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酸雨是影响生态功能和人类健康的重要环境问题,也是21世纪人类必须面对和研究的重要课题。在总结国内外研究进展的基础上,根据“直接伤害”和“间接伤害”的研究思路,在贵州省龙里建立生态水文实验站,开展气象和酸雨监测,并选取典型亚热带森林植被开展模拟实验,研究了酸雨对森林植被的直接伤害作用,并尝试定量化研究直接伤害作用,深化了直接伤害的理论认识；在评估直接伤害形势的基础上,从生态水文学的理论角度,开展了模拟降雨实验,研究研究区土壤的产流特征及酸雨对土壤中营养物质迁移流失的胁迫效应,为定量评估做了充分的数据准备和实验探索；并对植被冠层的酸雨淋溶特征及冠层和土壤的缓冲作用进行了有益的分析研究。主要研究结果为:
(1)贵州典型森林群落植物冠层叶片遭受酸雨直接伤害的模拟实验与效应分析
在贵州龙里地区开展降雨连续监测,依据监测结果,配置不同pH值梯度的模拟酸雨；选择杨梅、油茶等10种贵州典型森林群落优势种,对植物叶片开展模拟酸雨喷淋试验；并利用便携式光合仪LI-6400观测喷淋前后叶片的光合作用,研究酸雨对贵州典型森林群落植物叶片的直接伤害作用。研究表明,研究区典型森林群落植物叶片出现可见直接伤害的酸雨pH值阈值在2.0-3.0之间；同时,在酸雨对叶片造成可见直接伤害之前,存在隐性直接伤害,对叶片造成隐性直接伤害的酸雨pH值阈值为3.0。依据试验结果,从研究区监测数据分析,目前酸雨对该区植物冠层叶片的直接伤害有限。
(2)贵州典型森林群落植被冠层的酸雨淋溶特征及缓冲作用
在贵州龙里地区开展降雨连续监测,采集马尾松、灌丛冠层穿透雨,结果表明:贵州典型森林群落植被冠层的缓冲作用随降雨pH值而变化。对pH值接近3.0的强酸性降雨,经过冠层形成的穿透雨pH值大于降雨；典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为马尾松林>针阔混交林>灌丛；对4.0灌丛>马尾松林；对于pH值大于6.0的非酸性降雨,经过冠层后被酸化,穿透雨pH值小于降雨；穿透雨pH值基本在区间(4.0,6.0)内。
(3)铝对玉米幼苗的毒害效应
通过营养液培养玉米幼苗,研究分析了铝浓度对植株铝含量、营养元素吸收、根长和根系、株高、生物量等指标的影响,可以发现铝对玉米幼苗生命活动有着显著的胁迫和毒害效应。
(4)便携式模拟降雨系统(PSRS Portable Simulating Rainfall System)
在分析、借鉴国内外研制经验的基础上,整合植被覆盖度快速获取技术、模拟降雨装置、土壤水传感器和坡面径流集流槽,研制了便携式模拟降雨系统PSRS(图1),并应用该系统在海南、新疆、贵州开展了野外模拟降雨实验,达到了较好的应用效果,是开展生态水文过程研究的有效手段。
(5)贵州典型森林植被覆盖土壤产流机制
实验区样地间存在植被覆盖度、坡度、雨强、降雨量等差异,其综合作用及土壤深度和结构的差异导致产流时间、径流系数及稳定产流量的差异:研究分析了典型植被覆盖土壤的饱和含水量。
(6)酸雨对土壤中营养物质迁移流失的胁迫效应
对于Na+、K+、NH+4、Mg2+、Ca2+、Al3+6种离子,在坡面径流中的含量大小为Al3+
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