模拟酸雨下土壤中铜、镉行为及急性毒性效应

本文论述模拟酸雨下红壤、黄棕壤和黑土中Cu、Cd行为及急性毒性效应.试验表明:(1)模拟酸雨对添加性土壤Cu、Cd的淋溶有一定的影响,随着降水酸度的增大,土壤中Cu、Cd的淋出量增加,但增加的程度与土壤类型、添加金属的浓度和种类有关,相同酸度下,红壤中Cu、Cd的淋出量远大于黄棕壤和黑土,淋出率随着沉降酸度而改变的程度也最显著,酸雨对黑土中Cu、Cd淋溶影响最小.Cd对酸雨淋溶的敏感性大于Cu.(2)模拟酸雨对土壤中Cu、Cd形态影响较为明显,随着酸雨pH的降低,黄棕壤和黑土中部分Cu、Cd形态明显地向着交换态转化,红壤中部分Cu、Cd形态明显地向着水溶态转化.(3)模拟酸雨对土壤中Cu、Cd的生物毒性影响很大,但这种影响同时又受土壤类型相当大的制约,红壤中毒性影响最大,黑土中毒性影响最小,表明三类土壤的抗酸能力顺序为黑土>黄棕壤>红壤.     

土壤酸沉降缓冲机制的探讨

选取南方主要酸沉降区土壤作模拟酸雨淋溶实验,分析在酸雨作用下各土壤盐基离子的淋溶特性,硅、铝元素的释放规律及淋出液的 pH值变化特点。在此基础上,对土壤酸沉降的缓冲机制进行了探讨。      

模拟酸雨对钝化剂修复镉污染土壤效果研究

采用土柱试验和盆栽试验方法,研究模拟酸雨淋溶和水淋溶1a期间,海泡石、生物炭和有机肥对四川(SC)和湖南(HN)镉(Cd)污染农田土壤稳定效果及小白菜富集Cd的影响.结果表明:与水淋溶相比,酸雨淋溶降低SC和HN土壤淋出液pH值,增加淋出液电导率(EC)、可溶性有机碳(DOC)和Cd含量,其中SC和HN土壤淋出液Cd含量增加幅度分别为48.85%~77.16%和50.92%~73.44%;而且酸雨淋溶降低两种土壤有机碳(SOC)含量,增加土壤Cd有效态含量(CaCl₂-Cd)和溶出量(TCLP-Cd),促进土壤Cd由残渣态向酸溶态转化,SC和HN土壤残渣态Cd含量平均降低3.61%和2.81%.无论是水淋溶还是酸雨淋溶,海泡石和生物炭均能显著降低两种土壤CaCl₂-Cd和TCLP-Cd含量(P<0.05),但有机肥仅对HN土壤Cd的固定效果显著.与水淋溶相比,酸雨淋溶后抑制小白菜的生长,促进小白菜对Cd的富集.添加海泡石和生物炭后两种土壤的小白菜产量显著增加(P<0.05),且小白菜可食部位Cd含量平均降低58.85%和43.08%.酸雨淋溶后SC土壤加海泡石和生物炭处理,小白菜可食部位Cd含量均满足国家安全食用标准(GB2762-2017) (Cd≤0.2mg/kg),HN土壤仅海泡石处理的小白菜可食部位Cd含量满足国家安全食用标准.本研究表明酸雨淋溶影响钝化剂对Cd的固定效果,进行污染土壤原位修复时要关注酸雨的影响,根据污染土壤性质选择合适的钝化剂.     

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.     

南方土壤酸沉降敏感性研究Ⅲ.Si释放与缓冲作用

研究了模拟酸雨淋溶过程中南方主要土壤硅释放量与缓冲机理。结果表明,土壤中存在两个缓冲体系,pH值高于3.0时,土壤以初级缓冲体系为主;pH值低于3.0,尤其是离子淋溶量高于或接近CEC值后,次级缓冲体系成为主要的质子缓冲源。淋溶液pH值的降低可加速矿物风化和Si的释放,从而促进土壤中Si的淋溶,但Si的淋溶同时受到吸附、沉淀与转化过程及土壤初始条件的影响。     

