酸沉降对森林生态系统影响的研究现状及展望

酸沉降影响下物质循环及其不平衡研究;酸沉降对土壤理化性质的影响;森林水化学方面的研究;酸沉降下重金属的活化研究;酸沉降对植物生长的影响研究;酸沉降和气候变化对森林的影响;模拟酸雨对土壤理化性质和植物生长的影响;酸沉降下土壤风化问题的研究;运用模型对酸化问题的研究;森林土壤人为和自然的酸化;酸沉降临界负荷的研究;酸沉降和其它污染物对植物的联合影响;酸化土壤恢复研究等方面介绍了酸沉降对森林生态系统影响的研究现状,并阐明了今后研究的方向及应该注意的问题。     

酸雨对水生态系统的影响

水体酸化是一个渐进而复杂的过程,引起水体酸化的因素很多,如酸沉降、工农业酸性废水的排放、有机物生化降解、不适当施肥产生的多余含氮化合物的氧化、森林砍伐和收获农作物(意味着从土壤中吸收盐基离子,释放氢离子)等,其中酸沉降是引起水体酸化的主要原因.       

辣椒茎、叶对酸化土壤交换性能及土壤酶活性的影响

采用辣椒秸秆废弃物与酸化土壤共培养的方法, 设计了不同添加量的辣椒茎、叶与酸化土壤充分混合、共培养, 测定了土壤交换性离子及土壤酶活性的变化, 探讨辣椒茎、叶对酸化土壤交换性能及土壤酶活性的影响。结果表明, 辣椒茎、叶可以改善酸化土壤pH, 降低酸化土壤交换性酸含量; 添加辣椒茎、叶可提高土壤NH4+-N含量, 影响土壤NO3--N转化; 添加辣椒茎、叶可提高土壤交换性盐基含量、CEC及盐基饱和度, 尤其以添加辣椒叶5%的效果最好; 辣椒茎、叶可以提高土壤脲酶活性, 但培养60 d后各处理土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶活性无显著性差异; 添加辣椒茎、叶能提高土壤酶的几何平均数, 改善酸化土壤质量, 其对酸化土壤质量的改变与辣椒茎、叶的添加量有关。研究结论可为开拓辣椒秸秆利用途径、改善土壤酸度, 提高土壤肥力等方面提供理论依据。     

外源硫输入对草地土壤-植物系统养分有效性的影响

外源硫输入增加是草地生态系统土壤酸化的一种重要诱因,在一定程度上抑制了土壤有机质的矿化从而有利于有机碳积累,但可导致石灰性土壤中碳酸盐的分解;硫输入可提高土壤中氮及微量元素铁、锰、铜、锌、硼的有效性,降低钼的有效性;导致交换性盐基离子淋失并降低钙、镁、钾的有效性;增加石灰性和中性土壤磷的有效性,而降低酸性或强酸性土壤磷的有效性。外源硫输入可促进草地植物对氮和磷的协同吸收,总体上可以促进草地植物对金属微量元素的吸收,但土壤酸化可能引起植物锰毒害,增加植物锰吸收的同时抑制了对铁的吸收。高量硫输入及土壤重度酸化可导致草地生产力和物种多样性降低;低剂量硫输入对草地生产力有一定的促进作用,但对物种多样性及群落稳定性的影响目前尚缺乏系统的研究资料。     

模拟酸沉降对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物群落结构的长期影响

土壤微生物是生态系统重要的组成成分, 尤其是在土壤风化严重, 养分贫瘠的热带和南亚热带森林生态系统中, 微生物在植物养分的获取、碳循环以及土壤的形成等生态过程中的作用尤为重要。该研究基于鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林长期(10年)的野外模拟酸沉降实验平台, 探究了土壤微生物群落结构对土壤酸化的响应。结果表明, 酸沉降处理显著降低土壤pH (即加剧酸化)。土壤酸化对微生物生物量碳(C)含量的影响不大, 但改变了土壤微生物生物量氮(N)和磷(P)的含量, 导致表层土壤(0-10 cm)微生物生物量C:P和N:P显著提高, 表明土壤酸化可能加剧了微生物P限制。土壤酸化还显著改变了土壤微生物群落结构, 导致次表层土壤(10-20 cm)真菌:细菌显著增加。进一步分析表明, 土壤pH和土壤有效P含量是影响土壤微生物群落最为主要的两个因素。     

