樟樹人工林樹干莖流中無機(jī)陰離子變化特征研究

歐陽澤怡，歐陽碩龍，廖菊陽，李巧云，劉 艷，歐陽翠蘭，吳林世，易浩宇

（1.湖南省植物園，長(zhǎng)沙 410116；2湖南長(zhǎng)株潭城市群森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)研究站，長(zhǎng)沙 410116；3湖南省林業(yè)科學(xué)院，長(zhǎng)沙 410004；4湖南省岳陽縣林業(yè)局，湖南岳陽 414100）

0 引言

隨著中國城市化、工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，環(huán)境問題越來越嚴(yán)峻，其中酸雨是重要的環(huán)境污染問題之一[1]。中國已成為繼北美、歐洲之后的第三大酸雨區(qū)?，F(xiàn)今國內(nèi)外有關(guān)酸雨[2-4]的研究報(bào)道有很多。關(guān)于酸雨造成的危害是多方面的[5]，它能破壞森林植被[6]，酸化土壤[7]，殺死土壤中的各種生物[8]，使河流、湖泊變酸，破壞濕地生態(tài)系統(tǒng)[9]，還能侵蝕建筑物，損毀古跡文物[10]，甚至還會(huì)酸化地下水、污染水源，對(duì)人類健康產(chǎn)生威脅[11]。

酸雨之所以有如此巨大的危害，其中酸根陰離子扮演著重要角色。酸雨中最常見的酸根陰離子有SO42-、NO3-，它們?cè)谒嵝原h(huán)境下具有很強(qiáng)的腐蝕性，其他酸根陰離子如Cl-、F-、NO2-在酸性環(huán)境下破壞性都很強(qiáng)。所以酸雨的危害也可以說是無機(jī)酸根陰離子的危害，后者不僅能使降水變酸，還能與重金屬離子絡(luò)合，直接影響重金屬的遷移以及作物的吸收[12]，對(duì)鐵的腐蝕、水解過程均有影響。

樹干莖流是森林水文學(xué)過程中的主要組成部分，大氣中很多污染物質(zhì)都會(huì)以干沉降形式附著在樹干上，并以水溶性離子形態(tài)存在于降水的樹干莖流中。有關(guān)森林降水的化學(xué)性質(zhì)的研究報(bào)道比較多[13-16]，鮮少涉及到無機(jī)陰離子的研究。樟樹是長(zhǎng)沙市樹，在長(zhǎng)沙地區(qū)分布十分廣泛。筆者通過對(duì)長(zhǎng)沙市區(qū)城市森林大氣降水以及樟樹樹干莖流中無機(jī)陰離子的特征研究，進(jìn)行不同徑級(jí)效應(yīng)的討論，旨在深入探討酸雨在城市森林生態(tài)系統(tǒng)中的變化規(guī)律，進(jìn)而為城市森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)經(jīng)營和生態(tài)服務(wù)功能的評(píng)估提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 研究地概況與研究方法

1.1 研究地概況

試驗(yàn)地設(shè)在長(zhǎng)株潭城市群森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測(cè)研究站，該站位于長(zhǎng)沙市省森林植物園內(nèi)，地理位置為113°01'30″E、28°06'40″N，海拔50～106 m，屬典型的亞熱帶濕潤氣候，年均降水量1400.6 mm，集中于4—7月，年相對(duì)濕度80%，年平均氣溫16.9℃，本試驗(yàn)區(qū)地層古老，母巖以第四紀(jì)酸性紅壤為主，風(fēng)化程度較深。試驗(yàn)林林分是1985年?duì)I造的樟樹人工純林（樟樹占林地樹種面積的95%以上），地帶性植物為常綠闊葉林，生長(zhǎng)有杜仲(Eucommia ulmoides)、楓香(Liquidambar formosana)、莽草(Illicium lanceolautum)。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(Ligustrum lucidum)、小葉女貞(Ligustrum quihoui)、鳳尾蕨(Pteris multifida)、菝葜(Smilax china)、山胡椒(Lindera glauca)、木莓(Fructus rubi)、大葉黃楊(Buxus megistophylla)、南蛇藤(Celastrus orbiculatus)等。

