酸雨对土壤生态系统影响的研究进展

酸雨是人类当前面临的最严重的环境问题之-,并目益成为土壤学和生态学研究的热点.现有的大量研究表明,酸雨对土壤生态系统的功能特性,包括土壤的盐基离子以及重金属与微量元素的淋溶、土壤营养、土壤酸化、土壤微生物数量及其活性、土壤缓冲性能、土壤对酸雨的敏感性、土壤结构、土壤矿物风化等方面均会产生一定的影响.本文就酸雨对土壤生态系统特性的影响研究进展进行了综述,旨在为其他学者今后开展相关研究提供参考.     

酸雨对土壤呼吸的影响机制研究进展与展望

土壤呼吸是陆地生态系统与大气之间进行碳交换的主要途径,其动态变化直接影响着全球碳平衡。由于人类活动的影响,酸雨成为人类当前面临的最严重的生态环境问题之一,但其对土壤呼吸的影响及其机理尚无定论。本文综述了不同生态系统土壤呼吸对酸雨的响应特征,多数文献表明,高强度的酸雨抑制土壤呼吸,而在低强度的酸雨作用下土壤呼吸的响应存在差异。从影响土壤呼吸的4个关键生物因子,即光合作用、微生物、凋落物和根系生物量,重点讨论了酸雨对土壤呼吸的影响机制。在此基础上,提出了以下研究展望:①开展土壤呼吸对不同组成类型酸雨的响应研究;②开展与土壤碳排放相关的功能微生物对酸雨的响应研究;③开展不同物候期土壤呼吸对酸雨的响应研究;④开展土壤呼吸各过程对酸雨的响应研究;⑤建立全球酸雨地区土壤碳排放监测研究网络。     

模拟酸雨组成对棉花根际土壤水解酶活性的影响

本文模拟酸雨离子组成,运用恒温恒湿连续培养的方法,考察了外源酸对棉花根际土壤脲酶、转化酶、磷酸酶活性的影响。结果表明:低酸度对脲酶、中性磷酸酶产生一定的激活效应,进而转为抑制;而在[H+]0～55mmol/kg范围内,外源酸对转化酶与酸性磷酸酶活性表现为明显的激活效应。三种水解酶活性随培养时间的延长均表现为激活-抑制的变化规律。相关分析表明,脲酶、中性磷酸酶活性与[H+]呈极显著负相关;而转化酶、酸性磷酸酶活性与[H+]正相关。     

酸雨胁迫对大豆萌发种子糖代谢动态的影响

为了探索酸雨胁迫对大豆萌发种子糖代谢动态的影响,试验采用蒸馏水浸泡大豆种子,再以pH2.5、4.5模拟酸雨(AR)处理大豆种子,考察不同强度AR胁迫对大豆萌发种子可溶性糖、还原性糖、蔗糖、淀粉及α、β-淀粉酶含量的影响。结果表明,第1天AR组的可溶性糖含量上升,第2天明显降低,随后稳定降低;AR胁迫下的第1天-第4天,还原糖含量维持较高水平,第3天-第5天呈下降趋势;pH2.5组在第2天-第5天蔗糖含量减少;AR胁迫的第2天-第4天淀粉含量降低;总体上,AR组的α-淀粉酶活性CK,但从第5天起pH2.5组的α-淀粉酶活性CK;β-淀粉酶活性在第1天-第6天高于或接近CK,pH2.5组在第7天低于CK。糖代谢各项指标和淀粉酶活性之间的关系表明,可溶性糖、还原糖、蔗糖含量变化幅度随AR胁迫强度增大而增加,淀粉含量变化与之相反;AR组对淀粉酶活性影响是导致萌发改变的内在因素之一。     

酸雨对勋章菊保护酶活性及叶绿素荧光参数的影响

采用盆栽方法,以不同pH值(5.6、4.5、3.5、2.5)的模拟酸雨胁迫试验,探讨其对勋章菊(Gazania Hybrids)叶片质膜透性、MDA含量、保护酶活性、叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响.结果表明,随pH值的降低,勋章菊叶片质膜透性和MDA含量呈逐渐升高的趋势,且二者呈显著正相关;SOD、CAT和POD活性呈先升高后下降的单峰曲线变化,其中SOD、CAT和POD活性最大值均出现在pH4.5处理;叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b的含量、叶绿素a/b、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ实际光化学量子产量(Φps.Ⅱ)、光化学淬灭系数(qP)均随pH值的降低而下降,非光化学淬灭系数(qN)随pH值的降低而升高.模拟酸雨对勋章菊叶片隐形伤害的阈值为pH≤3.5,表明勋章菊对酸雨具有较强的耐受性,可作为酸雨危害较严重地区的园林绿化地被植物之一.     

