交换, 从而有利于O₃干沉降过程, 较弱的太阳辐射反而会抑制V_d.本研究结果表明当SR < 400 W·m^-2时V_dmax随SR的增大而增大, 并在SR = 400 W·m^-2左右达到最大值, 当SR ≥ 400 W·m^-2时V_dmax持续维持在最大值.2) T = 18 ℃时候, V_dmax达到最大值, 由此推断T = 18 ℃是冬小麦田O₃干沉降最适宜的温度, 过低或过高的T可能均会使V_d减小.可能在该温度下冬小麦的光合作用也较强, 气孔开度较大, 是有利于O₃沉降的.Fares等(2010)也指出O₃干沉降与温度相关性最强, 温度较低时不利于O₃干沉降过程(Altimir et al., 2006).3)过低的相对湿度可能是V_d的限制因子, 当RH < 40%的时候V_dmax减小, 这可能是因为在较干燥的条件下, 植物为了减少叶片的蒸腾速率和水汽通量, 叶片上的气孔会瞬间关闭(吴荣军等, 2010), 从而导致较小的V_d; 当相对湿度较高时, V_d与RH的相互关系在白天和夜间有很大的差别: 白天的V_d随RH有下降趋势, 而夜间的V_d随RH增加而上升, 因此V_d可能随RH增大, 也可能减小.u*与V_d呈现一定的线性正相关关系, 但是相关系数并不高(R² = 0.15), 说明O₃干沉降过程在一定程度上受动力学控制, 但两者的变化并不是同步的.综上所述, 初步推断出在较强光照(SR ≥ 400 W·m^-2)、 适度的温度(T = 18 ℃), 以及较为湿润(RH > 40%)的环境条件下比较有利于O₃干沉降过程, 这与其他陆地生态系统研究的结果相似(Kurpius et al., 2002; Vitale et al., 2005). ...

... 本研究结果表明, 当RH ≥ 60%时由于植被冠层存在液态水蒸发的干扰, 利用彭曼公式无法准确估算冬小麦冠层O₃气孔导度, 而结合GPP进行修正后的气孔导度具有较高的准确度.然而, 当RH < 60%时, G_sto1-SR拟合方程的截距为0.15 cm·s^-1, 表明在观测的某一个阶段也存在土壤水分蒸发的干扰, GPP-G_sto1的复相关系数R² = 0.81.气孔O₃沉降通道是指植物通过气孔吸收O₃的通道.O₃大多通过气孔沉降通道渗透至植物组织, 造成光合损伤, 因此准确计算气孔O₃沉降通量所占比例被认为是对植物进行O₃风险评估最有效的方法(Massman, 2004; Uddling et al., 2004).在整个观测期通过平均气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道沉降的O₃通量占总O₃干沉降量的比例分别是32%和68%, 与其他生态系统的研究结果相似(Goldstein et al., 2004; Vitale et al., 2005; Altimir et al., 2006; Hogg et al., 2007; Fares et al., 2012; Morani et al., 2014).这说明非气孔O₃沉降通道是O₃干沉降的主要沉降通道, 甚至在植物气孔活动非常强烈的时期, 非气孔沉降通量仍能占总O₃沉降通量的50%左右(Zhang et al., 2006).此外, 气孔O₃通量与植物生理活性密切相关, 其会随植物冠层叶面积指数增加而增加(Massman, 2004); 降雨发生也会影响气孔O₃通量的吸收, 这是因为当植物冠层表面湿润的时候, 气孔会被表面的水珠或水膜阻塞而导致气孔关闭(Zhang et al., 2002), 从而减小气孔O₃通量的吸收.通过对比不同O₃沉降通道的日分配比例可以发现, 白天(8:00-18:00)的气孔O₃沉降通量变化范围为21%-59%, 通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例为42%和58%.这说明白天气孔O₃沉降对总O₃通量有较大贡献, 在10:00-17:00, 气孔O₃通量占总O₃通量的50%以上, 这主要和植物的光合作用、气孔吸收密切相关.其中在14:00-16:00之间气孔O₃沉降通量达到两次峰值(57%和60%).有研究表明, 气孔O₃通量由环境O₃浓度和植物气孔导度共同决定(Mauzerall & Wang, 2001).第一次峰值出现是在14:00左右, 这可能是因为此时植物的气孔开度较大, 且C_O3也较高, 从而使气孔O₃通量较大.第二次峰值出现在16:00左右, 此时植物气孔导度和F_O3均已开始减小, 但由于C_O3峰值的出现, 从而可能使气孔O₃通量减小的幅度远比F_O3的小, 从而导致气孔O₃沉降贡献率的峰值出现. ...

