模拟酸雨对北亚热带天然次生林土壤呼吸的影响

于2009年3月～2010年1月在南京市郊龙王山北亚热带天然次生林进行模拟酸雨试验,以便携式土壤CO2通量观测仪对不同酸雨强度处理下的林地土壤呼吸速率进行原位测定,研究酸雨对森林土壤呼吸的影响.结果表明,在本试验阶段,4个酸雨强度处理CK(pH值6.4,去离子水)、T1(pH值4.5)、T2(pH值3.5)、T3(pH值2.5)的平均土壤呼吸速率分别为(3.20±0.21)、(3.34±0.30)、(3.51±0.06)、(2.99± 0.23)μmol/(m2·s),酸雨各处理的土壤呼吸季节变化规律显著.由于森林植被生长期季节变化明显,将其分为非生长季1(2~4月)、生长季(5~10月)、非生长季2(11月~次年1月)3个阶段.配对t检验分析各阶段土壤呼吸速率的结果表明,在非生长季1,模拟酸雨未抑制土壤呼吸作用,T1和T2酸雨处理反而促进了土壤呼吸作用;在生长季,高强度模拟酸雨T3显著抑制了土壤呼吸作用;在非生长季2,也出现了模拟酸雨促进土壤呼吸作用的现象;对于整个观测阶段而言,低强度模拟酸雨处理未显著改变北亚热带天然次生林的土壤呼吸,仅高强度模拟酸雨T3显著抑制了土壤呼吸作用.不同酸雨强度处理下的土壤呼吸速率与土壤温度的指数回归关系均达显著水平(P<0.01),CK、T1、T2、T3处理的Q10值分别为3.04,2.73,2.83,2.51,模拟酸雨处理降低了北亚热带天然次生林土壤呼吸的温度敏感性.     

三峡库区典型林分土壤呼吸及其组分对模拟酸雨的响应

为研究酸雨对森林土壤呼吸的影响,于2016年1月～2017年4月在重庆缙云山三峡库区针阔混交林内选取3块样地,设置了断根与不断根两组处理,每组处理设置pH为4. 5(对照)、4. 0、3. 25和2. 5共4个梯度的模拟酸雨处理.试验观测模拟酸雨下土壤总呼吸与异养呼吸变化特征及土壤温度、土壤湿度,同时采集土样,研究土壤pH、碳氮比及细根生物量对土壤呼吸的影响.结果表明,土壤总呼吸与异养呼吸均表现出了季节变异趋势.不断根样方的CK、T4. 0、T3. 25和T2. 5处理的年均土壤呼吸速率分别为1. 89、1. 88、1. 75和1. 74μmol·(m~2·s)~(-1),断根样方的RCCK、RCT4. 0、RCT3. 25和RCT2. 5处理的年均土壤呼吸速率分别为1. 37、1. 32、1. 19和1. 08μmol·(m~2·s)~(-1).季度平均土壤总呼吸与异养呼吸在2016年7月前差异不显著(P 0. 05),2016年10月后差异均显著(P 0. 01)并呈现对照 pH4. 0 pH3. 25 pH2. 5. 2016年的累积土壤呼吸量T4. 0、T3. 25和T2. 5处理相比对照分别降低3. 89%、9. 64%和11. 24%,RCT4. 0、RCT3. 25和RCT2. 5处理相比对照分别降低6. 79%、13. 23%和25. 56%.与对照相比,模拟酸雨处理降低了异养呼吸占比,降低程度随着酸雨pH增加而加强,说明了酸雨对于异养呼吸的抑制超过了自养呼吸.模拟酸雨处理虽然增加了土壤呼吸的温度敏感性,但是对土壤温度与湿度无显著影响(P 0. 05); 2016年10月之后相比对照模拟酸雨处理显著增加了土壤碳氮比、降低了细根生物量.土壤呼吸与细根生物量有显著正相关关系,与土壤碳氮比有显著的负相关关系.土壤温度与水分对模拟酸雨下土壤呼吸的差异贡献不大,细根生物量与碳氮比是酸雨处理下呼吸差异的主要影响因素.     

