我国亚热带人工林挥发性有机物排放的研究

During the wet and dry seasons from 2013 to 2016, the integrated measurements of emission of Biogenic Volatile Organic Compounds (BVOCs) and its main controlling factors, Photosynthetically Active Radiation (PAR), temperature, potential affecting factors are carried out in a sub-tropical plantation in China, so as to obtain BVOCs emission fluxes and its diurnal, daily, seasonal and inter-annual variations. The PAR at the different levels within the canopy are also measured during this campaign, so as to acquire the PAR attenuation and the influence of PAR attenuation on BVOCs emission processes and BVOCs emission flux. Ozone concentration in the atmosphere is measured for better understanding the relationship between ozone and BVOCs emission. Based on the analysis of 3 years obversational data and BVOCs empirical model and widely applied MEGAN (Model of Emissions of Gases and Aerosols from Nature) model,a practical model for this sub-tropical planatation will be developed and established, then, an emision factor will be determined.Under current atmospheric condition, the quantative response of BVOCs emision flux to the changes of the main affecting factors will be studied. The evaluation of BVOCs emision at present and in the future influenced by the climate change will be given for this sub-tropical forest. Finally, it lays a reliable scientific basis for accurate estimation of BVOCs emision and its trends from different vegetation in different climate regions in China.

选择我国典型的中亚热带人工林，在2013年-2016年干湿两季开展植物挥发性有机物(BVOCs)排放通量(及大气中浓度)及其主要控制因子(PAR、温度)和潜在影响因子的综合测量，获得中亚热带人工林BVOCs排放通量及其日、月、季、年际变化特征和变化规律。测量冠层内不同高度的光合有效辐射(PAR)，研究其衰减规律及其衰减对BVOCs排放的影响。测量大气中的臭氧浓度，研究臭氧与BVOCs排放之间的相互关系。基于对3年实验数据的分析、已有的其他地区BVOCs经验模型和国际上BVOCs的通用模型，发展和建立适于中亚热带人工林的排放模型；获得本地区BVOCs的排放因子。研究目前大气状况下BVOCs排放对其主要控制因子变化的定量响应，评价中亚热带人工林BVOCs的排放现状及在未来气候变化情形下的排放趋势。为较为全面、准确地估算我国各气候带不同类型森林BVOCs的排放状况和排放趋势奠定可靠的科学基础。

2013-2016年，在我国江西省泰和县亚热带人工林，综合测量了植物挥发性有机物(BVOCs)排放(包括大气中浓度)及其主要控制因子(PAR、温度、水汽等)，获得BVOCs排放通量及其日、月、季、年、年际变化特征和变化规律。测量了代表性树种冠层内不同高度光合有效辐射(PAR)，初步获得了PAR的衰减特征。测量了大气中的臭氧浓度，研究了臭氧与BVOCs排放之间复杂的相互关系。基于PAR能量平衡原理和3年多实测数据的分析，发展和建立了适于亚热带人工林BVOCs排放经验模型（EMBE）。通过不同方法的检验，该模型可以较好地描述人工林BVOCs的排放，与国际上BVOCs普遍使用的模型（MEGAN）有较好的一致性。利用EMBE和MEGAN模型确定了人工林BVOCs的排放因子。研究了实际大气状况下BVOCs排放对其主要影响因子变化的响应，BVOCs排放对PAR的变化最为敏感，其次是水汽和S/Q（散射辐射/总辐射）。该经验模型的主要系数在长白山温带森林、亚热带竹林、亚热带人工林均比较接近，初步显示出其普适性以及推广的可能性。利用EMBE经验模型和本项目实测2013-2016年的综合数据，得到了亚热带人工林4年间BVOCs（包括异戊二烯和单萜烯）的排放量，异戊二烯和单萜烯的年排放平均值分别为2333.1和2625.9 mg m-2，发现4年间异戊二烯和单萜烯明显的年际变化以及下降趋势。本项目获得的长时间序列BVOCs实测和模拟结果，为准确了解和掌握我国亚热带人工林BVOCs的排放现状、变化规律等提供了准确的科学数据，也为进一步认识和评价BVOCs对于本区域及其相邻区域O3、二次有机气溶胶（SOA）的产生提供了可靠的基础数据。研究结果对于深入认识亚热带人工林BVOCs涉及的大气中的化学和光化学机制具有参考意义和实用价值。