土壤酸化危害及防治技术研究进展

目前我国酸化土壤呈现面积大、分布广及酸化程度高等特点,酸化土壤的结构差、肥力低且有毒重金属含量高,影响作物生长发育,严重威胁粮食安全及农田可持续发展。本文就土壤酸化的成因及危害、耐酸作物品种筛选及耐酸机制等方面进行了论述,对土壤酸化防治措施提出了相应的对策,指出今后的研究重点应放在以下几方面:(1)进一步研究脱硫技术和好氧堆肥技术,从而减少氮、硫氧化物的排放;(2)研制并推广低成本、肥效持久以及环境危害小的中性(碱性)肥料,提高氮肥利用率,减少由过量施用生理酸性肥料带来的酸化危害;(3)加强作物根际致酸性研究,筛选"耐酸性强、致酸性低"的作物品种;(4)研究豆科作物与禾本科作物轮作模式及轮作年限对土壤酸度的影响,探索豆科作物与禾本科作物间作轻简化栽培模式,以缓解由单作豆科作物带来的土壤酸化问题。     

酸性森林土壤缓冲酸沉降关键机理研究进展

对有关酸性森林土壤如何缓冲酸沉降的研究进行了综述,从土壤矿物风化与离子交换反应、有机质的作用,和其他生命与非生命因素方面去探讨酸性森林土壤缓冲酸沉降的关键机理,旨在加深人们对酸性森林土壤响应酸沉降模式与缓冲机制的理解,从而更好地预测酸沉降背景下酸性森林土壤的酸化进程及其负面效应,为制定科学合理的森林经营管理措施,维持整个森林生态系统的稳定与生态服务功能提供科学借鉴。     

施肥和增水对弃耕草地土壤酸中和容量的影响

大气氮沉降增加是草地土壤酸化的主要原因。土壤酸缓冲性能作为评估土壤酸化的重要指标,对氮输入的响应受到降水与其他限制养分含量的影响。本研究以我国北方温带弃耕草地氮、磷、水添加试验13年后的土壤为对象,利用二次多项式模型拟合酸滴定曲线,计算了土壤酸缓冲容量(ABC)以及以pH 5.0和4.0为参比的土壤酸中和容量(ANC)。结果表明: 不增水处理下,单独加氮和同时添加氮磷均显著降低土壤pH,降低以pH 5.0和4.0为参比时的酸中和容量(ANC_pH5.0和ANC_pH4.0);单独加磷对土壤pH、ANC_pH5.0和ANC_pH4.0均无显著影响。增水处理下,加氮及加氮磷显著降低土壤pH、ANC_pH5.0和ANC_pH4.0;加磷显著降低土壤pH,但增加了ANC_pH4.0,而对ANC_pH5.0无显著影响。与不增水处理相比,增水处理对土壤pH、酸中和容量均具有显著的正效应。对于初始pH值不同的土壤,采用土壤酸中和容量比酸缓冲容量能更好地指示土壤抗酸化能力。     

土壤乙烯产生和氧化的研究进展

乙烯作为植物生长调节素及挥发性有机气体影响着植物生长和大气环境质量。有关土壤源乙烯产生和氧化特征,已发表的文献偏重实验室过程研究,很少涉及野外观测实验;陆地生态系统中土壤源乙烯行为有可能影响到植物生长及区域大气环境,大气环境变化(如水热状况和氮/酸沉降等)势必引起陆地土壤理化和生物学特性发生改变,进而影响土壤源乙烯产生和氧化过程。根据以前出版的文献,就土壤理化性质及外源碳氮施加、土壤微生物和重金属行为等对影响土壤乙烯产生和氧化作了详细综述,并简要阐述根际土壤乙烯产生和氧化以及不同土地利用方式对土壤乙烯产生和氧化的影响。指出应加强大气氮/酸沉降对典型林地土壤乙烯产生和氧化的影响机制以及不同土地利用方式下土壤乙烯产生和氧化的原位观测等方面的研究;同时也应关注不同成熟林型及森林演替不同阶段土壤理化和生物学特性跟乙烯产生和氧化的关联,明确土壤微生物(如细菌和真菌等)对此的相对贡献程度,利于丰富陆地土壤乙烯产生和氧化等有关科学认识,寻求适宜措施减少陆地土壤源乙烯产生潜势。     

