近期，威廉希尔WilliamHill官方网站林学院郭福涛教授团队与不列颠哥伦比亚大学的联合研究团队在林火烟气生态学领域取得了系列研究进展，研究成果分别发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》（生态毒理学与环境安全）《Science of the Total Environment》（整体环境科学）和《Forest Ecology and Management》（森林生态与管理）等国际高水平学术期刊上。该团队的研究不仅探讨了森林火灾产生的烟气对植物生理生化过程的影响，还深入分析了烟气沉降对土壤环境的短期和长期影响，为深入系统理解森林火灾对森林生态系统和大气环境的复杂影响提供了新的科学依据。
发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》（生态毒理学与环境安全）题为：“Release of biogenic volatile organic compounds and physiological responses of two sub-tropical tree species to smoke derived from forest fire”（森林火灾产生的烟雾对两种亚热带树种释放生物源挥发性有机化合物和生理反应的影响）的研究论文详细解析了森林火灾产生的烟气对亚热带典型乔木树种杉木和木荷释放生物挥发性有机化合物（BVOCs）的影响。研究结果显示，杉木在短期烟雾暴露下显著增加了BVOCs的排放量，而木荷则表现出抑制反应，但在长期暴露下也有所增加。
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图2.林火烟气对杉木挥发性有机成分排放的影响
发表在《Science of the Total Environment》（整体环境科学）题为：“Effects of forest fire smoke deposition on soil physico-chemical properties and bacterial community”（森林火灾烟雾沉积对土壤理化性质和细菌群落的影响）的研究论文则关注了林火烟气沉降对邻近农田土壤物理化学性质及细菌群落的影响。研究结果显示，烟气沉降增加了0-10cm土壤层中的总碳（TC）、总氮（TN）和总磷（TP）含量。在细菌群落方面，烟气沉降对细菌多样性产生了直接影响，其中在180天后，PD_whole_tree多样性指数有所增加。研究还显示，较低的烟气浓度对土壤细菌群落有益。特别是180天的观察期内，低浓度烟雾处理组的细菌群落α多样性指数（ACE和Chao1）高于对照组和高浓度组。
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图4. 0-10厘米土壤表层细菌群落的多样性，其中I-Ck、I-L和I-H分别代表0-10厘米土壤层中的对照组、低浓度烟雾组和高浓度烟雾组；“a、b和c”表示在相同深度和烟雾浓度下不同采样时间点的细菌Alpha多样性差异。
图5. 土壤物理化学性质与细菌群落的冗余分析（RDA）。I-Ck、I-L和I-H分别代表0-10厘米土壤层中的对照组、低浓度烟雾组和高浓度烟雾组。II-CK、II-L和II-H分别代表10-20厘米土壤层中的对照组、低浓度烟雾组和高浓度烟雾组。
另一项发表在《Forest Ecology and Management》（森林生态与管理）题为：“Do plants directly absorb nitrogen derived from deposition of wildfire smoke?”（植物是否直接吸收野火烟雾沉积产生的氮？）的研究则通过室内模拟实验和15N同位素示踪技术，揭示了不同浓度林火烟气沉降对杉木幼苗总氮含量、δ15N值以及生物量生产的影响。研究发现，低浓度烟气影响下，植物对林火烟气中可溶性氮的吸收和利用更为有效，表明烟气中的氮可以被植物根系直接吸收，并运输到地上部分进行内部循环。研究还发现，烟气对植物生长的影响具有显著的浓度依赖性，低浓度烟雾可以促进植物生长，而高浓度烟雾则会抑制植物生长。这一发现强调了林火产生的烟气通过“外源”沉降对未燃烧区域可能产生的重要影响。
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图 7. 不同林火烟气浓度处理下幼苗中野火衍生的15N分布率（点的面积与15N百分比值成比例）。a和b分别代表气雾培养在低（L）和高（H）烟气浓度处理下的情况，c和d代表土壤培养在低和高烟气浓度处理下的情况；e和f分别代表气雾培养和土壤培养幼苗地上与地下部分的15N分布率
以上系列研究结果不仅为揭示林火如何通过改变氮输入影响森林生态系统提供新见解，而且对于制定有效的林火管理措施，减少烟气对森林生态系统、大气环境和人类健康的潜在危害具有重要的理论价值。以上研究得到了国家自然科学基金的支持。威廉希尔WilliamHill官方网站为第一标注单位，林学院郭福涛教授为以上论文通讯作者（第一篇为联合通讯作者），加拿大不列颠哥伦比亚大学王光玉教授为论文合作作者（第一篇为联合通讯作者）。
文章链接：
1. 《Ecotoxicology and Environmental Safety》https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.116250
2.《Science of the Total Environment》https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.168592
3.《Forest Ecology and Management》 https://doi.org/10.1016/j.foreco.2024.121882