酸沉降作用下韶山森林生态系统盐基离子及氮的变化特征研究

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进入20世纪90年代以后,中国的酸雨问题愈演愈烈,而地处中南的湖南则更是受到酸雨污染的严重影响。本文对韶山亚热带常绿阔叶林4个采样区进行了酸雨的监测,以监测数据为依据,分析研究了以下内容:(1)林内穿透水中主要离子的淋溶规律;(2)以韶山蔡家塘的监测数据为依据,对韶山森林在酸沉降作用下N的截留特征进行了研究;(3)以韶山蔡家塘的监测数据为依据,对韶山森林在酸沉降作用下N的输入、输出的月均通量进行了研究;(4)以长沙市20002001年的三个酸雨监测站点的每周的采样数据为基础,采用因子分析法先后对原始数据和筛选数据进行分析,再采用多元回归法分析以上两种数据,来评价降水中各种溶解组分对自由H+的累积贡献。研究结果表明:(1)大气降水经过森林冠层后pH值明显升高,韶山亚热带常绿阔叶林对SO42-、NO3-、Mg2+、NH4+离子具有吸收作用,特别是NH4+和NO3-离子。SO42-、Ca2+和Mg2+离子的冠层淋溶百分率随降雨量的增加有明显减少的趋势。Ca2+、K+和Cl-随着pH的增加,其冠层淋溶百分率呈增加趋势。韶山地区在常年酸沉降作用下,森林冠层对酸性离子SO42-、NO3-的吸收作用最强。根据18个月离子浓度平均值来计算,韶山地区森林冠层离子的淋溶序列为:K+>Ca2+>Cl->Mg2+>SO42->NO3->NH4+>Na+。(2)2001年N输入通量为53.80 kgN·ha-1,主要以NH4+形式(占总输入的64%)输入该森林生态系统;2001年N输出通量为3.56 kgN·ha-1,主要以NO3-形式(占总输出的64%)输出该森林生态系统。韶山森林年净滞留量达到50.24 kgN。月均输出通量极大值出现在降雨量较多的5、6和7月,其N输出通量占全年N输出总通量的72%,表明大量的降水是造成N流失的主要原因。(3) 2001年N的输入通量为53.80kgN·ha-1,输出通量为3.56kgN·ha-1,截留通量为50.24 kgN·ha-1,主要以NH4+的形式输入,主要以NO3--N形式输出。7月份是韶山森林生态系统N流失最严重的时期(NO3--N的截留通量为-0.33 kgN·ha-1),这为韶山森林管理在时间上提供了理论依据。(4)长沙市近10年来的降水年均pH值都在5.0以下,为强酸性降水。[SO42-]和[Ca2+]的年均浓度变化较大,而[NO3-]和[NH4+]的年均浓度变化则不太明显。大气降水阴阳离子基本平衡,[Ca2+]的浓度对降水离子的平衡有较大的影响。工业生产和人类活动成为长沙市降水污染物的主要来源,其次是地面土壤颗粒污染源。本文的研究对于湖南省城市大气污染和酸雨污染的控制方面具有一定的参考意义。
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