酸性土壤氨氧化微生物及其影响因素研究进展

自然条件变化和人类活动不仅加剧了土壤酸化,扩大了酸性土壤面积,而且严重影响了土壤氮循环。氨氧化过程作为硝化作用的限速步骤,是全球氮循环的核心环节,受到国内外研究者的广泛关注。探究酸性土壤氨氧化作用及其功能微生物对完善氮循环机制和促进土壤养分循环具有重要意义。本文主要综述了土壤中氨氧化代谢途径,对比了氨氧化细菌(ammoniaoxidizing bacteria, AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)和全程硝化菌(complete ammoniaoxidizers,Comammox)对酸性土壤氨氧化作用的相对贡献,分析了微生物内源功能差异及pH、底物浓度等外部环境因素对氨氧化微生物丰度、活性和群落结构的影响,最后对氨氧化微生物研究进行了展望,以期为酸性土壤氨氧化作用研究和微生物修复技术应用与实践提供科学参考。     

土壤微生物在植物获得养分中的作用

大量施用化肥是当今农业的一个重要特征。化肥为粮食增产做出了巨大贡献,同时也带来一系列问题,如土壤酸化、水体富营养化、温室气体排放、资源耗竭等,直接威胁着农业可持续发展。土壤微生物是陆地生态系统植物多样性和生产力的重要驱动者,直接参与了植物获得养分和土壤养分循环两个过程。因此,通过调控土壤微生物的功能,有望降低农业对化肥的过分依赖。介绍了共生固氮菌、菌根真菌和根际促生菌对植物获得养分能力的影响及其机制,分析了土壤微生物对土壤氮、磷循环的影响及其与土壤养分生物有效性、养分损失的关系。依据这些知识,提出了改善植物营养、降低化肥施用的土壤微生物途径。虽然大量试验已证明了土壤微生物在改善植物营养中的重要作用,但是大面积应用土壤微生物技术来改善植物营养还存在不少问题。随着以后对这方面研究的加强以及上述问题的不断解决,土壤微生物有望在降低化肥施用量和维持农业可持续发展中做出重要贡献。     

重庆酸雨区种植香樟有效改善土壤酸化和土壤养分状况

马尾松是西南地区的主要造林树种之一,对酸沉降比较敏感,在生产实践中常常在受酸沉降影响严重的针叶林地进行林分改造来应对酸沉降。为了解酸雨区马尾松纯林改造对土壤性质的影响及科学指导经营管理,本研究以重庆铁山坪马尾松纯林及改造后的马尾松-香樟混交林以及香樟纯林为对象,分不同季节采集腐殖质层(Ah层)和淋溶层(E层)的样品进行分析,探讨林分改造对土壤酸化及养分的影响。结果表明：(1)林型对Ah层土壤性质影响显著(P<0.05),且Ah层土壤养分显著高于E层,季节对两个土层的土壤性质影响均显著(P<0.05)。(2)当马尾松纯林改造后,Ah层土壤各季节平均pH表现为马尾松纯林<马尾松-香樟混交林<香樟纯林;马尾松纯林改造后显著降低了土壤NH₄⁺∶NO₃^-,可缓解土壤酸化。(3)虽然马尾松林改造后显著降低了土壤有机碳和全氮含量,但明显增加了土壤全磷和全钾含量(P<0.05),可以为缺磷缺钾的铁山坪酸性土壤提供更多的磷和钾,从而缓解磷、钾限制对植物生长的抑制作用。(4)通过模糊综合法...     

钙对植物抗逆能力的影响及其生态学意义

随着酸雨的蔓延和化学氮肥用量的增加,土壤酸化日趋严重,钙流失不断加剧,而含钙肥料却因高浓度复合肥比重的增加(磷铵取代含钙磷肥)而不断下降,使钙供应与植物需要的矛盾日渐突出.文中简述了钙对植物抗酸、盐、氨、重金属、渍害、冷害、热害、病害及酸雨等能力的影响,以及维持土壤钙供应的措施,指出植物生长过程中分泌的酸是施肥引起土壤酸化的主要原因.根系分泌酸能力强的田菁改良盐碱土的重要机理之一是促进土壤钙的活化,增强后季作物的抗盐能力.降水中氮素含量的增加,促进了林木的生长,并使其他元素缺乏,易加剧根际酸化,可能是一些工业化地区森林退化的重要机制.基于钙在植物抗逆中的作用,建议在肥料试验设计中增加施钙的空白对照区,以便将钙的效应从其它处理效应中区分出来.磷铵不应作为我国磷肥工业的发展方向.     