中国西南酸雨区降水化学特征研究进展

西南酸雨区为我国主要酸雨沉降区,且是全球三大喀斯特集中分布区之一.本文将该区9个地点的降雨资料进行了总结、整理和分析,数据包括pH值和主离子成分(Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、Ca~(2+)、NH_4~+、Mg~(2+)、K~+、Na~+).该地区降雨中的主要阴离子为SO_4~(2-)和NO_3~-,主要阳离子为Ca~(2+)和NH_4~+.与我国其它地区相比,其酸性离子、碱性离子和总离子浓度均普遍高于东南地区、而低于我国北方地区.西南酸雨区主要以pH值为4.5~5.6的弱酸性降雨为主,占总降雨频次的58%左右.根据酸、碱性离子的相关性、中和因子等分析结果,该区雨水中的酸性物质可能受到了碱性离子的中和作用,其中起主要中和作用的离子为Ca~(2+)和NH_4~+.将该区雨水pH值和酸、碱性离子浓度与我国其它地区进行对比研究发现,西南酸雨区降雨受到的中和作用要强于东南地区,但弱于北方地区的降雨.通过对西南酸雨区降雨中主要离子来源的分析和估算,降雨中的酸性离子SO_4~(2-)和NO_3~-主要来自于人为污染;99.7%的Ca~(2+)和84.0%的Mg~(2+)为陆源贡献,这可能与西南地区碳酸盐岩广泛分布有关.     

模拟酸雨对次生林土壤呼吸及异养呼吸的影响

为研究模拟酸雨对次生林土壤呼吸及异养呼吸的影响,进行野外定位试验.设置裂区试验,分4个区组,每个区组中主区为不断根和挖沟断根小区,每个主区内设置对照(CK)、pH 4.0(A1)、pH 3.0(A2)、pH 2.0(A3)共4个模拟酸雨处理水平.观测不断根小区的土壤呼吸和断根小区的异养呼吸,同时观测土壤温度、土壤湿度.结果表明,在不断根小区,CK、A1、A2、A3处理的土壤呼吸均表现出明显的季节变异趋势;与不断根小区类似,断根小区的异养呼吸也具有明显的季节变异趋势.断根小区的异养呼吸明显低于不断根小区的土壤呼吸.CK、A1、A2、A3处理的年平均土壤呼吸速率分别为(2.47±0.31)、(2.52±0.22)、(2.38±0.17)、(2.43±0.22)μmol·(m~2·s)~(-1);断根小区CK、A1、A2、A3处理的年平均异养呼吸速率分别为(1.55±0.10)、(1.65±0.22)、(1.77±0.08)、(1.78±0.27)μmol·(m~2·s)~(-1).单因素方差分析表明,不断根小区不同模拟酸雨处理之间的土壤呼吸速率以及断根小区不同模拟酸雨处理的异养呼吸速率均无显著差异.回归分析表明,不断根小区的土壤呼吸与断根小区的异养呼吸之间存在极显著(P0.001)的正比例函数关系,模拟酸雨的添加降低了土壤呼吸与异养呼吸之比.土壤温度是决定不断根小区土壤呼吸和断根小区异养呼吸季节变异的最主要的因素,而土壤湿度对土壤呼吸和异养呼吸的季节变异无显著的影响.     