模拟酸雨对油菜大田土壤酸化及K，Na，Ca，Mg溶出的影响

在油菜大田栽培的自然生态环境条件下,通过喷淋和土柱淋溶试验,研究不同pH模拟酸雨对油菜大田土壤K,Na,Ca和Mg等盐基离子溶出的影响. 结果表明:酸雨喷淋和淋溶后油菜大田土壤和淋滤液的pH明显高于酸雨pH;酸雨pH<3.5时,土壤pH主要受酸雨酸度控制,酸雨胁迫起主要作用;酸雨pH>3.5时,土壤pH主要由土壤盐基量制约,缓冲起主要作用;随着喷淋次数和淋溶量的增加,通过缓冲作用可使油菜大田土壤生态环境有所恢复并趋向一致. K,Na,Ca和Mg的溶出量随酸雨pH,淋溶量和淋溶时间的增加而减小,随油菜群体生长量的增大而增大;4种元素中,Ca溶出量最大且变化最明显,相比之下酸雨对油菜大田中K,Na,Mg的释放影响较微弱.      

模拟酸雨对葡萄糖矿化作用和森林土壤某些理化特性的影响

研究酸雨影响,用森林土壤为样品,以100cm模拟酸雨(pH3.2与4.1)采用连续的5cm/小时或每隔一小时5cm的强度处理,每周三次,共作七周试验.模拟酸雨的主要效果表现在表层土壤,包括pH与葡萄糖矿化率的降低和交换性Al与总酸度的提高.在较酸的土壤上,酸度的影响是向下伸展的.~(14)C-葡萄糖矿化作用以1.5—54微克/克土浓度进行试验,试验土壤(pH4.4—7.1)中葡萄糖矿化作用是在pH3.2的酸雨连续处理时受到抑制,抑制的程度决定于土壤和葡萄糖的起始浓度.在一种土壤上用pH3.2的模拟酸雨间隙处理七周,减低了三个葡萄糖浓度的矿化率.这些数据说明酸雨对微生物活性具有明著的抑制作用.酸雨不是一个新的环境问题,它现在正影响着北欧和美国东北部的广大地区.酸雨不仅影响到水生生物群的变化,而且还有害于陆生生态体系,其表现为加速土壤中Ca与Mg的淋失.Shriner(1976)指出pH3.2的模拟酸雨能损害植物,但雨水达到这样的pH是不普遍的.酸雨在陆生生态体系微生物活性的影响上已有一些研究.Tamm等(1976)报导过H_2SO_4溶液能降低酸性土微生物呼出的CO_2数量.同时Grant(1979a.1979b)指出酸性土的异化活性已受到干SO_2沉积作用的抑制,当然这实际上是伴随着土壤pH降低的作用.本项研究打算采用不同起始pH值的酸雨,测定它们对土壤微生物异化活力的影响程度,包括指示有机碳矿化作用的葡萄糖氧化率,以及由酸雨引起的几种土壤特性的变化.本项研究是纽约地区阿迪龙达克流域酸雨综合性研究的一部分.     

模拟酸雨对土壤活性铝释出影响研究

采用室内动态淋溶方法研究了模拟酸兩对浙江省主要酸性土壤活性铝释出的影响。结果认为:酸雨对强酸性土壤活性铝的释出有一定的促进作用;当土壤酸化至pH为4.3时,才会导致活性铝迅速大量释出;促使土壤开始迅速大量释出活性铝的酸雨“临界淋溶量”与其酸度变化呈负相关,两者增减的倍比值基本相同。可利用此相关关系,对酸雨促进土壤活性铝释出的潜在影响进行定量化预测。     

西南酸雨地区土壤中铝溶出规律的探讨

本文介绍了实验室动态模拟结果,对西南地区酸性沉降引起的土壤铝淋溶过程予以探讨。通过计算机推算拟合,提出了预测土壤中铝淋溶容量计算法。运用正交实验法,研究了近似于天然的动态过程中影响铝淋溶的主要因素及各因素间的相关性。得到了当降雨pH<6.0时,酸性土或弱酸性土中铝溶量和时间呈指数关系,以及影响铝溶出因素主要是酸雨的pH值、土壤的缓冲能力和环境温度等结论。     

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.     

