我国土-水系统对酸沉降的响应与最大允许负荷研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liang_yanzhi
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长期以来,酸沉降一直是我国主要的环境问题之一。近30年以来,我国酸沉降研究取得了很大的进展,对酸沉降控制起到了积极的推动作用。本文在以往研究的基础上,对我国典型地区开展了森林土-水系统酸化的区域调查,分析了森林小流域的定点观测结果;实验研究了氮沉降对土壤酸化的影响;构建了最大允许酸沉降负荷模型,评估了我国现阶段酸沉降的最大允许负荷。  区域调查结果发现,我国广东、湖南和重庆部分森林土壤酸化严重(pH<5.0),部分地区源头水丧失酸缓冲能力。湖南岳麓山、重庆铁山坪和浙江梅家坞森林小流域的观测研究也发现,其土-水系统已经严重酸化。在这些小流域,土壤水中无机铝离子与盐基离子的摩尔比值已到达毒害某些敏感树种的水平((Ali/(Ca+Mg)>1.0),土壤盐基饱和度也小于一些植物生长的临界值15%。分析表明,酸沉降是导致土-水系统酸化的重要原因。  在贵州雷公山和重庆铁山坪森林小流域开展了15N标记的氮淋溶现场实验研究。雷公山的结果表明,三种形态((NH4)2S O4,Ca(NO3)2和NH4NO3)、两个不同水平标记氮添加量情况下,标记氮的淋溶比平均为50%(25%-77%),也就是说,在氮饱和程度较低的雷公山森林,约一半左右的添加氮起到了酸化作用。在铁山坪小流域的实验结果显示,土壤表层标记氮的淋溶比率接近100%,中层和下层的淋溶比仅为50%左右。这表明,在氮饱和的重庆铁山坪森林,表层土壤的外来的氮输入完全起到了酸化作用。  本文发展了一个简单稳定过程模型,用于计算土壤的阶段最大允许酸沉降负荷(SML)。该模型假设土壤的酸化过程是稳定的,土壤盐基离子交换作为酸的有限缓冲被纳入土壤碱度的收支平衡。利用这个模型,评价了我国南方5个森林小流域的阶段最大允许酸沉降负荷。结果表明,在3个土壤盐基饱和度大于临界盐基饱和度的森林,阶段最大允许负荷大于临界负荷;在另外两个盐基饱和度低于临界盐基饱和度的森林,阶段最大允许负荷小于临界负荷。因此,酸沉降的阶段最大允许负荷评价有利于酸化土壤的恢复。  在收集资料及区域调查的基础上,绘制了我国阶段最大允许酸沉降负荷图。结果表明,我国酸沉降的阶段最大允许负荷大致可以按照秦岭淮河一线划为南北两个区域。北方大部分地区的阶段最大允许负荷大,森林土壤对酸沉降不敏感,而大部分南方区域的阶段最大允许负荷相对较小,土壤对酸沉降缓冲能力较弱。
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