1.2 研究方法

1.2.1 大氣降水測(cè)定 將標(biāo)準(zhǔn)雨量接收器置于林內(nèi)觀測(cè)塔頂部，接收林冠層以上的大氣降水。為避免污染物、昆蟲等的干擾，于漏斗口處布置一層精制網(wǎng)狀塑料紗布，用以過濾，并定時(shí)對(duì)紗布進(jìn)行清洗。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[17]。

1.2.2 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。試驗(yàn)林中選出4個(gè)徑級(jí)的樟樹，每個(gè)徑級(jí)選擇3株樣樹，使用新型樹干徑流采集測(cè)量系統(tǒng)（專利號(hào)CN201721134028.X）進(jìn)行徑流采集。先將金屬網(wǎng)向內(nèi)彎折，形成兩側(cè)之間具有一定角度的V型結(jié)構(gòu)，且金屬網(wǎng)的一側(cè)高于另一側(cè)，然后將形成V型結(jié)構(gòu)的金屬網(wǎng)包裹樹干1周，將金屬網(wǎng)兩側(cè)的內(nèi)部與外部用快干水泥包裹固定在樹干上，金屬網(wǎng)高的一側(cè)高出的部分不用水泥包裹，高出的部分向另一側(cè)彎曲用作覆蓋承水槽的過濾網(wǎng)。在承水槽的底部設(shè)有出水孔，承水槽通過第一導(dǎo)流管和出水孔與測(cè)量裝置連通，將承水槽中的水量匯集到測(cè)量裝置中。與傳統(tǒng)方法[17]相比，該裝置能夠不損傷樹干，且精度高。本試驗(yàn)將樣地內(nèi)樟樹分為4個(gè)徑級(jí)，分別為8～10 cm 徑級(jí)(d1)、16～18 cm 徑級(jí)(d2)、24～26 cm 徑級(jí)(d3)、32～34 cm徑級(jí)(d4)。

1.2.3 采樣時(shí)間及分析方法 試驗(yàn)采樣開始于2018年10月，研究采樣時(shí)間跨度為2018年10—12月、2019年1—5月，覆蓋期間的每一次大氣降水，降水共計(jì)32次，其中有樹干莖流形成次數(shù)為28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 大氣降水

大氣降水中 SO42-、NO3-、Cl-、F-、NO2-不同月份含量有差異（表1），SO42-、NO3-、Cl-為降水中主要陰離子，其中SO42-含量占陰離子總量比例最大，約占45.02%，平均含量為71.03 μeq/L，變化幅度為13.46～121.35 μeq/L，其次是NO3-含量，與SO42-含量非常接近，占陰離子總量比例的39.34%，平均含量為62.07 μeq/L，變化幅度為7.93～112.63 μeq/L，SO42-與NO3-當(dāng)量比為1.14；Cl-平均含量15.10 μeq/L，變化幅度為3.32～26.25 μeq/L，而F-、NO2-含量占陰離子總量比例最小，平均含量分別為6.04、3.55 μeq/L。降水中5種陰離子含量在11或12月達(dá)到最大值，SO42-、NO3-含量2、3月也較大，4、5月陰離子含量下降非常明顯。此外，每個(gè)月大氣降水均小于pH 5.6，這8個(gè)月的均值為pH 4.87，低于pH 5.6的達(dá)到了27次，酸雨率達(dá)到84.38%。從變異系數(shù)看，除NO2-變化規(guī)律比較混亂外，其他陰離子基本都是以2月為分界線，2月以前（包括2月）變異系數(shù)較大，大多在0.5以上，進(jìn)入3月后，變異系數(shù)開始明顯下降。綜上，大氣降水中Cl-、F-、NO2-的變異系數(shù)較大，均在0.5以上，而SO42-、NO3-變異系數(shù)較小，分別為0.42、0.47。