土壤-植物系统中模拟酸雨与Cd复合污染的短期环境效应--黄豆盆栽试验

通过盆栽实验,研究了在黄豆(Glycne max)的一个生长周期内,模拟酸雨与Cd复合污染对土壤基本性质的影响,模拟酸雨作用下土壤-植物系统中Cd的迁移转化规律以及模拟酸雨与Cd复合污染对黄豆生长与生理特性的影响,探讨了土壤-植物系统中这种复合污染的短期环境效应.结果表明,短期内模拟酸雨和Cd污染对土壤-植物系统都有致害作用,但Cd污染的效应大于模拟酸雨的效应,模拟酸雨与Cd复合污染环境效应大于这2种污染物的单因素效应,且表现出明显的协同作用.在本试验条件下,pH值为3.5的模拟酸雨和20 mg·kg-1Cd的处理组合对土壤-植物系统的危害最严重.尽管在短期内,协同作用仅在土壤交换态Cd含量、黄豆茎和根中的Cd含量这3项指标上得到一定程度的体现,但这种复合污染的化学机制和环境效应值得关注,这2种污染物长时期共同作用对土壤-植物系统的影响也值得深入研究.     

模拟酸雨对不同pH值土壤农田系统暗呼吸的影响

为研究酸雨对不同pH值土壤农田系统呼吸的影响,选择酸性(pH 5.48)、中性(pH 6.70)、碱性(pH 8.18)水稻土,以冬小麦为实验对象在2005~2007年期间进行了盆栽实验.种植期间利用雨水T1(pH 6.0)、T2(离子浓度为T1的2倍,pH 6.0)、T3(离子浓度为T1的2倍,pH 4.4)进行喷淋,并采用静态暗箱-气相色谱技术测定农田系统暗呼吸速率.结果表明,酸雨通过影响农作物的呼吸过程而对农田系统暗呼吸产生影响,且农田系统可适应酸雨污染.2005~2006年,酸雨提高了碱性土壤(S3)农田系统平均暗呼吸速率,S3T3分别比S3T1、S3T2高23.6%2、7.6%(p<0.05),但对酸性土壤(S1)和中性土壤(S2)农田系统平均暗呼吸速率无显著影响(p>0.05).在3~4月,雨水离子浓度升高可促进酸性土壤农田系统暗呼吸,雨水pH值降低可抑制酸性土壤农田系统暗呼吸.结果证实,在酸雨对农田系统暗呼吸影响过程中,土壤酸碱性、农作物发挥了重要作用.     

酸雨对红色石灰土壤中Ca2+迁移及岩溶土壤生态系统的影响

为探讨酸雨对粤北岩溶区岩溶土壤中Ca迁移和流失的影响,选择酸雨频率和酸雨程度较高的我国广东省佛山市,开展自然降雨对红色石灰土壤中Ca2+的流失影响试验,于2011—2013年共收集到61次有效降雨产生的渗漏液,分析渗漏液中ρ(Ca2+)的变化情况,并间隔0.5 a左右测定供试土壤中的w(水溶性Ca)和w(TCa)(TCa为全钙),将试验3 a后供试土壤的w(有机质)、w(TN)、pH与供试源地土壤进行比较. 结果表明:①单位降雨造成的红色石灰土壤中Ca2+流失量与渗漏液中ρ(Ca2+)呈极显著正相关,与降雨量、渗漏液pH均呈正相关,而与雨水pH呈负相关,但不显著;单位降雨造成的土壤Ca2+净流失量达到2.16×10-5 g/(mm·kg),61次有效降雨造成的Ca2+净流失总量为0.05 g/kg. ②与蒸馏水及石灰岩采样点所在的坡麓洼地积水比较,酸雨明显增加了红色石灰土壤Ca2+流失量,但其影响因素复杂. pH为4.50~<5.65的轻度酸雨造成的土壤Ca2+流失量最大,其次是pH为5.65~6.29的非酸雨和pH<4.50的重度酸雨. ③降雨使石灰土壤中的w(TCa)呈持续减少趋势,2011—2013年供试石灰土壤中w(水溶性Ca)减少量为0.36 g/kg,并且呈明显的由上至下的减少迁移过程. ④与供试源地土壤相比,历经3 a酸雨淋溶的红色石灰土壤的w(有机质)和w(TN)均极显著增加,表层pH也极显著升高,意味着酸雨加速了土壤的分解转化,存在潜在的养分流失风险. 研究显示,酸雨不仅造成石灰土壤中Ca2+的加速流失和迁移,也加速了土壤中各类养分的分解转化,同时还会对岩溶地形、岩溶植物、流域水环境产生潜在或直接的影响.      

