酸雨脅迫下樟樹林降水中無機(jī)陰離子變化特征

易浩宇，閆文德,3,*，梁小翠,3，歐陽(yáng)碩龍，歐陽(yáng)澤怡，郭 津，何 丹

(1. 中南林業(yè)科技大學(xué)，長(zhǎng)沙 410004; 2. 南方林業(yè)生態(tài)應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410004；3. 城市森林生態(tài)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 長(zhǎng)沙 410004； 4. 湖南省林業(yè)科學(xué)院，長(zhǎng)沙 410004)

酸雨脅迫下樟樹林降水中無機(jī)陰離子變化特征

易浩宇1,2，閆文德1,2,3,*，梁小翠1,2,3，歐陽(yáng)碩龍4，歐陽(yáng)澤怡1,2，郭 津1,2，何 丹1,2

(1. 中南林業(yè)科技大學(xué)，長(zhǎng)沙 410004; 2. 南方林業(yè)生態(tài)應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410004；3. 城市森林生態(tài)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 長(zhǎng)沙 410004； 4. 湖南省林業(yè)科學(xué)院，長(zhǎng)沙 410004)

樟樹; 無機(jī)陰離子; 穿透水; 樹干莖流; 地表徑流

近年來，世界已出現(xiàn)了第三大酸雨區(qū)，該地區(qū)包括我國(guó)長(zhǎng)江以南廣大地區(qū)、臺(tái)灣島、日本列島、朝鮮列島，其中中國(guó)地區(qū)的酸雨面積最大、酸性最強(qiáng)，酸雨地區(qū)占到中國(guó)國(guó)土面積的30%。酸雨對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)以及水生生態(tài)系統(tǒng)的影響已越來越嚴(yán)重，引起了國(guó)內(nèi)外高度關(guān)注[1- 7]。酸雨對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)危害巨大，能加速森林衰退，對(duì)樹高以及樹木材積生長(zhǎng)有抑制作用，還能引起土壤性質(zhì)的一系列變化，使重金屬活化，從而抑制土壤中微生物的活性，使其數(shù)量減少，導(dǎo)致土壤貧痔化，如酸化的土壤能夠使Ca大量流失，又使固態(tài)的Al溶解釋放出來，當(dāng)土壤溶液中Al含量上升和Ca含量減少到一定極限時(shí)，能夠抑制植物的生長(zhǎng)。酸雨可使?jié)竦厝绾恿鳌⒑吹人峄?，促進(jìn)底泥中重金屬Al等溶解并進(jìn)入水環(huán)境中毒害生物、污染飲用水源。不僅如此，酸雨還會(huì)損害文物古跡，腐蝕、侵蝕建筑物等。

1 研究地概況與研究方法

1.1 研究地概況

試驗(yàn)地設(shè)在中南林業(yè)科技大學(xué)內(nèi)部的城市森林生態(tài)研究站，中南林業(yè)科技大學(xué)位于長(zhǎng)沙市市內(nèi)，地理位置為111°54′—114°15′E，27°51′—28°40′N，海拔50—200m，屬典型的亞熱帶濕潤(rùn)氣候，年均降水量1361.6 mm，集中于4—7月，約占全年降水的45%，年相對(duì)濕度為80%，年平均氣溫17.4 ℃，本試驗(yàn)區(qū)地層古老，母巖以第四紀(jì)紅壤為主，風(fēng)化程度比較深，土壤為森林紅壤，呈酸性。試驗(yàn)林林分是1984年人工營(yíng)造的以樟樹(占林地樹種面積的85%)為優(yōu)勢(shì)種(與其它樹種一起種植)的混合林，主要植物為常綠樹種，生長(zhǎng)有莽草(Illiciumlanceolautum)、木蓮(Manglietiafordiana)、凹葉冬青(IlexchampioniiLoes)、格藥柃(EuryamuricataDunn)、濕地松(Slashpine)、楓香(Liquidambarformosana)、杜仲(Eucommiaulmoides)、醉香含笑(MicheliamacclureiDandy)、桂花(Osmanthusfragrans)等喬木樹種。造林前進(jìn)行了平梯整地，造林后處于半自然狀態(tài)，現(xiàn)郁閉度為0.7—0.8。林下植物主要有女貞(Ligustrumlucidum)、小葉女貞(Ligustrumquihoui)、鳳尾蕨(PterismultifidaPoir)、菝葜(Smilaxchina)、山胡椒(Linderaglauca)、油茶(CamelliaoleiferaAbel)、木莓(FructusRubi)、大葉黃楊(BuxusmegistopHylla Levl)、南蛇藤(CelastrusorbiculatusThunb)、滿樹星(IlexaculcolataNakai)、鐵芒萁(Dicranopterisdichotoma)等。

1.2 研究方法

1.2.1 林外降水測(cè)定

將標(biāo)準(zhǔn)雨量接收器放置于林內(nèi)觀測(cè)塔塔頂，接收林冠以上的大氣降水。為避免污染物、昆蟲等，于漏斗口處布置一層精制網(wǎng)狀塑料紗布，進(jìn)行過濾，并對(duì)紗布定時(shí)清洗。為防止藻類生長(zhǎng)及保持雨量器清潔，每次水樣收集完成后，用去離子水對(duì)雨量接收器進(jìn)行沖洗。

1.2.2 林內(nèi)穿透水的測(cè)定

根據(jù)林內(nèi)林分的分布，選出林分分布均勻、林冠枝葉結(jié)構(gòu)能夠代表樹冠平均的位置3處，每處選出1株與標(biāo)準(zhǔn)木相接近的樟樹，樟樹下方沿等高線選出3個(gè)具有代表性的采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)為樹冠投影半徑的0.6—0.65倍的位置，將雨量接收器放置于各采樣點(diǎn)[14]。