北京远郊地区臭氧污染及其对敏感植物叶片的伤害
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2013

... 近地层臭氧(O₃)是一种常见的二次污染物和温室气体.自工业革命以来, 因人类活动造成的北半球中纬度地区背景O₃浓度由10 nL·L^-1增长到20- 45 nL·L^-1 (Vingarzan, 2004).预计到2050年, 全球O₃的平均浓度将增长20%-25%, 至2100年将增长40%-60% (Meehl et al., 2007).氮氧化物(NO_x)是O₃的主要前体物.近年来, 我国NO_x的排放量也显著增加, 年排放量占世界总排放量的16.4% (周秀骥, 2004), 其中大部分集中于我国东部、东南沿海区域, 包括长江三角洲、珠江三角洲、京津冀等, 导致这些地区对流层O₃浓度显著增加(许宏等, 2007; Xu et al., 2008; 邓雪娇等, 2011; 万五星等, 2013). ...

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... O₃很难溶于水, 主要通过干沉降的方式清除, 其中陆地生态系统是最重要的汇(Fowler et al., 2009).研究表明, 近地层高浓度O₃已经对陆面植被的生长发育、光合作用及其产量产生了严重的负效应(金明红和冯宗炜, 2000; 郑启伟等, 2006; 王春乙和白月明, 2007; 张薇薇等, 2009; 郑有飞等, 2010a, 2010b; Mills et al., 2011; Payne et al., 2011; Vandermeiren et al., 2012; 朱治林等, 2012; Feng et al., 2014). ...

Effects of elevated O₃ concentration on winter wheat and rice yields in the Yangtze River Delta, China.
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2012

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

臭氧胁迫使两优培九倒伏风险增加——FACE研究
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2011

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

Role of climate, crown position, tree age and altitude in calculated ozone flux into needles of
1
2000

... 此外还对比了白天和夜间的V_d与SR、T、RH和u*的关系, 可以看出V_d与SR、T、RH和u*的关系主要受白天的关系控制.其中V_d与SR、T和RH的关系和白天植物气孔导度与它们的关系非常相似(Pleijel et al., 2007), 这同样也体现了白天气孔O₃沉降过程与O₃干沉降过程有着密切的关系, 且它的日变化过程可以控制O₃干沉降的变化模式(Wieser et al., 2000). ...

Sonic anemometer tilt correction algorithms.
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2001

... O₃干沉降数据是在基于CR3000数据采集器的前期处理后, 再通过两次坐标旋转(Wilczak et al., 2001), 超声虚温订正和密度响应校正(Lee & Massman, 2011)后得到的.此外, 为了确保干沉降数据的有效性, 对上述处理后的观测数据进行了必要的筛选和数据质量控制.去除大于3倍方差的异常数据(2.1%), 去除非近似静力中性条件情况下的数据(4.6%), 去除O₃浓度过低(<1 nL·L^-1)的数据(2.2%), 去除湍流发展不充分情况下(摩擦速度(u*) < 0.15 m·s^-1)的数据(13.2%). ...