Effects of simulated acid rain on root growth of Cunninghamia lanceolata and Schima superba saplings planted in acidified soil

Results from pot culture (with one-year old Cunninghamia lanceolata and Schima superba) are described. It was found that the biomass production and elongation of C. lanceolata was seriously inhibited at pH 2.0 rain, but for S. superba, was not affected markedly. When pH values of experimental rain were higher than 2.0, the root growth of both species was not adversely affected. Aluminium had already accumulated to some degrees in the roots of both trees, and started to affect the root growth of C. lanceolata at pH 2.0 rain. The soil chemistry was also examined. Increased acidity of experimental rain increased the leaching of Ca and Mg. The Al/Ca mol ratio increased from 0.3 to 0.9 in top soil, and in rhizosphere to 1.5 when the pH values of simulated acid rain were 4.5 to 2.0. In this experiment, NO3- fertilization effect was discovered.     

南方土壤酸沉降敏感性研究Ⅶ——盐基淋溶与缓冲机理

研究了模拟酸雨对我国南方主要土壤类型盐基离子淋溶的影响,结果表明,ＰＨ低于３．０或３．５时,盐基离子淋溶总量明显增加,但ＰＨ高于３．５时,则影响不明显。     

模拟酸雨对太湖地区土壤-植物系统中铜的化学行为的影响

以太湖地区两种典型的水稻土（乌泥土和白土）为供试土壤，在盆栽条件下种植多年生黑麦草，并配制不同pH值的模拟酸雨浇灌。通过多次刈割鲜草，研究模拟酸雨对土壤－植物系统中铜的化学行为的影响。结果表明：对植物体内铜含量的影响是模拟酸雨和“稀释效应”两种影响综合作用的结果。试验初期，表现为处理黑麦草体内铜含量低于对照；随收割茬次的增加，表现出随处理pH的降低，黑麦草体内铜含量的增加，且对缓冲能力弱的白土影响强度大于缓冲能力较强的乌泥土；对土壤pH有明显影响，随模拟酸雨作用时间增长，土壤pH下降，其降幅随处理pH的降低而增大；模拟酸雨主要影响交换态铜，表现为随处理pH的降低交换态铜的分配系数增高，在处理pH＝3．0时影响到碳酸盐结合态铜，只有强酸化条件下（处理pH＝2．0）才影响到铁锰氧化物结合态铜，对有机物结合态及残渣态铜几乎无影响。     

酸性降水和SO2复合污染对几种蔬菜影响的研究

应用开顶式熏气装置,以油菜、白菜、波菜、青茭和蕃茄为材料,分别暴露于模拟酸性降水(pH2.8~5.6)单一污染和模拟酸性降水与SO₂复合污染的环境,测定其生理代谢、生长和产量的反应。结果指出:酸性降水和SO₂复合处理对叶绿素含量,光合强度,叶片K+外渗,叶片含糖量和相对生长速率的影响大于单独酸性降水和SO₂处理,五种蔬菜在酸性降水(pH5.6~2.8)和SO₂(0.1ppm)复合处理下,减产6.0%~29.0%,表现为协同效应,比酸性降水和SO₂单独处理的危害更大。      

模拟酸雨对毛竹阔叶林过渡带土壤真菌结构及其多样性的影响

为探究酸雨对毛竹扩张形成的竹阔混交林土壤真菌群落的影响程度,于2017～2018年在浙江省杭州临安天目山国家级自然保护区开展酸雨模拟实验,选取T1(pH=4.0)和T2(pH=2.5)两个模拟酸雨梯度,并以CK(pH=5.5)对照,利用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析不同强度酸雨胁迫下,土壤真菌群落多样性变化及影响因素.结果表明与对照相比,T1处理显著提高了真菌群落的OTU数量、Chao1指数和Ace指数(P0.05).竹阔混交林土壤主要由13个门类群的菌群组成,优势菌群包括子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)和毛霉门(Mucoromycota).主坐标(PCoA)分析和相似性检验结果表明模拟酸雨改变了土壤真菌结构.Bifiguratu属、Geminibasidium属、Purpureocillium属和Oidiodendron属相对丰度变化显著,可作为酸雨胁迫下土壤真菌群落结构变化的指示种.冗余分析(RDA)和相关性分析表明,土壤pH和全氮对土壤真菌群落结构影响显著(P0.05).综上所述,酸雨提高了真菌群落多样性指数,改变土壤真菌群落结构.该研究结果有助于了解森林生态系统中的真菌群落,以及土壤真菌作为影响因子在预测环境变异中的作用.