三峡库区典型林分土壤呼吸及其组分对模拟酸雨的响应

为研究酸雨对森林土壤呼吸的影响,于2016年1月~2017年4月在重庆缙云山三峡库区针阔混交林内选取3块样地,设置了断根与不断根两组处理,每组处理设置p H为4.5(对照)、4.0、3.25和2.5共4个梯度的模拟酸雨处理。试验观测模拟酸雨下土壤总呼吸与异养呼吸变化特征及土壤温度、土壤湿度,同时采集土样,研究土壤p H、碳氮比及细根生物量对土壤呼吸的影响。结果表明,土壤总呼吸与异养呼吸均表现出了季节变异趋势。不断根样方的CK、T4.0、T3.25和T2.5处理的年均土壤呼吸速率分别为1.89、1.88、1.75和1.74μmol·(m2·s)-1,断根样方的RCCK、RCT4.0、RCT3.25和RCT2.5处理的年均土壤呼吸速率分别为1.37、1.32、1.19和1.08μmol·(m2·s)-1。季度平均土壤总呼吸与异养呼吸在2016年7月前差异不显著(P0.05),2016年10月后差异均显著(P0.01)并呈现对照p H4.0p H3.25p H2.5。2016年的累积土壤呼吸量T4.0、T3.25和T2.5处理相比对照分别降低3.89%、9.64%和11.24%,RCT4.0、RCT3.25和RCT2.5处理相比对照分别降低6.79%、13.23%和25.56%。与对照相比,模拟酸雨处理降低了异养呼吸占比,降低程度随着酸雨p H增加而加强,说明了酸雨对于异养呼吸的抑制超过了自养呼吸。模拟酸雨处理虽然增加了土壤呼吸的温度敏感性,但是对土壤温度与湿度无显著影响(P0.05);2016年10月之后相比对照模拟酸雨处理显著增加了土壤碳氮比、降低了细根生物量。土壤呼吸与细根生物量有显著正相关关系,与土壤碳氮比有显著的负相关关系。土壤温度与水分对模拟酸雨下土壤呼吸的差异贡献不大,细根生物量与碳氮比是酸雨处理下呼吸差异的主要影响因素。     

重庆地区云水化学特性年际变化

重庆地区云水、雨水取样和化学分析结果表明,1989年与1985年相比较,市区雨水酸度变化不大,郊区(白市驿)雨水酸度略有增加;全地区云水酸度变化很大,1985年pH为6.15,1989年pH为4.56.化学组分分析表明,云雨水酸度增加,主要是水中酸性离子(SO_4~(2-),NO_3~-)浓度增加,碱性离子浓度减少造成的,并与大气质量变化,即SO_2浓度增加和飘尘量减少相对应.     

黄土区农田和草地生态系统土壤呼吸差异及其影响因素

明确土地利用方式变化对土壤呼吸速率的影响,对预测黄土区退耕还草条件下的土壤碳循环变化具有重要的意义.于2010年7月～2011年12月,利用Li-8100系统(Li-COR,Lincoln,NE,USA)监测黄土高原沟壑区塬坡上相邻农田和草地的土壤呼吸速率,用以验证不同土地利用方式是否导致土壤呼吸速率的变化.结果发现,土地利用方式的改变导致了土壤呼吸速率的显著(P<0.05)变化,试验期间草地平均土壤呼吸速率[1.67μmol·(m2.s)-1]较相邻农田[1.35μmol·(m2.s)-1]提高24%(P<0.05),累积土壤呼吸草地(856 g·m-2)较农田(694 g·m-2)提高了23%(P<0.05).农田与草地的土壤温度差异显著,草地平均土壤温度(14.9℃)较农田(12.4℃)高2.5℃(P<0.05).农田和草地生态系统土壤温度与土壤呼吸均呈显著的指数关系(P<0.000 1).但农田和草地生态系统中土壤呼吸对温度响应存在本质差异(α=0.05),农田土壤呼吸的Q10(2.30)高于草地(1.74).土壤温度能够很好地解释农田和草地生态系统之间土壤呼吸的差异.     