酸雨与镉对大豆幼苗光合作用复合影响的模拟试验

采用生化分析方法、叶绿素荧光测定系统及透射电镜技术,测定不同强度酸雨与镉胁迫对大豆幼苗叶绿素含量、Hill反应速率、Mg2＋-ATPase活性、荧光参数及叶绿体结构的复合影响。结果表明,与对照相比,单一酸雨和镉作用下,各指标随胁迫强度变化趋势为叶绿素含量（Hill反应速率和Mg^2＋-ATPase活性）降低,初始荧光＂先降后增＂,最大光化学效率和最大量子产量＂先增后降＂。酸雨与镉复合作用下,叶绿素含量的变化表现为上述单一作用的相加效应,Hill反应速率、Mg^2＋-ATPase活性变化为单一作用的协同效应,荧光参数对酸雨与低（高）含量镉复合作用的响应表现为单一作用的拮抗效应（协同效应）。酸雨与镉复合作用下,叶绿体超微结构受到损伤。结合各指标变化进一步得出,叶绿体结构损伤是酸雨和镉对大豆幼苗叶绿素含量及光合光反应,乃至光合作用受抑的内在原因之一。     

苏州市酸雨特征及其与大气环境的关系分析

为了解苏州市酸雨现状及其与大气环境的关系,应用统计分析、相关分析和数值模拟等方法对352个酸雨观测样本进行分析研究。结果表明:352个酸雨观测样本中,平均pH值4.5;pH值>5.6的非酸雨所占比例仅8%,其余92%为酸雨,pH值<4.5的强酸雨出现频率高达67%;pH年均值变化不大,存在一定的月际差异;电导率K值在11.9～284μS.cm-1间剧烈变动,表明大气降水中离子总量差别很大;不同降雨强度时,pH值、K值存在明显差别:大雨和暴雨逢雨必酸,小雨和中雨少数样本pH值>5.6,为非酸雨;K值随雨量增大而减小,说明小雨滴对大气环境中污染物的吸附作用更明显;pH值与大气污染物SO2、NO2、PM10、PM2.5质量浓度负相关;选取了2010年3月一次酸雨过程应用数值模拟方法模拟北方沙尘水平和垂直传输路径,印证了大气中污染物质可以远距离传播,沙尘中离子成分含量高,可导致降雨K值增大,酸度降低。     

五酸钾对酸雨胁迫伤害香青菜的缓解效应

采用人工模拟酸雨的实验设计,以国家农业地理标志产品香青菜（Brassica chinensis L.）为实验材料,以叶片喷施蒸馏水为对照（CK）,设置直接喷施pH3.0的酸雨（SY）和10mg·L−1浓度五酸钾溶液预处理后再喷施pH3.0的酸雨（WS）两个处理组。测定并比较分析各处理组香青菜根系活力、质膜透性（MP）、过氧化氢酶（CAT）活性、超氧阴离子自由基产生速率和脯氨酸（PRO）含量,研究酸雨胁迫对香青菜主要生理指标的影响和五酸钾对酸雨胁迫伤害香青菜的缓解效应,从而探索五酸钾对酸雨胁迫下植物幼苗的防护效果。结果表明,叶面喷施浓度10mg·L−1的五酸钾溶液能够显著提高酸雨胁迫下香青菜根系活力、CAT活性,保护了细胞质膜,有效降低香青菜体内PRO含量及超氧阴离子自由基产生速率。说明五酸钾可缓解酸雨对香青菜的生理伤害,对提高香青菜抗酸雨伤害能力具有优良效果。     

深圳市酸雨特征及其成因分析

研究了深圳市1991～2004年的酸雨时空分布、降雨化学组成及其成因分析。结果表明，深圳市酸雨14年间pH平均值为4．98，酸雨频率为44．2％；降雨中SO4^2-与NO3^-比值是3．78：1，低于全国平均值6.4；酸雨夏秋两季较为严重，主要集中在3～9月份，而冬春两季降雨酸度和酸雨频率均较小；酸雨强度由西向东依次减弱；降雨中离子来源主要是工业和交通排放的酸性污染物，但陆地源和海洋源对降雨酸度的影响也较大。     

模拟酸雨对不同园林植物叶片生理生态特性的影响

采用盆栽方法,以自来水（pH值6.5）作为对照,研究了pH值为1.7,3.0,4.3,5.6模拟酸雨条件下新梢增长量、叶片损伤程度和叶片生理生态特性,并分析了园林植物对酸雨污染的敏感性反应。结果表明:不同pH值的酸雨对园林植物新叶片有不同程度的抑制,酸雨的酸度越大,对园林植物叶片的伤害越大,以pH值1.7的模拟酸雨对园林植物叶片的伤害最为严重,pH值5.6伤害较为轻微,但不同种类之间对酸雨的抗性有明显差异;pH值4.3~5.6处理对园林植物新梢生长率没有显著的影响和抑制作用,而pH值小于3.0处理则严重抑制了园林植物新梢生长;随模拟酸雨强度的增强,园林植物叶片的细胞质膜透性和丙二醛（MDA）含量逐渐升高,当pH值小于3.0时,细胞质膜透性和丙二醛（MDA）含量则急剧增加,当pH值为1.7时,不同园林植物叶片则严重受损;园林植物叶片叶绿素含量、叶片N和P含量随酸雨强度的增加逐渐降低,当pH值小于3.0时,园林植物叶片叶绿素含量、叶片N和P含量则急剧降低,当pH值为1.7时,不同园林植物叶片则严重受损;相关分析表明,酸雨增加了园林植物对环境的敏感性。园林植物对酸雨具有较强的抵抗能力,对园林植物生理活动影响的阈值pH值大致介于3.0~4.3,因此,本研究的6种园林植物可以作为酸雨灾害严重地区园林绿化及植被构建的物种。