基于气孔导度和臭氧吸收模型的冬小麦干物质累积损失评估
2
2010

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

... 气象条件、湍流交换强度和植物生长状况均是影响O₃干沉降速率变化的重要因子(Gerosa et al., 2007; Rummel et al., 2007).本研究主要针对V_d和主要气象因子(SR、T、RH)及u*的关系进行分析, 结果表明V_d和SR、T、RH的关系并不是简单的线性相关关系.采用边界线技术对V_dmax和SR、T和RH的关系进行分析, 发现影响O₃干沉降过程的气象因子存在一定的阈值.具体如下: 1)太阳辐射增强会加速大气的湍流交换, 从而有利于O₃干沉降过程, 较弱的太阳辐射反而会抑制V_d.本研究结果表明当SR < 400 W·m^-2时V_dmax随SR的增大而增大, 并在SR = 400 W·m^-2左右达到最大值, 当SR ≥ 400 W·m^-2时V_dmax持续维持在最大值.2) T = 18 ℃时候, V_dmax达到最大值, 由此推断T = 18 ℃是冬小麦田O₃干沉降最适宜的温度, 过低或过高的T可能均会使V_d减小.可能在该温度下冬小麦的光合作用也较强, 气孔开度较大, 是有利于O₃沉降的.Fares等(2010)也指出O₃干沉降与温度相关性最强, 温度较低时不利于O₃干沉降过程(Altimir et al., 2006).3)过低的相对湿度可能是V_d的限制因子, 当RH < 40%的时候V_dmax减小, 这可能是因为在较干燥的条件下, 植物为了减少叶片的蒸腾速率和水汽通量, 叶片上的气孔会瞬间关闭(吴荣军等, 2010), 从而导致较小的V_d; 当相对湿度较高时, V_d与RH的相互关系在白天和夜间有很大的差别: 白天的V_d随RH有下降趋势, 而夜间的V_d随RH增加而上升, 因此V_d可能随RH增大, 也可能减小.u*与V_d呈现一定的线性正相关关系, 但是相关系数并不高(R² = 0.15), 说明O₃干沉降过程在一定程度上受动力学控制, 但两者的变化并不是同步的.综上所述, 初步推断出在较强光照(SR ≥ 400 W·m^-2)、 适度的温度(T = 18 ℃), 以及较为湿润(RH > 40%)的环境条件下比较有利于O₃干沉降过程, 这与其他陆地生态系统研究的结果相似(Kurpius et al., 2002; Vitale et al., 2005). ...

植物的臭氧污染胁迫效应研究进展
1
2007

... 近地层臭氧(O₃)是一种常见的二次污染物和温室气体.自工业革命以来, 因人类活动造成的北半球中纬度地区背景O₃浓度由10 nL·L^-1增长到20- 45 nL·L^-1 (Vingarzan, 2004).预计到2050年, 全球O₃的平均浓度将增长20%-25%, 至2100年将增长40%-60% (Meehl et al., 2007).氮氧化物(NO_x)是O₃的主要前体物.近年来, 我国NO_x的排放量也显著增加, 年排放量占世界总排放量的16.4% (周秀骥, 2004), 其中大部分集中于我国东部、东南沿海区域, 包括长江三角洲、珠江三角洲、京津冀等, 导致这些地区对流层O₃浓度显著增加(许宏等, 2007; Xu et al., 2008; 邓雪娇等, 2011; 万五星等, 2013). ...

Long-term trend of surface ozone at a regional background station in eastern China 1991-2006: Enhanced variability.
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2008

... 近地层臭氧(O₃)是一种常见的二次污染物和温室气体.自工业革命以来, 因人类活动造成的北半球中纬度地区背景O₃浓度由10 nL·L^-1增长到20- 45 nL·L^-1 (Vingarzan, 2004).预计到2050年, 全球O₃的平均浓度将增长20%-25%, 至2100年将增长40%-60% (Meehl et al., 2007).氮氧化物(NO_x)是O₃的主要前体物.近年来, 我国NO_x的排放量也显著增加, 年排放量占世界总排放量的16.4% (周秀骥, 2004), 其中大部分集中于我国东部、东南沿海区域, 包括长江三角洲、珠江三角洲、京津冀等, 导致这些地区对流层O₃浓度显著增加(许宏等, 2007; Xu et al., 2008; 邓雪娇等, 2011; 万五星等, 2013). ...