1.2.3 樹干莖流的測(cè)定

根據(jù)試驗(yàn)林分樹高、林木密度、冠型結(jié)構(gòu)及樹干分枝角度等綜合狀況對(duì)觀測(cè)樣樹進(jìn)行選擇。并按林木徑階分級(jí)挑選出觀測(cè)樣樹，每個(gè)徑級(jí)選擇3株，每株樣樹用直徑為2 cm沿中縫剖開的PVC軟管由胸徑處從上往下螺旋狀纏繞于樹干上，用結(jié)構(gòu)玻璃膠粘牢，基部放置玻璃集水器收集樹干莖流[14]。

1.2.4 地表徑流的測(cè)定

林內(nèi)設(shè)置有20 m×5 m的徑流場(chǎng)2處，平均坡度為25°，把徑流場(chǎng)四周砌成10 cm高混凝土圍墻，并在徑流場(chǎng)出口處設(shè)置測(cè)流堰，分別測(cè)定收集地表徑流[15]。

1.2.5 采樣時(shí)間及分析方法

根據(jù)降雨性質(zhì)、天氣情況及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，分別于2012年11、12月、2013年1月、2月、3月、4月進(jìn)行取樣，共計(jì)取水24次，其中穿透水、樹干莖流、地表徑流一一對(duì)應(yīng)的降水次數(shù)為20次。每次取樣后，立即對(duì)水樣進(jìn)行pH測(cè)定，并對(duì)過濾處理后的樣品通過離子色譜儀ICS- 900進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采用SPSS、Excel程序進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 林外降水中無機(jī)陰離子含量

表1 林外降水無機(jī)陰離子含量

括號(hào)內(nèi)數(shù)值為變異系數(shù)

2.2 林冠層中穿透水無機(jī)陰離子含量

表2 樟樹林穿透水無機(jī)陰離子含量

2.3 樹干莖流中無機(jī)陰離子含量

表3 樹干莖流無機(jī)陰離子含量

2.4 地表徑流中無機(jī)陰離子含量

表4 地表徑流無機(jī)陰離子含量

2.5 降水中淋溶系數(shù)

淋溶系數(shù)的計(jì)算公式為：

表5 降雨凈淋溶離子含量和淋溶系數(shù)

3 結(jié)論與討論

3.1 不同城市大氣降水中化學(xué)性質(zhì)特征

表6 長(zhǎng)沙市大氣環(huán)境中SO2、NO2含量

*數(shù)據(jù)來源于長(zhǎng)沙市環(huán)保局

3.2 穿透水、樹干莖流養(yǎng)分特征及其與大氣降水的聯(lián)系

表7 大氣降水陰離子與穿透水、樹干莖流同種陰離子相關(guān)關(guān)系

**在0.01水平上顯著相關(guān); *在0.05水平上顯著相關(guān)

3.3 地表徑流養(yǎng)分特征及其與穿透水、樹干莖流的聯(lián)系

表8 地表徑流陰離子與穿透水、樹干莖流同種陰離子、穿透水pH的相關(guān)關(guān)系

**在0.01水平上顯著相關(guān); *在0.05水平上顯著相關(guān)

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剛?cè)胄械臅r(shí)候我就發(fā)現(xiàn)，沒有必要融入進(jìn)去。我倒不如做個(gè)村子里搜集信息的人，或者是來自火星、對(duì)一切都充滿好奇的人。幸好，這世界上到處都是傾訴欲泛濫的人，他們都想把自己的故事告訴你，想把你不知道的東西告訴你。

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Variation of inorganic anions in precipitation in Cinnamomum cam forests

YI Haoyu1,2，YAN Wende1,2,3,*，LIANG Xiaocui1,2,3，OUYANG Shuolong4，OUYANG Zeyi1,2，GUO Jin1,2，HE Dan1,2

1CentralSouthUniversityofForestryandTechnology，Changsha410004，China2NationalEngineeringLaboratoryforAppliedTechnologyofForestry&EcologyinSouthChina，Changsha410004，China3KeyLaboratoryofUrbanForestEcologyofHunanProvince,Changsha410004,China4HunanAcademyofForestry,Changsha410004,China

camphor forest; inorganic anions; through-fall; stem-flow; surface runoff

國(guó)家林業(yè)行業(yè)公益性科研專項(xiàng)(201404316)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31070410)；湖南省自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體項(xiàng)目(湘基金委字[2013]7號(hào))；城市森林生態(tài)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行項(xiàng)目；國(guó)家林業(yè)局軟科學(xué)項(xiàng)目(2013-R09)；中南林業(yè)科技大學(xué)青年基金重點(diǎn)項(xiàng)目(QJ2010008A)資助

2014- 01- 29;

2014- 08- 22

10.5846/stxb201401290208

*通訊作者Corresponding author.E-mail: csfuywd@hotmail.com

易浩宇，閆文德，梁小翠，歐陽(yáng)碩龍，歐陽(yáng)澤怡，郭津，何丹.酸雨脅迫下樟樹林降水中無機(jī)陰離子變化特征.生態(tài)學(xué)報(bào),2014,34(22):6528- 6537.

Yi H Y，Yan W D，Liang X C，Ouyang S L，Ouyang Z Y，Guo J，He D.Variation of inorganic anions in precipitation in Cinnamomum cam forests.Acta Ecologica Sinica,2014,34(22):6528- 6537.