表1 林外降水無機(jī)陰離子含量

2.2 樹干莖流無機(jī)陰離子變化特征

2.2.1 不同徑級(jí)樹干莖流中SO42-變化特征 SO42-主要來源于含硫物質(zhì)的燃燒，酸雨中的SO42-主要與H+產(chǎn)生協(xié)同侵蝕的作用。樹干莖流中SO42-的平均含量最大的是d1徑級(jí)（表2），為810.42 μeq/L，最小的是d4徑級(jí)，為 406.39 μeq/L，前者為后者的 1.99 倍。SO42-在d1、d2、d3、d4徑級(jí)平均變異系數(shù)分別為 0.50、0.44、0.30、0.21，徑級(jí)小的SO42-含量變化較大。SO42-變異系數(shù)在冬季（12月—次年2月）較大；樹干莖流中SO42-的平均含量由高到低表現(xiàn)為d1＞d2＞d3＞d4，反映出SO42-的含量會(huì)隨著樹干徑級(jí)的增大而遞減；從時(shí)間變化情況看，SO42-在1月含量最高，變化幅度為1025.73～2233.33 μeq/L，其他月份如10、11、12、2月的含量也較高，而3、4、5月含量呈現(xiàn)出明顯下降趨勢(shì)，變化幅度為144.45～293.65 μeq/L，可以說是冬季高、春季低，這可能與天氣溫度有很大關(guān)系，長(zhǎng)沙1月氣溫低，煤、礦物、汽油的燃燒增加，導(dǎo)致大氣中污染物增加，進(jìn)入3月氣溫回升，污染物含量迅速減小。

表2 不同樹干徑級(jí)SO42-的變化特征

2.2.2 不同徑級(jí)樹干莖流中NO3-的變化特征 NO3-的產(chǎn)生主要來自于NO2，NO2的來源途徑比較多，如燃煤高溫燃燒能夠使大氣中的N2與O2化合為NO，NO繼而氧化為NO2，汽車尾氣的排放以及高空云雨閃電能使N2轉(zhuǎn)化為NO2等。NO3-在酸性環(huán)境下顯示出強(qiáng)氧化性，能夠在不同條件下與金屬以及非金屬發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生有害物質(zhì)。樹干莖流中NO3-平均含量最大的是d1徑級(jí)（表3），平均為316.47 μeq/L，最小的是d4徑級(jí)，平均為172.77 μeq/L，前者是后者的1.83倍；NO3-在d1、d2、d3、d4徑級(jí)平均變異系數(shù)分別為0.55、0.45、0.27、0.22，與SO42-一樣，也是徑級(jí)越小變化越大；NO3-平均含量在不同樹干徑級(jí)中由高到低表現(xiàn)為d1＞d2＞d3＞d4，變化規(guī)律也與SO42-相同，說明NO3-含量也會(huì)隨著樹干徑級(jí)的增大而遞減；月變化趨勢(shì)與SO42-的相似，各樹干徑級(jí)NO3-含量均在1月時(shí)達(dá)到最大值，變化幅度為326.94～540.00 μeq/L，10、11、12、2月也較高，5月時(shí)降到最低值，變化幅度為59.64～102.33 μeq/L，也是冬季高、春季低。

表3 不同樹干徑級(jí)NO3-變化特征

2.2.3 不同徑級(jí)樹干莖流中Cl-的變化特征 大氣中氯常以氣態(tài)存在。污染來源有食鹽電解、制藥工業(yè)、光氣制造、農(nóng)藥生產(chǎn)、造紙漂白工藝及合成纖維等。氯氣易溶于水，并產(chǎn)生有腐蝕作用的HCl。此外，海洋也是Cl-的一種來源途徑，有研究表明長(zhǎng)沙地區(qū)Cl-海洋貢獻(xiàn)率占到5.3%[25]。從表4可知，Cl-的平均含量最大的是d1徑級(jí)，平均為88.35 μeq/L，最小的是d4徑級(jí)，平均為41.04 μeq/L，前者為后者的2.15倍。樹干莖流中Cl-的平均含量由大到小表現(xiàn)為d1＞d2＞d3＞d4，這與 SO42-、NO3-情況一樣，是隨著樹干徑級(jí)的增大而遞減；從變化情況分析，d1、d2、d3、d4徑級(jí)平均變異系數(shù)分別為0.59、0.46、0.31、0.20，與SO42-、NO3-情況一樣，較大徑級(jí)(d1、d2)變異系數(shù)在冬季大，較小徑級(jí)(d3、d4)變異系數(shù)則在春季大；Cl-在1月含量最高，變化幅度為134.65～285.07 μeq/L，其他月份如10、11、12、2月的含量也較高，3月時(shí)開始明顯下降，5月含量達(dá)到最低值，變化幅度為9.03～14.33 μeq/L。

