森林过滤器对污染物的过滤作用及其水化学特征
【摘要】：森林的过滤器效应[1]是指森林对污染物所具有的净化缓冲作用,这是森林生态系统所具有的重要生态服务功能之一。随着水体和大气污染的日益严重,人们对森林生态系统的自然净化功能的期望越来越高,因而很有必要对森林生态系统对污染物的过滤效应进行研究。森林生态系统对污染物的截留、吸附与净化一般是通过污染物在森林生态系统中的乔木层与灌草层植物、枯落物和土壤(微生物)等组分间的转化过程来实现,阐明森林生态系统各组分对污染的净化效应是正确评估森林过滤器效应的关键。
本文把整个森林生态系统当作一个过滤器,从植物、土壤、微生物几个亚系统研究了森林过滤器对污染物净化缓冲作用,选取香樟林(阔叶林)、马尾松林(针叶林)、裸地为研究样地,采取森林生态系统定位研究方法、森林水文学研究方法、以及小集水区径流场的研究方法进行研究。研究结果表明:
⑴对大气污染湿沉降的成分分析表明明,SO2是研究区的最主要酸性污染物质; 马尾松、香樟林群落的穿透雨、树干茎流的污染物质含量显著高于大气降水,表明森林对大气污染物具有显著的截留作用。而且马尾松林的穿透雨和树干径流的污染物离子的总量高于香樟林,表明马尾松林生态系统地上部分对酸性污染物质的截留吸附作用高于香樟林; 两种林型的土壤渗滤水的污染物质含量显著高于大气降水,这表明土壤对酸性污染物具有明显的截持作用。对输入和输出不同生态系统的污染物各离子含量比较并与裸地相对照发现,森林生态系统均对污染物起到了明显的拦截、转化和净化作用,并且香樟林对污染物的净化效果比马尾松强。综上,森林生态系统对酸沉降具有明显的过滤器作用。
【关键词】：森林过滤器 森林生态系统 污染 净化 湿沉降 【学位授予单位】：中国科学院研究生院（成都生物研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：X173
【目录】：
- 前言11-13
- 第1章 文献综述13-20
- 1.1 国内外关于森林生态系统过滤作用的研究13-20
- 1.1.1 植物对污染物的净化13-15
- 1.1.2 土壤亚系统对污染物(504)净化的研究15-18
- 1.1.3 污染物对微生物的影响18
- 1.1.4 结语18-20
- 第2 章研究目的与研究内容20-21
- 2.1 研究目的20
- 2.2 研究内容20-21
- 第3 章材料与方法21-31
- 3.1 研究地点概况21-24
- 3.1.1 研究区域和采样地点地理位置21
- 3.1.2 研究区域地形、地貌21-22
- 3.1.3 气候22
- 3.1.4 植被22-23
- 3.1.5 土壤23
- 3.1.6 水文23
- 3.1.7 矿产资源23
- 3.1.8 社会、经济和文化23-24
- 3.1.9 污染源及环境问题24
- 3.2 研究方案24-31
- 3.2.1 技术路线24-25
- 3.2.2 样地选择和样方设置25
- 3.2.3 野外工作25-28
- 3.2.4 室内工作28-29
- 3.2.5 统计工作29-31
- 第4 章结果与分析31-57
- 4.1 不同森林过滤器对污染水化学的作用31-34
- 4.1.1 大气降水的污染物质含量31-32
- 4.1.2 不同林型的林冠和树干对大气污染物降水的影响32-33
- 4.1.3 不同林型的地表枯枝落叶和土壤表层对大气降水的影响33
- 4.1.4 不同森林生态系统土壤对污染物湿沉降的影响33
- 4.1.5 不同样地污染物输入和输出的比较33-34
- 4.2 污染湿沉降下对土壤硫的形态的影响34-37
- 4.2.1 森林土壤硫含量、形态分布及其关系34-35
- 4.2.2 两种森林生态系统下土壤硫形态的比较35-37
- 4.3 大气污染湿沉降下的土壤环境对硫的功能细菌的影响37-48
- 4.3.1 各森林类型的土壤的物理性质37-39
- 4.3.2 硫的功能细菌和土壤物理性质的相关性分析39-40
- 4.3.3 土壤pH 与硫的功能细菌的关系40-41
- 4.3.4 土壤有机质与硫的功能细菌的关系41-42
- 4.3.5 土壤硫的形态与硫的功能细菌的关系42-46
- 4.3.6 不同林型硫的功能细菌的分布特征46-47
- 4.3.7 土壤微生物数量与土壤理化因子的关系47-48
- 4.4 模拟实验48-57
- 4.4.1 模拟酸雨对土壤和土壤水pH 的影响48-54
- 4.4.2 持续酸雨影响下土壤水504含量的变化54-57
- 第5章 讨论57-73
- 5.1 森林过滤器对污染水化学的作用57-61
- 5.1.1 大气降水的污染物含量的特征分析57
- 5.1.2 森林群落各层次对大气降水中的污染物过滤器效应分析57-60
- 5.1.3 不同生态系统对大气降水中的污染物的过滤器效应分析60-61
- 5.2 污染湿沉降下土壤硫的形态影响61-64
- 5.2.1 森林土壤硫含量、形态分布及其相互关系61-62
- 5.2.2 不同森林生态系统下土壤硫形态的比较62-64
- 5.3 大气污染湿沉降下的土壤环境对硫的功能细菌的影响64-68
- 5.3.1 土壤物理性质对硫的功能细菌的影响64-65
- 5.3.2 土壤pH 对硫的功能细菌的影响65-66
- 5.3.3 土壤有机质对硫的功能细菌的影响66
- 5.3.4 土壤硫的形态与土壤功能细菌的关系66
- 5.3.5 不同林型硫的功能细菌的分布特征66-68
- 5.4 模拟实验68-73
- 5.4.1 用不同的酸雨量进行模拟实验68-69
- 5.4.2 持续酸雨影响下土壤和土壤pH 值的影响69-70
- 5.4.3 持续酸雨影响下土壤水504含量的变化70
- 5.4.4 持续酸雨影响下土壤硫的功能细菌的数量变化70-71
- 5.4.5 森林过滤器效应与污染区森林管理的关系71-73
- 第6章 结论73-74
- 参考文献74-84
- 发表文章目录84-85
- 致谢85
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