保护性耕作下小麦田土壤呼吸及碳平衡研究

为了研究小麦农田生态系统土壤碳排放与作物碳蓄积特征,采用LI6400-09在重庆北碚西南大学教学试验农场对平作(T)、垄作(R)、平作+覆盖(TS)、垄作+覆盖(RS)这4种处理下的西南紫色土丘陵区小麦/玉米/大豆套作体系中小麦生长季节的土壤呼吸及植株生长动态进行了观测.利用根系生物量外推法(root biomass regression,RBR)和根排除法(root exclusion,RE)这2种方法比较分析根系呼吸对土壤总呼吸的贡献,并估算小麦农田碳收支状况.结果表明,土壤呼吸介于0.62~2.91μmol·(m2·s)-1,平均值为1.71μmol·(m2·s)-1.T、R、TS、RS各处理日均土壤呼吸速率分别为1.29、1.59、1.99、1.96μmol·(m2·s)-1,表现为T相似文献   

近30a江西省农田土壤pH时空变化及其与酸雨和施肥量间关系

论文以1979—1986年(以下简称1980S)江西省第二次土壤普查时期和2005—2012年(以下简称2010S)江西省测土配方施肥阶段这两个时期的pH数据成果为基础,运用ArcGIS对比分析30 a间江西省农田土壤pH的时空变化。结果表明:江西省农田土壤pH总体呈酸化趋势,2010S江西省农田土壤pH平均值为5.24,较30 a前的5.77下降了0.53;全省酸化趋向西南,其中酸化最突出的地区为赣州市,其次是鄱阳湖周边,特别是南昌市、鹰潭市,pH降幅较大;赣北局部地区农田土壤pH有所上升。定量分析氮施用量与酸雨对农田土壤酸化的影响,结果显示:氮施用量、酸雨强度的差异和农田土壤酸化程度在空间上存在一定的相关性,长期过量施用氮肥是江西省农田土壤酸化的主要原因,地区土壤pH酸化程度同氮肥施用量呈显著正相关,且在30 a间,施肥量每增加50 kg/hm~2,农田土壤pH下降0.26个单位;地区土壤pH酸化程度同酸雨pH值呈显著负相关,且随着酸雨pH值越低,农田土壤酸化速率越快。     

臭氧浓度升高对冬小麦田土壤呼吸、硝化和反硝化作用的影响

为研究臭氧浓度升高对农田土壤呼吸、硝化和反硝化作用的影响,采用开顶箱(OTC)法设置3个臭氧浓度处理,分别为对照CK、T1(100 nL.L-1臭氧)和T2(150 nL.L-1臭氧).以便携式土壤CO2通量观测仪测定不同臭氧浓度处理下的冬小麦田土壤呼吸速率,并采用气压过程分离(BaPS)法测定不同处理的土壤CO2产生速率、硝化速率和反硝化速率.结果表明,在本实验阶段内,CK、T1、T2处理的土壤呼吸速率之间无显著差异(p0.05),其平均土壤呼吸速率分别为(5.36±0.72)、(5.08±0.04)、(4.94±0.18)μmol.(m2.s)-1.CK和T2处理的硝化速率和反硝化速率也均无显著差异(p0.05).不同臭氧浓度处理下的土壤呼吸速率与土壤温度的指数回归关系均达显著水平(p0.05),CK、T1和T2处理的土壤呼吸的Q10值分别为1.72、1.58和1.51.Pearson相关分析结果表明,CK处理中土壤硝化速率与反硝化速率和土壤含水量之间均存在显著相关关系(p0.05),其相关系数分别为0.828和0.890;T2处理中硝化速率与土壤含水量之间存在显著相关关系(p0.05),其相关系数为0.772.本研究表明,臭氧浓度升高未显著改变冬小麦田土壤呼吸、硝化和反硝化速率,但臭氧浓度升高显著降低了土壤呼吸的温度敏感性.     

