多数关于大气CO2浓度升高、N沉降增加或二者交互作用的短期幼苗控制实验排除了其它环境因子对上述因子作用的干扰,但实验条件和实验结果偏离了自然界的实际。在自然界中,CO2浓度与N沉降增加的作用并存,且受立地水分、营养等其它众多因子的复杂影响。
针对上述问题,华南植物园环境生态学研究组温达志、孙芳芳、旷远文等研究人员选择受全球变化及N沉降影响较大的珠江三角洲地区,以广州华南植物园、南海西樵山、肇庆鼎湖山和相对清洁的惠州南昆山的代表性森林为对象,比较系统地研究了不同酸沉降强度影响下自然生长的成熟马尾松树轮生长和年轮化学对气候变化和区域N沉降的长期响应。
研究结果发现,树轮基径面积增长(BAI)随大气CO2升高呈二次曲线增长,4个研究点上BAI的临界CO2浓度(tipping point)平均为356ppm,且植物园、西樵山和鼎湖山(较高气温、较高N沉降和较低的有效矿质养分)马尾松BAI的临界CO2浓度值较南昆山更早出现,但这种非线性关系是否在更多树种及更大地域内存在有待进一步研究证实。此外,N沉降对树木生长的施肥效应并非在所有研究点上表现出一致性,在相对清洁区南昆山能够持续,在鼎湖山则随着时间的推移而减弱甚至逆转。多元回归分析证实,树木长期生长速率与降雨量、树轮δ15N、WUE和营养密切相关,树木BAI的临界CO2浓度取决于不同研究点上的水分和营养状况。
该研究进一步表明,基于单因子短期实验数据的预测模型可能导致对森林固C增量的偏高估算,有必要尝试用非线性模型预测树木生长和地上部分固C对全球气候变化和区域N沉降的长期响应。研究相关成果已发表在Journal of Soils and Sediments(2010, 10: 1453-1465)。