气溶胶可通过增加散射辐射，提高植物冠层的光合作用，促进生态系统对碳的吸收。但过高的气溶胶浓度会显著降低到达地表的有效辐射总量，减弱生态系统的碳固定。此外气溶胶对太阳辐射及成云过程所产生的影响，会改变生态系统的热量及水分条件，进一步影响碳循环。气溶胶在大气中通常与其他污染物相伴存在，由此产生的大气复合污染也会影响生态系统的碳循环。近年来，由于人类活动导致的大气气溶胶浓度大幅上升，这种变化将显著影响陆地生态系统的碳循环，但气溶胶对其调控机制的实验研究非常缺乏，在叶片和植物个体尺度上的研究尤为不足。　　本研究利用北京城市-郊区间的大气污染梯度，设置了密云(MY，117°07′E，40°39′N)、香山(XS，116°12′E，39°59′N)和固城(GC，115°07′E，39°08′N)三个污染程度不同的实验点。2011年3月在三个站点进行了统一的土壤置换，并种植欧美杨107(Populus×euramericana cv.74/76)和大豆(Glycine max)作为研究对象。2011-2014年生长季，对大气气溶胶光学厚度(AOD)、植物生长（叶片光合能力、植株生长速率、水分利用效率、生物量）、植物地下过程（土壤呼吸、土壤微生物活性、土壤碳氮含量）及环境因子（太阳辐射、空气温湿度、土壤温度）进行了系统的测定，以探讨植物对大气气溶胶响应的机制。取得的主要研究结果如下:　　(1)气溶胶促进了植物碳吸收能力和水分利用效率。通过相关分析发现，杨树阳生叶和阴生叶的叶片光合能力及水分利用效率和AOD之间均有显著的正相关关系。AOD每增加0.1，杨树阳生叶和阴生叶的光合能力分别增加0.27和0.28μmol CO-2 m-2 s-1，水分利用效率分别增加0.56和0.46。植物茎干生长测量仪对杨树的连续监测也表明，杨树树茎的日生长量和植株水分利用效率随着气溶胶浓度的增加呈显著上升的趋势。本研究在植物叶片及个体尺度上证明了大气气溶胶可以促进植物的碳吸收能力及水分利用效率。　　(2)植物阳生叶和阴生叶对气溶胶的响应机制有所差异。对长期处在光饱和环境下的阳生叶来说，气溶胶导致的总辐射下降会减少强光对叶片的光抑制，从而提高叶片的光合能力。对阴生叶来说，气溶胶引起的散射辐射的增加是其碳吸收增加的主要因素。散射辐射的增加使更多的太阳辐射穿透到冠层内部，使长期处在弱光环境下的阴生叶接受到更多的光能，从而提高叶片的光合能力。　　(3)空气相对湿度对高气溶胶浓度下植物碳吸收及水分利用的上升有显著贡献。其机制为，在高气溶胶浓度下伴随的高空气相对湿度会提高植物的气孔导度，进而提高光合速率。而此时较高的散射辐射量使得植物冠层的光照分布更加均匀，进一步提高了植物个体的碳吸收能力。此外高湿度下空气的饱和水汽压差较低，气孔导度的增加并没有引起植物蒸腾的大幅上升，因此植物的水分利用效率提高。本研究的结果表明，随气溶胶浓度变化而同时变化的其他环境因子尤其是空气相对湿度的变化对陆地生态系统碳吸收能力的影响不容忽视。　　(4)不同物种对气溶胶的响应存在差异。大豆对气溶胶的响应和杨树有所不同。大豆的阳生叶和阴生叶叶片光合能力随着气溶胶浓度的升高呈先增加后降低的趋势，在AOD=0.9时达到最大值。这种差异可能是由于杨树的冠层结构更为复杂。在高气溶胶浓度下，散射光比率的上升能更为有效地促进杨树的光合能力。此外，高气溶胶浓度下伴随的臭氧污染，可能导致大豆叶片光合能力下降。　　(5)大气复合污染改变了生态系统中碳的累积、分配及土壤碳循环的过程。不同的环境污染梯度影响了植物的生物量累积和分配。在气溶胶和氮沉降最低、臭氧浓度最高的密云站点，杨树和大豆的光合产物更多地分配到叶片上。此站点杨树植株生物量也显著低于固城和香山站点。三个站点间的地下过程也存在差异。密云站点杨树的土壤呼吸、土壤微生物活性及土壤全碳全氮含量均显著低于固城和香山站点。密云站点大豆的土壤呼吸及土壤表层全碳全氮含量在三个站点之间并无显著性差异。本实验结果初步表明，大气复合污染可能改变了生态系统碳循环过程，影响强度则受物种组成的影响。　　在以往气溶胶对生态系统碳循环的研究中，主要是生态系统尺度的野外监测及区域和全球尺度的模型模拟，叶片和个体尺度的实验研究非常缺乏。本实验通过对植物碳吸收及气溶胶浓度的观测，在植物叶片和个体尺度上证明了大气气溶胶对植物碳吸收能力及水分利用的促进作用，本研究将为相关模型的尺度扩展及校验提供相应的机制及数据基础。