上海金山区酸雨分布特征及降水酸度主控因子探讨

依据上海金山区2006-2010年降水监测数据,分析了该地区降水pH年均值、酸度及酸雨频率的分布特征,并对降水化学组成及各离子间的相关性进行了分析。结果表明,2006-2010年金山区降水的酸化及酸化频率较高,pH均值为4.24,酸雨频率为86.4%。降水主要离子为SO42-、NO3-、NH4+、Ca2+和Na+,上述5种离子占降水离子总浓度的87.8%,主要酸性离子SO42-、NO3-与阳离子NH4+、Ca2+和Mg2+均具有较高相关性。通过对降水酸度主控因子的探讨发现,主要致酸物质为SO42-,但NO3-对降水酸度的影响越来越大,碱性物质中和作用中起主导地位的是NH4+,雨水酸化的最主要来源为人为污染源。     

广州地区雨水化学组成与雨水酸度主控因子研究

采集了广州地区2003-10～2004-09的雨水样品,通过对雨水样品的pH值、主要阴阳离子组成和可溶性有机碳(DOC)的测定,分析了广州地区酸雨的现状以及影响雨水酸度的主要因素等.结果表明,在观测期间,广州地区酸雨频率高达85%;雨水的主要离子组成为NH₄⁺、SO₄^2-、NO₃^-、Ca²⁺、Cl^-和Na⁺,而DOC约占总化学组成的24.0%;雨水酸度的主要控制离子还是SO₄^2-,但NO₃^-对雨水酸度的影响越来越大;同时,水溶性有机酸对雨水酸度的贡献也很明显.另外,来自扬尘中高浓度的碱性含钙化合物也对雨水酸度有明显的中和作用.     

近2年上海市夏季降水地球化学特征研究

在连续监测采样分析基础上运用相关性分析、主成分分析、海盐示踪法和HYSPLIT模型,分析了上海市2008年和2009年夏季降水主要成分的化学特征、来源及酸性降水的成因.近2年夏季降水中,pH平均值分别为4.72和4.68,酸雨频率分别为53.30%和63.30%;离子浓度的大小顺序为SO24-NH 4+NO 3-Cl-Ca2+Na+Mg2+K+,其中SO42-、NH 4+、NO 3-等二次组分在降水中占有较高比例,三者之和分别占降水中离子总量的55.01%和65.97%,表明上海市大气环境中二次污染比较突出;SO42-/NO 3-的当量比分别为3.19和2.13,表明该市夏季酸性降水类型为硫酸和硝酸复合型;可溶性有机碳(DOC)含量变化范围为1.36～10.69 mg/L,平均含量为2.44 mg/L;NH 4+同SO24-(r=0.81)、NO 3-(r=0.58)的相关性分别大于Ca2+同SO24-(r=0.72)、NO 3-(r=0.57)的相关性,且NH 4+/Ca2+的当量比分别为1.31和2.49,说明NH 4+对夏季降水酸性的中和作用大于Ca2+;夏季降水中,SO42-、NH 4+、NO 3-、K+、Ca2+主要是陆源物质输入,Mg2+、Cl-两者海、陆源物质都有贡献且陆源贡献大于海源.后向轨迹分析表明上海市夏季酸性降水不仅与局地污染源有关,还与来自其西南方向的远距离污染物质输入有关.     

大气颗粒物和降水化学特征的相互关系

分别于2007年在泰安市郊区和深圳市郊区采集了大气颗粒物并同时对降水进行了分级采样,通过降水过程中降水化学特征的变化和降水前后颗粒物浓度和化学组成的改变,讨论了云下冲刷过程中大气颗粒物对降水化学组分的贡献和降水对颗粒物的去除作用.泰安降水雨量加权pH为5.97,总可溶解离子浓度为1 187.96μeq.L-1,PM10的质量浓度为131.76μg/m3,PM2.5为103.84μg/m3.深圳降水雨量加权pH为4.72,总可溶解成分离子浓度为175.89μeq.L-1,PM10的质量浓度为56.66μg/m3,PM2.5为41.52μg/m3.泰安和深圳降水过程中pH和离子浓度都逐渐降低,冲刷过程主要是中和作用.泰安和深圳降水中Na+和Ca2+的去除效率较高,NH4+和NO3-去除效率较低.两地降水化学性质的差别取决于云水酸度、大气颗粒物性质和大气中酸碱性气体差别的共同作用.降水对大气颗粒物质量浓度、离子组分和元素组分都有显著清除作用.     

