钙是地壳中最丰富的碱土金属元素，同时也是所有植物生长所需要的常量营养元素。越来越多的证据表明Ca是影响森林生态系统结构和功能的重要因素。贵州地处典型喀斯特地区，也是我国酸雨重灾区之一。酸沉降可以导致土壤中盐基离子的流失并释放出具有植物毒性的元素，对森林生态系统造成破坏。在酸化土壤上，Ca的流失可以直接或间接地影响森林的生产力。在受到酸沉降影响的森林生态系统，Ca、Mg、K等植物生长所必须的常量营养元素将从土壤可交换态离子库中淋失。大气输入与岩石风化是森林生态系统K、Ca、Mg等碱基离子的主要来源，了解二者的输入比率及转化是研究森林流域内物质循环过程的关键。为了评估森林健康状况和酸沉降对森林生态系统的影响，识别并区分植物营养物质的不同来源是非常有必要的。　　 喀斯特地区森林生态系统是物质、能量交换复杂且快速的开放系统。本论文应用Sr同位素示踪方法研究了酸沉降对贵州省喀斯特地区森林小流域营养离子循环的影响。选择了一处典型的森林小流域，把“岩石—土壤—地表水—大气沉降—植物”作为一个完整的系统考虑，系统采集了大气降水、穿冠水、地表水、植被、土壤、岩石样品。利用化学质量平衡、锶同位素地球化学等研究手段，探讨了喀斯特森林小流域水循环过程中营养元素和锶同位素组成的时空变化，评判了酸沉降对土壤—植被系统中营养元素与锶同位素组成的影响，定量计算了大气沉降与土壤风化分别对森林植被营养物质来源的贡献率，并进行了微生物对矿物差异风化作用锶同位素示踪的探索性研究，揭示了喀斯特背景下森林生态系统营养物质来源、分布以及迁移转化规律，为喀斯特地区森林生态环境质量评价及其环境保护提供科学依据。主要结论如下：　　 1.龙里森林小流域降雨的pH显示改区属于受酸雨危害地区。从大气降水到地表水的转化过程中，水溶液中主要离子的浓度发生了较大的变化。在酸雨影响下，雨水对林冠主要表现为营养阳离子的淋失作用，阴离子除NO3-被叶片吸收外总体上也是表现为淋失作用。龙里森林小流域水溶液的锶同位素比值组成总体上受灰岩风化端元控制，水体的87Sr/86Sr的比值变化范围为0.70716～0.71051。大气降水、穿冠水、地表水等不同类型水溶液的锶同位素比值组成变化反映了水循环过程中水溶液与周围环境进行离子交换。　　 2.土壤中可交换态离子、碳酸盐岩结合态离子和全样的锶同位素组成之间在同一剖面存在较大的变化，且在土壤剖而垂向上也存在着较大的变化。黄壤剖面中不同赋存形式离子的锶同位素组成之间的变化较之石灰土剖面更为明显。可交换态离子的锶同位素比值变化特征可以很好地说明雨水对土壤的影响程度。黄壤剖面土壤可交换态离子的锶同位素比值在土壤剖面形成的垂向分布梯度，反映了雨水对土壤的影响可以达到130 cm深度。　　 3.喀斯特地区黄壤上生长的植物具有高钙含量的特征，营养元素含量具Ca＞K＞Mg特点。研究区植物Ca、K、Sr的平均含量均高出报道的陆生植物的平均含量，但比贵州地区同样以灰岩为母质发育而来的石灰-十上生长的植物低。石灰土上植物体内(包括皮、叶、根、茎)的Ca含量比黄壤上植物体内的高，而Sr、Ba、Mn含量则比黄壤上植物体内的低；阔叶树的营养元素含量一般大于针叶树的。　　 4.不同植物种所吸收的营养元素来源存在差异。基于锶同位素组成的端元模式计算结果表明，苔藓和石松吸收的营养阳离子主要来自大气沉降，苔藓可以达到88.66％，石松则为77.28％。除了苔藓、石松外，喀斯特地区黄壤上植物生长所需的58.88％～85.64％的Ca、Mg来自土壤风化所产生的可交换态阳离子，大气输入部分所占份额相对较小。　　 5.土壤中可交换态离子的锶同位素比值是植物体的锶同位素组成的主要影响因素。植物叶片、韧皮、根等不同器官的87Sr/86Sr比值之间存在较大变化，并且树根的87Sr/86Sr比值随着土壤深度加大在垂向上产生变化，反映了植物器官对不同来源营养元素的利用效率存在差异。同样生长在龙里石灰土样地上的马尾松和光皮桦在树根的锶同位素垂向变化上有较大差别，这可能与其植物生理生态特性有关。老叶与新叶之间87Sr/86Sr比值则没有变化。　　 6.利用Sr同位素示踪方法能较好地区分混合体系中Ca2+等离子由不同矿物风化所释放的比例，进而定量分析微生物对矿物的差异风化作用。在磷灰石和方解石组成的混合体系中，随着微生物培养时间的延长，培养基上清液的87Sr/86Sr比值随时间变化，这反映出方解石与磷灰石两种矿物的微生物风化释放离子对培养液中Ca2+来源的相对贡献率发生改变。基于锶同位素组成的端元模式计算结果表明，黑曲霉组培养液中的Ca2+先由方解石风化所贡献，随后黑曲霉对方解石的风化作用减弱，此时，溶液中Ca2+主要来自磷灰石的风化；而青霉组培养液中的Ca2+先来自磷灰石的风化，随后来自方解石的风化。