表4 不同樹干徑級(jí)Cl-變化特征

2.2.4 不同徑級(jí)樹干莖流中NO2-的變化特征 NO2-可以來源于NO3-的轉(zhuǎn)化，如反硝化作用，也可以來源于蔬菜，尤其是從不新鮮的蔬菜中轉(zhuǎn)化而來。NO2-與H+結(jié)合具有一定的氧化性。樹干莖流中NO2-平均含量最大的是d1徑級(jí)（表5），為7.29 μeq/L，最小的是d3徑級(jí)，為3.69 μeq/L，前者是后者1.98倍。與SO42-、NO3-、Cl-不同的是，NO2-的含量變化并不隨著樹干徑級(jí)的增大而遞減，NO2-的平均含量由大到小表現(xiàn)為d1＞d4＞d2＞d3，規(guī)律性不明顯。從變異系數(shù)分析，d1、d2、d3、d4徑級(jí)NO2-平均變異系數(shù)分別為0.61、0.47、0.43、0.45。2月之前（不含2月）NO2-變異系數(shù)較大，進(jìn)入2月后，變異系數(shù)明顯下降；與 SO42-、NO3-、Cl-相似的是，各徑級(jí)樹干莖流中NO2-在1月的含量最高，其變化幅度為3.91～29.57 μeq/L，其中 d3、d4 徑級(jí)分別達(dá)到 27.17、29.57 μeq/L，又均在5月降到最低值，其中d4更是降到0.32 μeq/L；不同的是，2月各徑級(jí)樹干莖流中NO2-含量都較低，變化幅度為1.52～1.96 μeq/L，這可能是因?yàn)殚L(zhǎng)沙2月氣溫特別低，導(dǎo)致反硝化細(xì)菌不活躍，從而影響NO2-的合成。

表5 不同樹干徑級(jí)NO2-變化特征

2.2.5 不同徑級(jí)樹干莖流中F-的變化特征 大氣中氟化物污染的主要來源是鋼鐵、化學(xué)、制鋁、磷肥、陶瓷、玻璃等工業(yè)和燃煤過程中排放出的含氟“三廢”。工業(yè)過程主要是使用冰晶石(Na3AlF6)、磷礦石(3Ca(PO4)2CaF2)、螢石(CaF2)和HF進(jìn)行含氟“三廢”的排放。氟過量會(huì)對(duì)環(huán)境及人類健康產(chǎn)生不利影響。樹干莖流中與SO42-、NO3-、Cl-、NO2-最不相同的就是 F-的變化特征（表6），F(xiàn)-平均含量最大的徑級(jí)是d1，為20.43 μeq/L，最小的徑級(jí)d4平均含量也達(dá)到12.92 μeq/L，前者是后者的1.58倍，是5種陰離子中徑級(jí)差異最小的。F-在d1、d2、d3、d4徑級(jí)中平均變異系數(shù)分別為0.33、0.27、0.19、0.15，明顯比其他4種陰離子的平均變異系數(shù)小，但它反映出的也是徑級(jí)大的變異系數(shù)小，徑級(jí)小的變異系數(shù)大；F-平均含量按徑級(jí)由大到小表現(xiàn)為d1＞d2＞d3＞d4，這與SO42-、NO3-、Cl-相同，F(xiàn)-含量仍是隨樹干徑級(jí)增大而減小的；總體來看，F(xiàn)-含量不論是月份比較還是徑級(jí)比較都是變化差異最小的。

