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.实验结果显示:①pH值5.0和4.0的模拟酸雨基本不会影响供试树种冠层叶片的光合作用;pH值3.0的模拟酸雨使小果红椿、枫树冠层叶片的净光合作用速率不同程度地升高,升高率为11.03%和0.62%,其他树种效果不明显;②pH值2.0的模拟酸雨使供试树种冠层叶片的净光合作用速率降低,其中小果红椿、枫树、白栗和香叶树尤为明显,降低率为28.32%、30.32%、12.21%和11.37%;pH值2.0的模拟酸雨使小果红椿叶片出现可见直接伤害,叶缘和脉间出现黄白色斑点,有穿孔,其他树种未发现可见直接伤害症状.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.     

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酸雨模拟实验,并进行天然降雨连续监测,采集马尾松、灌丛冠层穿透雨,结果表明:①研究区降雨中主要阳离子浓度依次为NH4+Ca2+K+Na+Mg2+,降雨pH值大于6.0时,降雨中NH4+含量降低,Ca2+占优势;降雨中主要阴离子浓度依次为SO42-NO3-Cl-;冠层穿透雨与降雨相比,Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、NO3-、SO42-和有机酸富集,特别是K+、Ca2+、SO42-和有机酸富集倍数最大.②森林冠层对酸雨的缓冲作用体现在酸雨中H+与树叶组织中的盐基阳离子发生交换反应,淋出K+、Mg2+、Ca2+等阳离子,减少了酸雨中H+含量.Na+相对惰性,在降雨和穿透雨中的含量变化不大;K+、Mg2+、Ca2+的淋出是冠层缓冲降雨酸度的主要原因,其中K+和Ca2+作用最突出,其次是Mg2+.③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4.0pH6.0的降雨,马尾松林冠层使降雨更加酸化,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为针阔混交林灌丛马尾松林;对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4.0～6.0范围内.     

土壤酸化-植被生产力空间信息模型构建及贵州典型森林对酸沉降的生态效应响应

将遥感数据驱动的土壤水平衡模型、植被生产力光能利用率模型与基于过程的土壤酸化模型、营养元素循环模型相耦合,建立森林土壤酸化-植被生产力空间信息模型,定量表达土壤和土壤水离子浓度、植被生产力、营养元素循环空间分异.将模型模块化,耦合于自主开发的EcoHAT系统(Ecohydrolgy Assessment Tools),并以贵州典型森林群落为研究对象,运用模型对群落土壤化学性质、植被生产力和营养元素生物循环的关键过程的时空演变模式进行了模拟和研究,与实验数据进行验证,取得良好的效果.运用情景设定的方式,定量模拟研究区酸雨的强度变化导致土壤中植被可吸收的盐基离子变化,以及对森林植被净第一性生产力(NPP)的间接影响.