恩施州耕地土壤pH近30年变化特征

以第二次土壤普查(1980—1983年)和耕地质量评价(2010—2013年)两个不同时期恩施州土壤pH数据为基础,对恩施州耕地土壤pH近30年时空变化进行了研究,明确了恩施州耕地土壤pH值变化特征,并初步探讨了导致土壤pH变化的自然因素和人为因素,以期为制定土壤酸化控制对策提供理论指导.结果表明: 2010—2013年,恩施州pH<6.5的酸性土壤占耕地面积的98.4%,6.5～8.5中性偏碱性土壤仅占耕地面积的1.6%;与1980—1983年相比,酸性土壤(pH<6.5)面积比例提高了61.4%,中性偏碱性土壤(pH在6.5～8.5)面积比例减少了61.2%,pH>8.5的强碱性耕地土壤在全州已基本消失.1980—1983年,pH<6.5的耕地土壤主要分布在来凤县、利川市、宣恩县和咸丰县,面积比例分别为74.4%、63.5%、61.3%和60.7%,至2010—2013年,恩施州酸性土壤分布更加广泛,各县市酸性土壤(pH<6.5)面积比例均达到96%以上.近30年来,恩施州土壤呈酸化趋势,土壤pH空间分布呈现东高西低格局.不同区域、不同耕地利用类型土壤pH值均发生不同程度的下降.耕地土壤pH整体下降了0.90,其中,旱地土壤pH下降了1.14,水田土壤pH下降了0.87,旱地土壤酸化程度大于水田.恩施州土壤酸化主要受肥料结构、配比变化及高产作物收获带走大量盐基养分等人为因素影响.     

模拟酸雨对土壤呼吸影响的研究进展

土壤呼吸是陆地生态系统与大气环境之间进行碳交换的主要途径,在全球碳循环和碳平衡中占有极其重要的地位。全球变化背景下,由于人类活动而导致日益严重的酸雨问题,其对土壤呼吸的影响越来越受到国内外学者的广泛关注。酸雨导致土壤酸化,对土壤微生物代谢活动、植物地上地下生长以及凋落物分解等产生影响,进而影响土壤呼吸。该文综述了模拟酸雨对森林生态系统和农田生态系统土壤呼吸影响的三种结果,即抑制、促进和无影响;酸雨影响土壤呼吸的差异受到酸雨酸性、酸雨处理持续时间以及植被类型、植物生长季节、植被演替阶段以及土壤理化性质等生物和非生物因素的综合影响。低强度和高强度酸雨都倾向于降低土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))。从影响土壤呼吸的四个关键的生物因子,即光合作用、凋落物、微生物、根系生物量,分析了模拟酸雨影响土壤呼吸的潜在机制;但是酸雨影响土壤呼吸的过程复杂,使得土壤呼吸对酸雨的部分响应机理仍存在不确定性。在此基础上总结了现有研究存在的不足,提出了今后需要给予重点关注的四个方面的研究:(1)不同类型生态系统对酸雨响应的研究;(2)土壤各组分呼吸对酸雨响应的研究;(3)模拟酸雨与其他外界因素的共同作用研究;(4)与土壤呼吸相关的生物因子对酸雨响应的研究。     

城市化对土壤生态环境的影响研究进展

城市土壤是城市生态系统中最重要的组成部分之一,发挥着重要的生态系统服务功能。在全球快速城市化的背景下,城市土壤受到人类活动的强烈干扰,土壤物理、化学性质发生改变,土壤退化与污染日益加重。城市土壤退化导致土壤动物生态特征与行为模式发生变化,城市景观格局与土地利用类型的变化强烈影响了土壤动物的栖息地,为土壤动物的生存与生物多样性带来潜在威胁;另一方面,城市化过程改变了土壤微生物群落组成与功能特征。城市化直接影响了城市土壤维持植物生长、土壤自然消减能力以及碳储存功能等重要的生态系统服务功能。针对城市化过程对土壤生态环境产生的一系列影响,需要采用科学的管理方式,改善土壤理化性质,提高土壤环境质量,保护和恢复土壤生物多样性,从而增强城市土壤的生态系统服务功能。     

长期施肥和增水对半干旱草地土壤性质和植物性状的影响

本文对内蒙古多伦退化草地2005年建立的长期野外控制试验中施肥和增水对土壤性质和植物群落特征的影响进行了总结和综合评述.结果表明:加氮导致了表土酸化并降低酸缓冲容量,提高了表土中碳氮磷硫有效性及DTPA-浸提态铁锰铜含量,导致盐基离子钙镁钾钠总量的消耗,降低了土壤微生物群落多样性,促进了优势植物物种叶片对氮磷硫钾及锰铜锌的吸收,抑制植物叶片对铁的吸收,而对钙镁吸收无显著影响,增加了植物地上净初级生产力(ANPP),降低了植物物种多样性和群落稳定性.单独加磷增加了表土全磷和Olsen-P含量及真菌丰度,促进了植物叶片对氮、磷、硫的吸收,但对其他土壤基本化学性质及ANPP、物种多样性无显著影响.增水提高了植物群落对干旱的抵抗力,但对ANPP增长的贡献受到土壤氮有效性的限制.增水对于加氮导致的土壤酸化、植物和微生物多样性降低等具有一定的缓冲作用;加氮增水和加磷增水下,土壤微生物多样性及功能受地上植物群落结构及功能变化的影响.长期野外控制试验对于深入理解草地生态系统结构和功能对环境变化的响应具有重要意义,但单点的研究结果仍需与不同区域多点控制试验的联网研究相结合,深入开展地上与地下生态过程的关联研究,才能深入理解草地生态系统生态学的相关机制.     

