（生态学专业论文）低硫氮比酸雨对亚热带5种典型树种幼苗的影响.pdf

；科魁燃 d i s s e r t a t i o nf o rm a s t e rd e g r e e 2 010 u n i v e r s i t yc o d e ：10 2 6 9 s t u d e n ti d ：5 1 0 7 0 8 0 2 0 0 4 e f f e c t so fs i m u l a t e da c i dr a i nw i t hl o w e rs nr a t i oo n f i v ed o m i n a n t s p e c i e si ns u b t r o p i c a lf o r e s t s b y f e n gl m s u p e r v i s e db y p r o f w a n gx i h u a d e p a r t m e n to fe n v i r o n m e n t a ls c i e n c e e a s tc h i n an o r m a l u n i v e r s i t y s h a n g h a i ，c h i n a m a y ，2 0 1 0 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文低硫氮比酸雨对亚热带5 种典型树种幼苗的影响， 是在华东师范大学攻读硕士学位期间，在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成 果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 豳纽 日期：归口年多月f e l 华东师范大学学位论文著作权使用声明 低硫氮比酸雨对亚热带5 种典型树种幼苗的影响系本人在华东师范大学攻读学 位期间在导师指导下完成的硕士学位论文，本论文的研究成果归华东师范大学所有。本 人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论文，并向主管部门和相关机构如 国家图书馆、中信所和“知网”送交学位论文的印刷版和电子版；允许学位论文进入华 东师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅；同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学 位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印 或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) () 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密 学位论文毒，于年 月日解密，解密后适用上述授权。 ( 歹2 不保密，适用上述授权。 导师签名本人签名蚴盈 弘o 年石月j 日 “涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定过的 学位论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方为有效) ，未 经上述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均 适用上述授权) 。 迢匾匾硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 宋永昌教授华东师范大学主席 陈小勇教授华东师范大学 阎恩荣副教授华东师范大学 本论文受到国家自然科学基金酸沉降对中国东部亚热带典型 树种叶片养分利用的影响( 4 0 8 0 1 1 9 6 ) 资助 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第一章前言。l 1 1 我国酸雨的污染状况1 1 2 酸雨对森林的危害2 1 3 酸雨对植物生理特性的影响3 1 4 1 5 第二章 2 1 2 2 2 3 2 4 1 3 1 酸雨对植物的可见伤害及营养生长的影响。3 1 3 2 酸雨对植物光合色素的影响4 1 3 - 3 酸雨对植物光合作用的影响。5 1 3 4 酸雨对植物细胞膜的影响6 1 3 5 酸雨对植物养分吸收的影响。7 1 3 6 酸雨的施肥效应。7 研究目的和意义8 研究路线9 材料与方法。1 0 研究地概况1 0 2 1 1 天童国家站概况1 0 2 1 2 宁波市大气环境污染状况1 0 试验材料1 0 试验设计1 l 测定指标及方法。1 l 2 4 1 可见伤害症状1 1 2 4 2 茎干生长参数1 2 2 4 3 生理生化指标1 2 第三章低硫氮比酸雨对幼苗茎干生长的影响 3 1 模拟酸雨对幼苗表观伤害症状1 5 3 2 模拟酸雨对幼苗株高生长( h ) 的影响1 7 3 3 模拟酸雨对幼苗基径生长( d ) 的影响1 7 3 4 模拟酸雨对幼苗膏的影响1 8 3 5 小结与讨论。1 8 第四章低硫氮比酸雨对幼苗光合作用和质膜的影响2 0 4 1 模拟酸雨对气体交换参数的影响2 0 4 1 1 模拟酸雨对净光合速率( ) 的影响2 0 4 1 2 模拟酸雨对气孔导度( 岱) 和胞间c 0 2 浓度( c i ) 的影响2 0 4 1 3 模拟酸雨对蒸腾速率( 行) 和水分利用效率( w u e ) 的影响2 l 4 1 4 模拟酸雨对气孔限制值( 厶) 的影响2 2 4 2 模拟酸雨对光响应特性的影响2 3 4 2 1 模拟酸雨对光响应曲线的影响2 3 4 2 2 模拟酸雨对表观量子效率( a q e ) 的影响2 4 4 2 3 模拟酸雨对最人净光合速率( j 切) 的影响2 5 4 2 4 模拟酸雨对光饱和点( 厶铲) 和光补偿点( l c p ) 的影响2 6 4 2 5 模拟酸雨对暗呼吸速率( r d ) 的影响2 7 4 3 模拟酸雨对光合色素的影响2 7 4 3 1 模拟酸雨对叶绿素总量( c h l , + 6 ) 的影响2 7 4 3 2 模拟酸雨对类胡萝b 素( c a r ) 含量的影响2 8 4 3 3 模拟酸雨对单位叶绿素含量的光合速率( p n c h l o + 6 ) 影响2 8 4 4 模拟酸雨对植物叶片膜的影响2 9 4 4 1 模拟酸雨对质膜透性的影响2 9 4 4 2 模拟酸雨对丙二二醛( m d a ) 含量的影响3 0 4 5 小结与讨论3 0 4 5 1 低硫氮比酸雨对植物气体交换的影响3 0 4 5 2 低硫氮比酸雨对光合响应的影响3 1 第五章低硫氮比酸雨对幼苗叶片养分含量的影响 3 3 5 1 模拟酸雨对植物氮、磷含量的影响3 3 5 2 模拟酸雨对植物矿质元素的含量的影响3 4 5 2 1 模拟酸雨对幼苗叶片常量元素含量的影响3 4 5 2 2 模拟酸雨对幼苗叶片微量元素含量的影响3 4 5 3 小结与讨论3 7 第六章主要结论。 