人工林和臭氧污染对中国东部地区植被净初级生产力影响的模拟研究

The Net Primary Productivity (NPP) is impacted by artificial forest and the increasing ozone pollution significantly. It is difficult to estimate the effects of vegetation change and ozone pollution on the NPP, owning to the uncertainties from long vegetation change induced by anthropogenic activities and short-term fluctuations induced by vegetation-ozone coupling. Combining the geographic information system、remote sensing, we aim to estimate the interplay effects of artificial forest-ozone pollution-NPP using a regional dynamic chemical model coupled with land surface models. Here we focus on: (1) emission changes of biogenic volatile organic compounds induced by artificial forest during 2000-2018, and the resultant effect on the ozone formation; (2) the ozone damage to vegetation and feedback influence; (3) the interplay mechanism of the artificial forest, ozone, and NPP. And we expect to answer: (1) the effects of artificial forest on ozone; (2) the effects of ozone on forest and related feedbacks; (3) the effects of artificial forest and ozone on the NPP.

植树造林和日益严重的臭氧污染对中国东部地区植被净初级生产力（NPP）产生了不可忽视的影响。然而，植被变化和臭氧对NPP影响的评估是一项具有挑战性的工作，已有的方法对人为活动影响植被的模拟较为粗略，对植被-臭氧耦合影响机制考虑不足，很难较为全面地反应人工林的长期影响和臭氧污染引起的短期动态变化。项目综合遥感技术、地理信息技术，以大气化学/陆面过程耦合模拟为主要手段，以期建立植被变化-臭氧-NPP耦合影响的评估方法体系。主要关注：①2000-2018年人工林对生物源挥发性有机物排放的影响和对臭氧生成的促进/抑制机制；②臭氧通过气孔进入植被，对叶片生长、光合作用等生理生态过程的影响及其对臭氧干沉降、臭氧生成的反馈影响机制。③植被变化-臭氧-NPP的耦合影响机制。在此基础上回答：①人工林对臭氧的影响；②臭氧对植被的影响及臭氧受到的反馈影响；③人工林和臭氧污染对NPP的影响。

双碳战略背景下，人工林和生态恢复有望成为核心的措施之一。但目前准确量化森林的固碳潜力具有挑战性，我国人工林对应的固碳量仍具有很大的不确定性。植被变化和近地面臭氧对NPP影响的评估是一项具有挑战性的工作，目前的方法对人为活动影响植被的模拟较为粗略，对植被-臭氧耦合影响机制考虑不足，很难较为全面地反应绿化造林的影响和臭氧污染引起的短期动态变化。本研究基于卫星遥感反演的植被信息，定量分析我国东部地区人工林对NPP相关的地表参数的影响；模拟人工林对臭氧污染的影响；模拟人工林和臭氧对NPP的协同影响。研究发现，人工林对我国东部森林覆盖率、叶面积指数等重要地表参数有明显影响，京津冀区域的森林覆盖率分别增加了7.2%，人工林对应区域的叶面积指数增加1-4。人工林和臭氧均对我国东部的NPP有影响，沿着太行山脉的人工林增加带有较显著的NPP增加带（>1 gC/m2/day），人工林增加显著区域同时受臭氧的负反馈影响（<1 gC/m2/day），在近地面臭氧浓度较高的区域受臭氧的负反馈影响（~2 gC/m2/day）。