土壤酸化改良剂对烟株农艺性状、土壤pH值及青枯病发生的影响

由于长期连作障碍、不合理连续施用化肥等因素,植烟土壤存在酸化等问题,导致烟草青枯病等愈发严重.土壤酸化改良剂可以改善土壤酸化状况,同时还具有改善土壤物理结构、提高养分利用率、增强土壤酸碱缓冲能力等多项作用.本研究选取3种土壤酸化改良剂,用起垄条施的方式,以长期植烟酸化烟田为研究对象,评估不同处理对土壤pH值调节、烟草生长及青枯病发生的影响.结果表明,草木灰粉剂、草木灰颗粒剂处理对烟株生长有一定的促进作用;草木灰粉剂、草木灰颗粒剂和牡蛎壳粉处理后20d,三者土壤pH值分别较空白对照提高了0.40、0.63和0.40,草木灰颗粒剂对酸化土壤的改良效果最好;处理后60d,三者土壤pH值分别较空白对照提高了0.42、0.30和0.08,草木灰粉剂对酸化土壤的改良效果最好;基于烟草青枯病的病情指数AUDPC计算,从小到大依次为草木灰粉剂、草木灰颗粒剂、牡蛎壳粉、空白对照,草木灰粉剂和草木灰颗粒剂处理对烟草青枯病整个时期的防控效果分别为69.35%和28.43%.结合调酸效果、农艺性状和对青枯病的防效等指标综合分析,土壤酸化改良剂草木灰粉剂起垄条施的效果最优,可为今后在酸化烟田大面积运用调酸技术防控烟草青枯病提供理论基础和技术支撑.     

近30年来广东省土壤pH值的时空变化

基于广东省第二次土壤普查(20世纪80年代)以及2002—2007年广东省土壤pH数据,对期间土壤pH的时空变化进行了研究.结果表明:研究期间,广东省土壤pH空间分布格局基本一致;除珠江三角洲和清远、韶关部分地区土壤为弱碱性外,其他地区土壤以酸性为主;土壤pH变化整体表现为酸化,土壤pH平均值由5.70降至5.44.除潮土pH变化以增大为主外,其他土壤类型的pH均呈降低趋势,以赤红壤、水稻土和红壤pH的降幅尤为严重,石灰土pH值的降低趋势和降低面积比例均最明显.广东省土壤酸化主要受土壤本身特性和酸雨等自然因素以及不合理施肥和城市化等人为因素的影响;另外,由于工业化和矿山开发,还导致局部地区土壤pH值有所上升.     

不同植物群落下酸化尾矿养分状况及土壤酶活性

调查不同植被群落下铜尾矿的养分状况及土壤酶活性的变化动态,通过常规方法测定了尾矿的pH和电导率,以及有机质,总氮,有效磷,速效钾的含量。用底物反应法测定了过氧化氢酶,芳基硫酯酶,脲酶,酸性磷酸化酶和脱氢酶的活性。结果表明,与酸化的裸露尾矿相比,定居其上的芦苇(Phragmites australis)、狗牙根(Cynodon dactylon)和双穗雀稗(Paspalum distichum)均能显著增加尾矿基质pH值(从3.6上升到5.4),降低电导率,减缓尾矿酸化过程。芦苇和狗牙根能够显著提高尾矿基质中N、K和有机质含量(P<0.05),增加尾矿中的养分。3种植物群落下有效磷较裸露尾矿没有显著增加。植物的定居显著提高了尾矿中过氧化氢酶、芳基硫脂酶和脲酶的活性(P<0.05);但酸性磷酸化酶和脱氢酶活性没有显著提高。研究表明,植物对尾矿有明显的改良作用,而且芦苇和狗牙根优于双穗雀稗。在各种植被条件的尾矿中除酸性磷酸化酶以外的其它实验土壤酶活性均与尾矿中有机质和总氮呈极显著正相关(P<0.01)。