6 1 低硫氮比酸雨对亚热带典型树种幼苗的影响3 9 6 1 1 低硫氮比酸雨对亚热带典型树种茎干生长的影响3 9 6 1 2 低硫氮比酸雨对亚热带典型树种光合作用和质膜的影响3 9 6 1 3 低硫氮比酸雨对亚热带典型树种养分含量的影响3 9 6 1 4 低硫氮比酸雨对植物的影响机理4 0 6 25 种幼苗的抗酸雨胁迫能力比较4 l 参考文献：z ：! 后记4 8 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文4 9 摘要 近半个世纪以来，随着工业的发展，酸雨污染日益加剧，酸雨对植物特别是森林植 被的影响也越来越严重。近年来，国内外许多学者对酸雨在植物生理生态方面的影响做 了大量的研究，并取得了显著的成果。随着经济的发展，我国东部地区大气中的n o x 排放量已经超过s 0 2 排放量，酸雨的硫氮比值正在逐步减小。而我们过去很多的模拟研 究多集中在硫氮比( 摩尔比) 大于6 的硫酸型酸雨，因此深入研究硫氮比值较低的酸雨 对植物的影响具有重要的现实意义。 通过对我国亚热带典型树种香樟( c i n n a m o m u mc a m p h o r a ) 、木荷( s c h i m a s u p e r b a ) 、枫香( l i q u i d a m b a r f o r m o s a n a ) 、湿地松( p i n u se l l i o t t i i ) 和水杉( m e t a s e q u o i a g l y p t o s t r o b o i d e s ) 一年生幼苗为期4 个月的模拟酸雨处理，以当地水库水为对照，研究 硫氮比( 摩尔比) 为1 5 8 的酸雨胁迫( 中度酸雨p h 3 5 、重度酸雨p h 2 5 ) 下，植物茎 干生长参数、气体交换参数、质膜透性、养分元素等生理指标的变化规律。研究所取 得的主要结论如下： l 、低硫氮比酸雨能够引起植物产生一系列的形态和生理生态反应，主要表现在： ( 1 ) 中度酸雨( p h 3 5 ) 对5 种植物的茎干生长有一定的抑制作用，但均未出现显 著伤害症状。重度酸雨( p h 2 5 ) 下，除湿地松外，其余幼苗的叶片均出现退绿、黄化、 坏死斑等可见伤害症状；香樟、枫香、湿地松和水杉的茎干生长均有较大幅度的增加。 ( 2 ) 中度酸雨( p h 3 5 ) 下，植物的气体交换和光合响应均没有出现明显变化。除 水杉外，中度酸雨( p h 3 5 ) 对其余幼苗的膜系统伤害较小。高浓度酸雨胁迫( p h 2 5 ) 诱导植物气孔部分关闭，引起植物体内外气体交换参数变化，导致叶片净光合速率、蒸 腾速率和水分利用效率下降；另一方面，酸雨破坏叶片膜系统，加速脂质过氧化，降低 叶绿素光合活性，并最终影响到叶片光合速率。但是重度酸雨( p h 2 5 ) 下植物的光合 响应参数变化不明显。 ( 3 ) 中等强度的酸雨( p h 3 5 ) 对5 种幼苗叶片的、p 含量均没有产生显著影响。 枫香叶片的k 含量和湿地松叶片的a i 、n a 含量显著上升，其余幼苗叶片的k 、c a 、n a ， m g 、a i 、m n 、f e ，z n 含量均没有产生显著变化。重度酸雨( p h 2 5 ) 的氮肥效应使得 木荷、枫香、水杉和湿地松的叶片含量均呈现上升趋势。枫香的c a 、m g 、m n 含量， 湿地松的c a 、m n 、n a 含量和水杉的a i 、m g 、n a 含量显著升高。香樟的彳，含量和枫 香的k 含量显著降低。 ( 4 ) 与以往高硫氮比( 摩尔比大于6 ) 酸雨研究结果相比发现，低硫氮比在一定程 度上增加了植物生长的氮供给，提高了植物叶片的氮含量，在短期内可能会促进植物的 茎干生长，减缓酸雨对植物的气体交换和膜系统的负面影响。但是对于较敏感的树种如 水杉，中度酸雨( p h 3 5 ) 仍然造成植物叶片膜系统损伤。此外，低硫氮比还可能在一 定程度上增强植物对酸雨的光合适应性。 2 、不同植物对低硫氮比酸雨的敏感性存在差异。在实验数据的基础上，综合多项指 标发现：湿地松具有更高的抵御环境胁迫的能力，其次是香樟、枫香和木荷，水杉的适 应能力较差。 关键词：模拟酸雨；硫氮比；气体交换；光合作用；质膜透性；丙二醛；养分 a b s t r a c t t h ea c i dr a i np o l l u t i o ni sw o r s i n g i n c r e a s i n g l yw i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r yi nr e c e n t h a l fc e n t u r y , a n dt h ei m p a c to fa c i dr a i no np l a n te s p e c i a l l yf o r e s t v e g e t a t i o nh a v ea l s o b e c o m em o r es e v e r e b a s e do nf i e l di n v e s t i g a t i o n sa n de x p e r i m e n tr e s u l t sw i t hs i m u l a t e da c i d r a i n , t h ep o t e n t i a le f f e c t so fa c i dr a i nw i t hh i g h e rs nr a t i o ( m o l a rr a t i o n 6 ) o np l a n t sh a v e b e e ns h o w ni n t e n s i v e l yi nc h i n a h o w e v e r , f e wr e p o r t sh a v ef o c u so nt h ee f f e c to fa c i