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四面山常绿阔叶林酸性降水的化学特征及其对土壤和植物影响现状的研究

姜文华  
【摘要】: 酸沉降(Acid Deposition)对森林生态系统的危害是一个全球性的环境问题。国内外学者对由酸沉降引起的生态环境问题做了较为广泛的研究。但目前国内的研究多集中在植物对酸沉降的敏感性、模拟酸雨对植物生理生化的影响以及酸沉降对森林生态系统生产力的影响和经济损失等方面,且多数实验是在室内控制条件下进行,对酸沉降在森林生态系统中的化学变化以及酸沉降对森林生态系统的土壤和植被影响的系统性研究较少。因此本研究根据东亚酸沉降监测网技术手册(2001年)提供的方法经过一年的监测,对四面山常绿阔叶林酸雨的化学变化及其对林下土壤和植物的影响做了系统性的初步研究和探讨。结果如下: (1)四面山常绿阔叶林酸性降水的化学特征 监测结果表明四面山具有受酸性污染物的远距离传输的影响较大,受碱性颗粒物影响较小的特征。四面山近年来酸雨频率一直较高,降水年平均pH值为4.38,全年酸雨频率为96.1%,酸雨量占总降雨量的98%,有着明显的季节变化规律,冬季酸雨比较严重。四面山地区的酸性降水的SO_4~(2-)+NO_3~-/NH_4~++Ca~(2+)比值在0.9-1.3之间,远大于北方和西南地区相应值(分别为0.4-0.7和1),说明四面山降雨酸化现象已比较严重。 大气降水通过常绿阔叶林林冠截留后,林内穿透雨和树茎水发生了明显的变化。pH值林内穿透雨有所下降,树茎水中pH值则有所上升。电导值林内穿透雨和树茎水均明显增加。林内穿透雨和树茎水的pH值和电导值有着明显的季节变化动态特征。与大气降水相比,在常绿阔叶林林内穿透雨和树茎水的离子浓度百分比构成中SO_4~(2-)、NO_3~-、 —— K+和 NH4+发生了显著变化,SO八 K+在林内穿透雨和树茎水中含量则大大升高,NO。\ NH4”在林内穿透雨和树茎水中含量则大大降低。 与大气降水相比,常绿阔叶林林内穿透雨和树茎水除NH4\NO3外,其它离子含量 都有所增加,且均表现出与大气降水一致的明显的季节变化动态特征。树茎水中* \ SO4‘“、Mgz“、Na+、K+、F”、CI“离子含量都高于林内穿透雨,高峰值出现在冬季。 阴阳离子总量常绿阔叶林林内穿透雨和树茎水都有所增加,且树茎水中阴阳离子总量高 于林内穿透雨。林内降水离子富集导致森林冠层正负电荷数不平衡,使林冠层养分亏损, 将导致森林的退化。 (2)酸性降水对四面山常绿阔叶林林下土壤化学性质的影响 四面山采样点常绿阔叶林林下的土壤pH值均较低,A层(淋溶层)pH值均低 于 B层(淀积层)pH值。土壤盐基饱和度(BS\盐基离子交换量(CEC)均偏低, 二者均低于近郊区绍云山常绿阔叶林林下土壤样品,且二者均随土层的加深而下降。可 交换性阳离子尤其是Cd”浓度与近郊区络云山常绿阔叶林林下土壤样品相比,浓度明显 减少。而 AIh浓度则比较高。致使”VC子”比率极不平衡,其比率高达 30~40。CM比 值较低,并且随土层的加深而下降,说明在亚热带湿润气候条件下有机质层分解良好。 土壤盐酸可溶态磷的浓度大大低于土壤中S、N的含量,这意味着S、N的来源充足, 而盐酸可溶态磷则由于过度缺乏有可能成为植物生长的限制因子。因此四面山的酸性土 壤在长期强烈的酸雨淋溶下,土壤盐基离子淋失量逐年增加,又得不到相应碱离子的补 充,土壤盐基饱和度降低,必将使土壤酸化加剧,导致森林的衰退。 (3)酸性降水对四面山常绿阔叶林林内植物的影响 通过对永久性监测树活力的调查和对植物叶样中各元素含量的分析,结果表明,酸 性降水对森林植物有着一定的影响。影响主要表现在两个方面:一)酸雨对植物造成 直接(可见)伤害,使植物出现落叶、叶面褪绿、变黄和穿孔等现象。二)植物叶样 中钙、镁、钾等营养元素的含量降低,而且在该林地下,植物叶样中磷元素的含量极少, 重金属元素含量相对增加。


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