表6 不同樹干徑級(jí)F-變化特征

3 結(jié)論與討論

3.1 大氣降水特征對(duì)比分析

從表7中可以明顯看出，長(zhǎng)沙市大氣中SO2比NO2含量要低，平均值分別為 7.57、36.5 μg/m3，10 月 SO2、NO2均達(dá)到最大值，分別為10、40 μg/m3，2月SO2、NO2均降到最低值，為 5、23 μg/m3；而大氣降水中 SO42-、NO3-含量分別是12月達(dá)最高值，5月最低值，說明空氣中SO2、NO2含量并不是唯一影響大氣降水中SO42-、NO3-的因素；此外，大氣中SO2、NO2平均變異系數(shù)分別為0.20、0.18，比大氣降水中 SO42-、NO3-平均變異系數(shù)0.42、0.47低出不少。說明大氣中SO2、NO2比大氣降水中 SO42-、NO3-波動(dòng)小。

表7 長(zhǎng)沙市大氣環(huán)境中SO2、NO2含量

從表1已經(jīng)得知，研究地大氣降水pH 4.87，酸雨率達(dá)到84.38%。SO42-/NO3-當(dāng)量比通常是看作酸雨類型的衡量標(biāo)準(zhǔn)，SO42-/NO3-≥3.0 為硫酸型、0.5≤SO42-/NO3-＜3.0為混合型、SO42-/NO3-＜0.5為硝酸型。研究地SO42-/NO3-當(dāng)量比為1.14，屬于硫硝酸混合型酸雨，對(duì)比其他城市大氣降水中SO42-/NO3-當(dāng)量比，低于北京(2.29)[18]、寧波天童(1.88)[19]、上海(2.39)[20]、深圳(1.72)[21]、杭州(2.87)[22]、沈陽(4.47)[23]，高于美國紐約(0.80)[24]。研究地NO3-對(duì)酸雨的貢獻(xiàn)率要大于中國內(nèi)陸其他城市，而歐美等國家主要能源是石油，故NO3-含量要高。值得注意的是，長(zhǎng)沙市屬于典型亞熱帶季風(fēng)氣候，風(fēng)向?qū)邓袩o機(jī)陰離子的影響較大，如冬季長(zhǎng)沙市氣象條件主要是西北偏北風(fēng)，而研究地正處在市中心以南，所以會(huì)出現(xiàn)冬季無機(jī)陰離子含量高，而進(jìn)入4月長(zhǎng)沙主風(fēng)向并不是西北風(fēng)，故4月時(shí)雖然大氣中SO2、NO2含量并不低，但陰離子含量還是明顯下降。

此外，國內(nèi)有學(xué)者[25]對(duì)1992—2001年長(zhǎng)沙市大氣降水進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)這段時(shí)期長(zhǎng)沙市大氣降水中SO42-、NO3-、Cl-、F-平均含量分別為 186.83、23.86、13.43、7.89 μeq/L，SO42-/NO3-為 7.97，發(fā)現(xiàn)這 18 年來，SO42-和NO3-變化明顯（表1），其中SO42-下降了61.98%，NO3-上升了160.14%，Cl-、F-變化較小；1998年長(zhǎng)沙市政府頒布關(guān)于控制大氣污染物的政策措施，對(duì)SO2排放做出了嚴(yán)格限制，從而降低了SO42-含量，另一方面，長(zhǎng)沙市機(jī)動(dòng)車數(shù)量與日俱增，加大了NOx的排放，致使NO3-對(duì)降水的貢獻(xiàn)比例越來越大。該學(xué)者還發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)沙市Cl-海洋貢獻(xiàn)率占到5.3%；Cl-含量受海洋因素影響大，特別是沿海地區(qū)，如沈陽、上海、深圳等沿海城市Cl-含量普遍比內(nèi)陸地區(qū)的高，甚至有的沿海城市Cl-含量要高于 SO42-、NO3-。