dr a i n w i t hl o w e rs nr a t i oo np l a n t s ，w h i c hh a si m p o r t a n tp r a c t i c a ls i g n i f i c a n e ew i t ht h ed e c r e a s i n g o fs nr a t i oi nf u t u r e t h ep u r p o s eo ft h i ss t u d yw a st oi n v e s t i g a t et h ep o s s i b l ee f f e c t so fs i m u l a t e da c i dr a i n w i t hl o w e rs nr a t i oo nf i v ed o m i n a n ts p e c i e si ns u b t r o p i c a lf o r e s t s o n e - y e a r - o l ds e e d l i n g s o fc i n n a m o m u mc a m p h o r a ，s c h i m as u p e r b ，l i q u i d a m b a rf o r m o s a n a , p i n u se l l i o t t i ia n d m e t a s e q u o i ag l y p t o s t r o b o i d e sw e r et r a n s p l a n t e di n t op o t sw i t ht h el o c a ls o i l ( y e l l o w r e ds o i l ) a tt i a n t o n gn a t i o n a ls t a t i o no ff o r e s te c o s y s t e m ，z h e j i a n gp r o v i n c e t h em o l a rr a t i oo f s u l f a t et on i t r a t eo ft h es i m u l a t e da c i dr a i nu s e di no u r s t u d yw a s1 5 8 ：1 ，s i m i l a rt ot h er a t i oo f n 0 3 。a n ds 0 4 厶i na m b i e n tr a i n f a l li nz h e j i a n g s e e d l i n g sw e r et r e a t e dw i t hs i m u l a t e da c i d r a i no fp h2 5o r3 5 ，r e s p e c t i v e l y , e v e r yo t h e rd a yf r o ma p r i l15t oa u g u s t2 4i n2 0 0 9 ，a n d l o c a lr e s e r v o i rw a t e ro fp h5 旺5 4a st h ec o n t r 0 1 t h eg r o w t hp a r a m e t e r so fs t e m ，g a s e x c h a n g ep a r a m e t e r s ，p h o t o s y n t h e t i c p i g m e n t c o n t e n t s ， m e m b r a n e p e n e t r a t i o n , m a l o n d i a l d e h y d e ( m d a ) a n dn u t r i e n te l e m e n t sc o n t e n ti nl e a v e sw e r ei n v e s t i g a t e da tt h ee n d o ft h ee x p e r i m e n t t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ： 1 、t h em o r p h o l o g i c a la n dp h y s i o l o g i c a lc h a n g e so fs e e d l i n g sw e r ec a u s e db yt h e s i m u l a t e da c i dr a i nw i t hl o w e rs nr a t i o ( 1 ) n ov i s i b l ef o l i a ri n j u r yw a so b s e r v e d ，w h i l et h eg r o w t ho fs t e mw a si n h i b i t e di ns o m e d e g r e ew i t ht h et r e a t m e n to fp h3 5a c i dr a i nf o ra l lf i v es p e c i e s t h ep h 2 5t h r e a t m e n t r e s u l t e di nt y p i c a lv i s i b l ef o l i a ri n j u r ys y m p t o m s ，s u c ha se t i o l a t i o n , s h r i n k a g e sa n db r o w n d o t s ，e x c e p t 只e l l i o t t i i t h es t e mg r o w t ho fcc a m p h o r a ，& s u p e r b ，l f o r m o s a n aa n dp e l l i o t t i ii n c r e a s e dl a r g e l y ( 2 ) e x c e p tmg l y p t o s t r o b o i d e s ，n os i g n i f i c a n td i f f e r e n c ew a so b s e r v e di nt h e s e p a r a m e t e r sw i t ht h et r e a t m e n to f p h3 5a c i dr a i nf o rt h es p e c i e s t h ep h 