农田冬小麦生长和产量对臭氧动态暴露的响应
1
2008

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

臭氧胁迫下冬小麦物质生产与分配的数值模拟
1
2007

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

On ozone dry deposition—With emphasis on non-stomatal uptake and wet canopies.
1
2002

... 本研究结果表明, 当RH ≥ 60%时由于植被冠层存在液态水蒸发的干扰, 利用彭曼公式无法准确估算冬小麦冠层O₃气孔导度, 而结合GPP进行修正后的气孔导度具有较高的准确度.然而, 当RH < 60%时, G_sto1-SR拟合方程的截距为0.15 cm·s^-1, 表明在观测的某一个阶段也存在土壤水分蒸发的干扰, GPP-G_sto1的复相关系数R² = 0.81.气孔O₃沉降通道是指植物通过气孔吸收O₃的通道.O₃大多通过气孔沉降通道渗透至植物组织, 造成光合损伤, 因此准确计算气孔O₃沉降通量所占比例被认为是对植物进行O₃风险评估最有效的方法(Massman, 2004; Uddling et al., 2004).在整个观测期通过平均气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道沉降的O₃通量占总O₃干沉降量的比例分别是32%和68%, 与其他生态系统的研究结果相似(Goldstein et al., 2004; Vitale et al., 2005; Altimir et al., 2006; Hogg et al., 2007; Fares et al., 2012; Morani et al., 2014).这说明非气孔O₃沉降通道是O₃干沉降的主要沉降通道, 甚至在植物气孔活动非常强烈的时期, 非气孔沉降通量仍能占总O₃沉降通量的50%左右(Zhang et al., 2006).此外, 气孔O₃通量与植物生理活性密切相关, 其会随植物冠层叶面积指数增加而增加(Massman, 2004); 降雨发生也会影响气孔O₃通量的吸收, 这是因为当植物冠层表面湿润的时候, 气孔会被表面的水珠或水膜阻塞而导致气孔关闭(Zhang et al., 2002), 从而减小气孔O₃通量的吸收.通过对比不同O₃沉降通道的日分配比例可以发现, 白天(8:00-18:00)的气孔O₃沉降通量变化范围为21%-59%, 通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例为42%和58%.这说明白天气孔O₃沉降对总O₃通量有较大贡献, 在10:00-17:00, 气孔O₃通量占总O₃通量的50%以上, 这主要和植物的光合作用、气孔吸收密切相关.其中在14:00-16:00之间气孔O₃沉降通量达到两次峰值(57%和60%).有研究表明, 气孔O₃通量由环境O₃浓度和植物气孔导度共同决定(Mauzerall & Wang, 2001).第一次峰值出现是在14:00左右, 这可能是因为此时植物的气孔开度较大, 且C_O3也较高, 从而使气孔O₃通量较大.第二次峰值出现在16:00左右, 此时植物气孔导度和F_O3均已开始减小, 但由于C_O3峰值的出现, 从而可能使气孔O₃通量减小的幅度远比F_O3的小, 从而导致气孔O₃沉降贡献率的峰值出现. ...

Factors affecting stomatal uptake of ozone by different canopies and a comparison between dose and exposure.
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2006