3.2 樹干莖流徑級(jí)淋溶系數(shù)分析

表8列出的淋溶系數(shù)是按照各徑級(jí)樹干莖流目標(biāo)離子所有月份平均含量值確定的，能夠反映不同徑級(jí)樹干莖流目標(biāo)離子總的淋溶情況。各徑級(jí)樹干莖流無機(jī)陰離子淋溶系數(shù)均大于1，呈現(xiàn)出不同程度的富集效應(yīng)。SO42-淋溶系數(shù)最大，變動(dòng)幅度為5.72～11.41；NO3-、Cl-淋溶系數(shù)也較高，變動(dòng)幅度分別為2.78～5.10、2.72～5.85，SO42-、NO3-、Cl-、F-淋溶系數(shù)按不同徑級(jí)排列由大到小表現(xiàn)為d1＞d2＞d3＞d4；F-、NO2-的淋溶系數(shù)較小，前者淋溶系數(shù)變動(dòng)幅度為2.14～3.38，而后者的淋溶系數(shù)更小，變動(dòng)幅度為1.04～2.05。

表8 各徑級(jí)樹干莖流凈淋溶離子的淋溶系數(shù)

此外，通過對(duì)4種徑級(jí)28次樹干莖流中無機(jī)陰離子與大氣降水無機(jī)陰離子的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，4種徑級(jí)樹干莖流與大氣降水關(guān)于同種陰離子間相關(guān)性均不顯著，說明樟樹林樹干莖流中無機(jī)陰離子含量受大氣降水中無機(jī)陰離子的影響不大，可能更多來自于樟樹樹干對(duì)大氣中酸性物質(zhì)的干沉降積累。

3.3 樹干莖流無機(jī)陰離子特征分析

SO42-在d1、d2、d3、d4徑級(jí)中平均變異系數(shù)分別為0.50、0.44、0.30、0.21，NO3-的分別為 0.55、0.45、0.27、0.22，Cl-的分別為0.59、0.46、0.31、0.20，NO2-的分別為0.61、0.47、0.43、0.45，F(xiàn)-的分別為0.33、0.27、0.19、0.15；由以上數(shù)據(jù)分別再平均可以整理得出SO42-、NO3-、Cl-、NO2-、F-在4個(gè)徑級(jí)中的平均變異系數(shù)分別為0.36、0.37、0.39、0.49、0.24，反映出的是無機(jī)陰離子在樹干莖流中總的變化情況，可見NO2-變化最不穩(wěn)定，F(xiàn)-變化最穩(wěn)定。

由前面分析可知，除NO2-外的其他4種陰離子含量均有隨著樹干徑級(jí)的增大而減小的趨勢(shì)，出現(xiàn)這種情況可能與樟樹冠幅、冠層厚度有關(guān)，一般徑級(jí)大的樟樹，它的冠幅、冠層厚度都會(huì)比徑級(jí)小的樟樹要寬、要厚，酸性物質(zhì)干沉降時(shí)，更多地是沉降在冠層的樹葉、樹枝上，而那些徑級(jí)小的樟樹由于冠層不寬、不厚，所以酸性物質(zhì)有更多機(jī)會(huì)沉降于樹干上，導(dǎo)致水溶性酸根陰離子濃度大。

