地中海森林气孔臭氧通量估算：基于树干液流分析的创新方法

为解决地中海森林臭氧(O3)胁迫评估的模型参数化难题，研究人员通过树干液流技术实测气孔导度(gt)，创新性提出液流衍生的臭氧通量指数(PODYSap)。研究发现POD1Sap与臭氧可见叶面损伤(O3_VFI)相关性显著优于传统DO3SE模型参数，并首次确定欧洲山毛榉的临界暴露水平(CL)为37.93 mmol O3/m2，为地中海森林臭氧风险评估提供了精准工具。

　　

随着气候变化加剧，地中海森林正面临日益严重的臭氧(O₃)污染威胁。这种光化学污染物不仅导致树木可见叶面损伤(O₃_VFI)，更会通过气孔进入植物体抑制光合作用，造成森林生产力下降。然而传统评估方法存在重大缺陷：基于环境参数模拟气孔导度的DO₃SE模型在干旱地区准确性不足，而累积暴露指数AOT₄₀又无法反映实际臭氧吸收量。这种评估偏差使得地中海森林——这个全球生物多样性热点区域的臭氧风险长期被低估。

为解决这一科学难题，来自意大利研究团队创新性地将树干液流技术引入臭氧通量研究。研究团队选取意大利境内四个典型森林站点（涵盖欧洲山毛榉Fagus sylvatica、土耳其栎Quercus cerris和圣栎Quercus ilex），在2018-2024年间同步监测臭氧浓度、环境参数和树干液流动态，并每年评估叶面损伤程度。通过TreeTalker设备获取的液流数据反演气孔导度，首次建立了液流衍生的臭氧通量指数POD_Y_Sap。

研究采用三项关键技术：1）多站点环境参数同步监测系统；2）基于热扩散法的树干液流连续测量技术；3）标准化叶面损伤评估协议。这些方法为模型验证提供了真实可靠的生理学数据支撑。

研究结果揭示多个重要发现：

1. 环境特征分析显示拉齐奥站点(LAZ1)具有最高液流通量(8.97±11.52 g/(m²·s))，而皮埃蒙特站点(PIE1)蒸发量最低，反映不同生境下树木水分利用策略的显著差异。

2. 气孔导度建模证实液流数据能有效优化DO₃SE参数，欧洲山毛榉的气孔导度变幅最大(69-194 mmol/(m²·s))，凸显该物种对臭氧的高度敏感性。

3. 指数相关性比较表明POD₁Sap与O₃VFI的相关性(r=0.82)显著优于传统POD₁_DO₃SE，证实液流数据能更准确反映实际臭氧吸收。

4. 临界负荷确定首次提出欧洲山毛榉5%叶面损伤的临界值为37.93 mmol O₃/m²，为制定保护政策提供量化依据。

结论与意义：

该研究突破性地将生理监测技术与环境模型相结合，解决了地中海森林臭氧风险评估的关键技术瓶颈。提出的POD_Y_Sap指数不仅能更精准预测臭氧损伤，其方法学框架还可推广至其他干旱区生态系统。确定的临界负荷值填补了敏感物种保护标准的空白，对欧盟森林保护政策制定具有直接指导价值。未来研究可进一步探索不同树种的气孔调节机制，推动建立全球统一的臭氧风险评估体系。