... 本研究结果表明, 当RH ≥ 60%时由于植被冠层存在液态水蒸发的干扰, 利用彭曼公式无法准确估算冬小麦冠层O₃气孔导度, 而结合GPP进行修正后的气孔导度具有较高的准确度.然而, 当RH < 60%时, G_sto1-SR拟合方程的截距为0.15 cm·s^-1, 表明在观测的某一个阶段也存在土壤水分蒸发的干扰, GPP-G_sto1的复相关系数R² = 0.81.气孔O₃沉降通道是指植物通过气孔吸收O₃的通道.O₃大多通过气孔沉降通道渗透至植物组织, 造成光合损伤, 因此准确计算气孔O₃沉降通量所占比例被认为是对植物进行O₃风险评估最有效的方法(Massman, 2004; Uddling et al., 2004).在整个观测期通过平均气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道沉降的O₃通量占总O₃干沉降量的比例分别是32%和68%, 与其他生态系统的研究结果相似(Goldstein et al., 2004; Vitale et al., 2005; Altimir et al., 2006; Hogg et al., 2007; Fares et al., 2012; Morani et al., 2014).这说明非气孔O₃沉降通道是O₃干沉降的主要沉降通道, 甚至在植物气孔活动非常强烈的时期, 非气孔沉降通量仍能占总O₃沉降通量的50%左右(Zhang et al., 2006).此外, 气孔O₃通量与植物生理活性密切相关, 其会随植物冠层叶面积指数增加而增加(Massman, 2004); 降雨发生也会影响气孔O₃通量的吸收, 这是因为当植物冠层表面湿润的时候, 气孔会被表面的水珠或水膜阻塞而导致气孔关闭(Zhang et al., 2002), 从而减小气孔O₃通量的吸收.通过对比不同O₃沉降通道的日分配比例可以发现, 白天(8:00-18:00)的气孔O₃沉降通量变化范围为21%-59%, 通过气孔O₃沉降通道和非气孔O₃沉降通道所沉降的O₃通量平均占总O₃干沉降通量的比例为42%和58%.这说明白天气孔O₃沉降对总O₃通量有较大贡献, 在10:00-17:00, 气孔O₃通量占总O₃通量的50%以上, 这主要和植物的光合作用、气孔吸收密切相关.其中在14:00-16:00之间气孔O₃沉降通量达到两次峰值(57%和60%).有研究表明, 气孔O₃通量由环境O₃浓度和植物气孔导度共同决定(Mauzerall & Wang, 2001).第一次峰值出现是在14:00左右, 这可能是因为此时植物的气孔开度较大, 且C_O3也较高, 从而使气孔O₃通量较大.第二次峰值出现在16:00左右, 此时植物气孔导度和F_O3均已开始减小, 但由于C_O3峰值的出现, 从而可能使气孔O₃通量减小的幅度远比F_O3的小, 从而导致气孔O₃沉降贡献率的峰值出现. ...

臭氧对水稻根系活力, 可溶性蛋白含量与抗氧化系统的影响
1
2009

... O₃很难溶于水, 主要通过干沉降的方式清除, 其中陆地生态系统是最重要的汇(Fowler et al., 2009).研究表明, 近地层高浓度O₃已经对陆面植被的生长发育、光合作用及其产量产生了严重的负效应(金明红和冯宗炜, 2000; 郑启伟等, 2006; 王春乙和白月明, 2007; 张薇薇等, 2009; 郑有飞等, 2010a, 2010b; Mills et al., 2011; Payne et al., 2011; Vandermeiren et al., 2012; 朱治林等, 2012; Feng et al., 2014). ...

外源抗坏血酸对臭氧胁迫下水稻叶片膜保护系统的影响
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2006

... O₃很难溶于水, 主要通过干沉降的方式清除, 其中陆地生态系统是最重要的汇(Fowler et al., 2009).研究表明, 近地层高浓度O₃已经对陆面植被的生长发育、光合作用及其产量产生了严重的负效应(金明红和冯宗炜, 2000; 郑启伟等, 2006; 王春乙和白月明, 2007; 张薇薇等, 2009; 郑有飞等, 2010a, 2010b; Mills et al., 2011; Payne et al., 2011; Vandermeiren et al., 2012; 朱治林等, 2012; Feng et al., 2014). ...

a). 地表臭氧浓度增加对冬小麦光合作用的影响
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2010

... O₃很难溶于水, 主要通过干沉降的方式清除, 其中陆地生态系统是最重要的汇(Fowler et al., 2009).研究表明, 近地层高浓度O₃已经对陆面植被的生长发育、光合作用及其产量产生了严重的负效应(金明红和冯宗炜, 2000; 郑启伟等, 2006; 王春乙和白月明, 2007; 张薇薇等, 2009; 郑有飞等, 2010a, 2010b; Mills et al., 2011; Payne et al., 2011; Vandermeiren et al., 2012; 朱治林等, 2012; Feng et al., 2014). ...