陰離子含量隨樹干徑級(jí)增大而減小也可能與莖流量有關(guān)，而徑流量會(huì)受降雨量的影響，通常徑級(jí)大的樟樹，樹干莖流量也會(huì)較大，從上面的結(jié)果分析可以知道，大氣降水中無機(jī)陰離子的含量遠(yuǎn)低于樹干莖流中的無機(jī)陰離子含量，雨水對(duì)樹干莖流中的陰離子能起到稀釋作用，而樹干徑級(jí)大的樟樹自然受到更多雨水量的稀釋。采樣期間降水共計(jì)32次，其中有樹干莖流形成28次，2018年10月—2019年5月共8個(gè)月中，月平均降水量分別為58.70、134.10、95.30、23.40、95.00、128.40、195.90、319.20 mm，不僅是受季風(fēng)影響，3、4、5月陰離子含量迅速減少與降水量也可能有較大關(guān)系。表9中列出了5種無機(jī)陰離子在不同徑級(jí)樟樹中與降水量的相關(guān)性，除NO2-相關(guān)性不顯著外，其他4種陰離子均表現(xiàn)出顯著性負(fù)相關(guān)；其中NO3-呈極顯著負(fù)相關(guān)，SO42-、Cl-、F-均呈現(xiàn)顯著性負(fù)相關(guān)，說明各徑級(jí)樹干莖流中無機(jī)陰離子含量受降水量影響顯著，降水量越大，無機(jī)陰離子含量減少趨勢(shì)越明顯。

表9 降水量與不同徑級(jí)樹干莖流無機(jī)陰離子相關(guān)性

樹干莖流中SO42-、NO3-是主要的陰離子，由于秋冬季雨量較少，陰離子含量秋冬季高、春季低，這與馬尾松林、木荷林的結(jié)果相似[26]。此外，從變異系數(shù)分析，5種陰離子除NO2-稍有不同外，其他陰離子均表現(xiàn)出平均變異系數(shù)隨著樹干徑級(jí)增大而減小的趨勢(shì)，說明徑級(jí)越大的樟樹，樹干莖流中無機(jī)陰離子的變化越穩(wěn)定，而徑級(jí)較小的樟樹缺乏冠層的“保護(hù)”，受到的外來干擾因素會(huì)更多。此外，前人研究發(fā)現(xiàn)，其他樹種自身能分泌有機(jī)酸，如發(fā)現(xiàn)日本的雪松莖流雨中pH的降低主要是由于生物體內(nèi)分泌有機(jī)酸造成的[27]；針葉林也能分泌低分子量的有機(jī)酸[28]；樟樹林是否能分泌有機(jī)酸等其他物質(zhì)影響無機(jī)陰離子，且不同徑級(jí)之間的差異尚不明確，但也可能是影響因素之一。

綜上所述，樟樹林樹干莖流中無機(jī)陰離子含量受大氣降水的影響小，而樹干莖流中無機(jī)陰離子含量又較高，特別是SO42-、NO3-含量高，可能主要來自于大氣酸性物質(zhì)的干沉降，說明樟樹林樹皮對(duì)酸性類污染物干沉降有較強(qiáng)的吸附能力。而無機(jī)陰離子SO42-、NO3-、Cl-、F-、NO2-為酸雨致酸的主要因子，樟樹林樹干樹皮對(duì)大氣中酸性物質(zhì)干沉降的吸附功能，能夠有效降低大氣中酸性污染物質(zhì)的含量，從而產(chǎn)生凈化大氣、緩解酸雨的功效。

3.4 創(chuàng)新與展望

以往對(duì)樟樹林樹干莖流的研究中[29]，只涉及無機(jī)陰離子含量，并不討論樹干徑級(jí)與無機(jī)陰離子之間的關(guān)系，本研究按林木徑階分級(jí)挑選出觀測(cè)樣樹，將樣地內(nèi)樟樹分為4個(gè)徑級(jí)，探索并分析不同徑級(jí)樹干莖流中無機(jī)陰離子變化特征，并對(duì)不同徑級(jí)樹干莖流淋溶系數(shù)進(jìn)行比較，證明不同徑級(jí)對(duì)樹干莖流無機(jī)陰離子特征存在顯著影響，是值得引入的研究因子。在論文的討論部分，還回溯并比較了長(zhǎng)沙18年前大氣降水中無機(jī)陰離子的平均含量，為研究長(zhǎng)沙酸雨特征的長(zhǎng)期變化提供了參考。

本研究試驗(yàn)僅持續(xù)8個(gè)月，數(shù)據(jù)不足以較為完善地分析樟樹林樹干莖流無機(jī)陰離子的季節(jié)變化特征，在今后的研究中將進(jìn)一步延長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間彌補(bǔ)這一缺陷。