论文部分内容阅读
酸雨问题由来已久,自上世纪八十年代起,我国南方部分地区就已开始出现大面积的酸雨区。持续、大面积的酸雨会对陆地生态系统健康造成严重影响。本文采用受控条件下模拟酸雨实验与野外自然酸沉降胁迫环境下的实验相结合的方法,探讨了浙江省酸雨的空间分布状况及其变化趋势;并以亚热带地区常见的若干种常绿/落叶阔叶树种及针叶树种马尾松和杉木为实验对象,分别研究了在受控及自然条件下不同强度的酸雨作用下,植物叶片在叶绿素含量及其光谱反射率上的变化特征和规律。其中,特别就针叶树种在自然条件的酸沉降胁迫作用下的光谱反射率变化特征开展了野外实验,并与受控条件下的实验结果进行了对比;此外,还就野外环境下不同酸雨危害区内的土壤元素含量及树木长势方面的差异结合各地不同的酸沉降现状进行了分析。本文的研究工作在利用遥感技术监测酸雨对森林生态系统的胁迫方面做出了一些有益的尝试,并得出如下主要结论:
1)根据浙江省在上世纪九十年代初及2002年的年均降水pH值的监测数据,完成了全省范围酸雨分布的空间插值。指出浙江省的酸雨污染分布随时间发展,在空间分布范围和强度上均呈增大的态势,而燃煤所排放的S02则是导致浙江省内酸雨污染不断加重的首要原因。利用RAINS-ASIA模型模拟了浙江省在未来一个时期内的SO2排放量及酸沉降超临界负荷面积的变化情况。模型模拟结果表明,由于能源消费的带动,浙江省的酸沉降量在近期内将继续保持在高位,而生态系统的酸沉降超临界负荷面积也将长期维持在一个较高的水平上。
2)围绕受控酸雨实验中针、阔叶树种在不同pH值的模拟酸雨作用下,以及野外实验中位于不同酸雨危害区内的各个实验地点上的马尾松和杉木在叶绿素含量上的变化规律进行了对比分析。结果表明,受试的常绿阔叶树种对酸雨胁迫表现出了一定的耐受性,具体表现为在较强的模拟酸雨作用下处理组的叶绿素含量普遍高于对照组,落叶阔叶树山核桃与之相反;受控及野外条件下的马尾松和杉木在叶绿素含量上的表现模式基本一致,即随着酸雨胁迫程度的增强,叶绿素含量均呈降低的趋势,但杉木叶绿素含量的组间差异要大于马尾松,表现为对酸雨更加敏感。
3)分析了受控酸雨环境下八个阔叶树种在不同强度的模拟酸雨作用下的光谱反射率间的变化特征及其规律。结果表明,在模拟酸雨胁迫作用下,与对照组相比较,受试常绿阔叶树种叶片在可见光部分的光谱反射率普遍降低,落叶阔叶树种山核桃与之相反;酸雨作用后,可见光部分光谱反射率间的差异主要集中在绿光反射峰及红边附近,同时也表现为红边所在波长位置的“红移”(山核桃为蓝移)。植被指数的计算结果表明,不同强度的模拟酸雨所致的植物叶片光谱反射率上的差异,亦可通过利用较窄波长范围内的平均光谱反射率或特定波长位置上的光谱反射率所构建的植被指数加以有效区分;结果同时也暗示,利用传统的多光谱传感器来监测酸雨对植物所造成的胁迫有可能会面临“分辨率”不足的问题。
4)对马尾松和杉木的野外及受控实验结果进行了分析对比。结果表明,在较强酸雨胁迫作用下,马尾松和杉木叶片的叶绿素含量普遍降低;可见光部分的光谱反射率升高,而归一化植被指数值则呈降低的趋势;光谱反射率曲线上的红边波长位置均不同程度地向短波方向偏移。不同地点/处理间光谱反射率的差异主要集中在绿光反射峰及红边附近,与阔叶树种的实验结果基本一致:在个别叶绿素含量差异较大的对照组之间,光谱反射率在蓝光及红光吸收谷部分的波段上亦表现出较大的差异。野外实验土壤元素分析结果表明,重酸雨危害区的S及其它一些重要的金属离子含量普遍高于轻度酸雨危害区,显示外源性的酸沉降输入及其对土壤元素的淋溶效应是已客观存在的;在野外样地调查所得的树木胸径与树高的关系中,酸雨重污染地区(临安)的马尾松和杉木的材积均不同程度上低于其它地区,表明酸雨对树木的生长状况是有影响的。