桂林市酸雨污染特征及防治对策研究

为促进桂林市酸雨污染防控,利用2013—2017年桂林市3个监测站点采集的共1 147个降雨样品,分析了降雨pH、电导率和水溶性离子成分,结合气态污染物的变化特征和气象因素影响分析,探讨了桂林市酸雨污染成因,并提出了桂林市酸雨污染防治对策建议.结果表明:①2013—2017年桂林市降雨的pH年均值范围为4.85~5.23.酸雨频率范围为42.5%~74.9%,2017年酸雨频率达74.9%.虽然近年来桂林市环境空气质量明显改善,但是酸雨污染却没有明显减轻,反而在2015年后出现恶化.降雨的离子组成中,SO₄2-和NO₃-是主要的阴离子成分,分别占总离子当量浓度的28.19%和10.82%;Ca2+和NH₄+是主要的阳离子成分,分别占总离子当量浓度的23.46%和17.64%.酸中和效应分析显示,Ca2+和NH₄+为降雨中主要的中和物质.②降雨中碱性离子当量浓度的降幅比酸性离子当量浓度的降幅大,这是导致桂林市近年酸雨恶化的重要因素;此外,来自西部和东南部方向的气流对应了较高的降雨酸度和总离子当量浓度,因此污染物的远距离传输对降雨酸度和离子当量浓度也有一定影响.研究显示,桂林市SO₂和NO_x排放的持续管控将有利于酸雨污染防治,但桂林市目前实施的削减大气粗颗粒物和NH₃排放的大气污染控制策略对于降雨酸度的影响还需要开展进一步评估.      

厦门地区酸沉降现状研究

在１９９２－１９９４年，厦门地区进行降水的连续监测，结果表明：厦门地区降水已呈酸性，其年均ｐＨ值范围为４．４８－５．０９，酸雨的频率为４６％－９２％；降水酸化季节性变化明显，四季的降水酸化程度顺序为春季〉冬季〉夏〉秋季降水中的主要阴离子为ＳＯ＾２－４，表明厦门地区的酸雨为硫酸型，其降水酸于逐年增加的趋势。     

基于GIS广西酸雨区域分布及变化特征分析

利用广西13个酸雨监测站2005—2009年监测资料,结合GIS空间分析功能,探索了广西酸雨的空间分布特征和变化规律,旨在为当地酸雨研究、预防预测和综合治理提供客观科学的理论依据。结果表明:广西酸雨主要分布在中北部地区,酸雨带呈西北-东南走向。酸雨强度最大的城市为河池、来宾和贺州,其降水平均pH值<4.8,酸雨出现频率最高的城市为河池,其发生频率>70%;酸雨强度最弱,出现频率最低的城市为北海和钦州,其降水平均pH值>6.0,发生频率<2%。     

日本关东冬季飘尘酸度及其对酸雨形成的影响

 利用微量酸碱滴定方法测定日本关东地区冬季高浓度飘尘的酸度，估算了飘尘对酸性降水的缓冲能力，并对飘尘水溶性离子组成进行了分析。结果发现：该地区飘尘的酸性很强，H⁺浓度在24neq/m³以上，是我国北方城市飘尘的几千倍，这表示该地区大气环境已严重酸化，可能是该地区酸雨形成的主要原因；飘尘的水溶性离子组成与我国飘尘截然不同，飘尘中cl^-浓度很高，SO₄^2-、NO₃^-的浓度也较高，说明飘尘主要来自人为源，NH₄⁺浓度则占全部阳离子80％以上，飘尘的这种组成也是非常特殊的。