地表臭氧胁迫对大豆干物质生产和分配的影响
1
2011

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

b). 臭氧胁迫对冬小麦光响应能力及PSII光能吸收与利用的影响
1
2010

... O₃很难溶于水, 主要通过干沉降的方式清除, 其中陆地生态系统是最重要的汇(Fowler et al., 2009).研究表明, 近地层高浓度O₃已经对陆面植被的生长发育、光合作用及其产量产生了严重的负效应(金明红和冯宗炜, 2000; 郑启伟等, 2006; 王春乙和白月明, 2007; 张薇薇等, 2009; 郑有飞等, 2010a, 2010b; Mills et al., 2011; Payne et al., 2011; Vandermeiren et al., 2012; 朱治林等, 2012; Feng et al., 2014). ...

1

... 近地层臭氧(O₃)是一种常见的二次污染物和温室气体.自工业革命以来, 因人类活动造成的北半球中纬度地区背景O₃浓度由10 nL·L^-1增长到20- 45 nL·L^-1 (Vingarzan, 2004).预计到2050年, 全球O₃的平均浓度将增长20%-25%, 至2100年将增长40%-60% (Meehl et al., 2007).氮氧化物(NO_x)是O₃的主要前体物.近年来, 我国NO_x的排放量也显著增加, 年排放量占世界总排放量的16.4% (周秀骥, 2004), 其中大部分集中于我国东部、东南沿海区域, 包括长江三角洲、珠江三角洲、京津冀等, 导致这些地区对流层O₃浓度显著增加(许宏等, 2007; Xu et al., 2008; 邓雪娇等, 2011; 万五星等, 2013). ...

鲁西北平原玉米地涡度相关臭氧通量日变化特征
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2014

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

陆地生态系统臭氧通量观测和气孔吸收估算研究进展
1
2014

... 为了定量评估陆地生态系统O₃干沉降通量并预测O₃胁迫对植物的潜在影响, 国内外发展了不同的研究方法.我国使用开顶式气室(OTC)及开放式(FACE)的方法开展了高浓度O₃胁迫对植物影响的试验研究(Feng et al., 2008; 姚芳芳等, 2008; 陈娟等, 2011; 王云霞等, 2011; 郑有飞等, 2011; Wang et al., 2012), 并建立了相应的O₃评估响应模型(刘建栋等, 2004; 姚芳芳等, 2007; 吴荣军等, 2010; 佟磊等, 2012).上述两种方法仅限于农田生态系统的观测研究, 应用于陆地生态系统O₃干沉降观测时存在很大的局限性.梯度法首先观测两层高度以上的O₃浓度、风速和温度梯度, 再用通量-廓线关系计算不同生态系统的O₃沉降量(朱治林等, 2014b), 因而具有更广阔的使用范围.近年来, 随着涡度相关技术的发展, 梯度法也逐步运用到O₃干沉降观测研究, 并被认为是目前最好的研究方法(Muller et al., 2010).自20世纪70年代开始, 欧美国家利用这些方法在森林、草地和农田等陆地生态系统展开了广泛的研究(Lamaud et al., 1994; Pio et al., 2000; Bassin et al., 2004; Fares et al., 2010; Stella et al., 2011, 2013).相对而言, 我国利用梯度法和涡度相关法观测O₃干沉降的研究还处于起步阶段.少量的报道仅限于草地(潘小乐等, 2010)、玉米(Zea mays)田(朱治林等, 2014a)以及冬小麦(Triticum aestivum)田(李硕等, 2016)等生态系统的O₃干沉降的观测. ...

鲁西北平原冬小麦田臭氧浓度变化特征及对产量的潜在影响和机理分析
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2012

... O₃很难溶于水, 主要通过干沉降的方式清除, 其中陆地生态系统是最重要的汇(Fowler et al., 2009).研究表明, 近地层高浓度O₃已经对陆面植被的生长发育、光合作用及其产量产生了严重的负效应(金明红和冯宗炜, 2000; 郑启伟等, 2006; 王春乙和白月明, 2007; 张薇薇等, 2009; 郑有飞等, 2010a, 2010b; Mills et al., 2011; Payne et al., 2011; Vandermeiren et al., 2012; 朱治林等, 2012; Feng et al., 2014). ...