2 5t r e a t m e n ta l t e r e d g a se x c h a n g ep a r a m e t e r s ，i n c l u d i n gn e tp h o t o s y n t h e t i cr a t e 沏) ，s t o m a t ac o n d u c t a n c e ( 6 s ) ， i t r a n s p i r a t i o nr a t e ( 研a n dw a t e ru s ee f f i c i e n c y ( w u e ) m e m b r a n ep e n e t r a t i o na n dm d a c o n t e n t si nt h es e e d l i n gl e a v e so fs e e d l i n g sw e r ei n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y , s u g g e s t i n gt h a tt h e d e c r e a s eo fp h o t o s y n t h e t i c a c t i v i t y w a sp r o b a b l yc a u s e d b yn o n s t o m a t a l f a c t o r si n c o m b i n a t i o nw i t hs t o m a t a lc l o s u r e t r e a t e dw i t hn i t r o g e nf e r t i l i z e r , t o t a lc h l o r o p h y l lc o n t e n t o ft h el e a v e sw e r ei n c r e a s e d ，a n dn e tp h o t o s y n t h e t i cr a t eo nt h eb a s i so fc h l o r o p h y l lc o n t e n t d e c l i n e ds i g n i f i c a n t l yu n d e rp h2 5a c i dr a i nt r e a t m e n t i tc a nb ec o n c l u d e dt h a ta c i dr a i n t r e a t m e n t sc a ni n d u c ep a r t i a lc l o s i n go fs t o m a t a , d a m a g em e m b r a n es y s t e ma n dd e c r e a s e p h o t o s y n t h e t i ca c t i v i t yo fp l a n t s ( 3 ) t r e a t e dw i t hp h 3 5a c i dr a i n ，t h en i t r o g e n a n dp h o s p h o r u s c o n t e n ti nl e a v e so f f i v es p e c i e sw e r en o ta f f e c t e ds i g n i f i c a n t l y t h ec o n t e n to fp o t a s s i u m ( 矽，s o d i u m ( 口) ， c a l c i u m ( c a ) ，m a g n e s i u m 似曲，a l u m i n u m 似2 3 i ，m a n g a n e s e ( 锄) ，i r o nc & ) ，z i n c ( z n ) i n l e a v e so fs e e d l i n g sd i dn o tc h a n g es i g n i f i c a n t l ya t p h 3 5 ，e x c e p tt h ekc o n t e n to f 厶 f o r m o s a n aa n da i 、n ac o n t e n to fp e l l i o t t i iw h i c hi n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y t h enc o n t e n ti n l e a v e so fs e e d l i n g sg r e wu n d e rt h ep h 2 5t r e a t m e n to w i n gt ot h en i t r o g e nf e r t i l i z e r , e x c e p tc c a m p h o r a t h ec a 、m g 、m nc o n t e n to f l f o r m o s a n a , t h ec a ，m n 、n ac o n t e n to f pe l l i o t t i i a n dt h ea i 、m g 、n ac o n t e n to f m g l y p t o s t r o b o i d e sr i s e do b v i o u s l y , w h e r e a st h ea ic o n t e n to f cc a m p h o r aa n dkc o n t e n to f l f o r m o s a n ar e d u c e ds i g n i f i c a n t l y ( 4 ) b a s e do nt h er e s u l t s ，w ec a nc o n c l u d et h a tl o w e rs nr a t i oi n c r e a s et h es u p p l yo f n i t r o g e nt op l a n ta n di m p r o v et h enc o n t e n ti nl e a v e s ，w h i c hm a yp r o m o t et h es t e mg r o w t h c o m p a r e dw i t ht h et r e a t m e n to fh i g h e rs nr a t i o ( m o l a rr a t i o n 6 ) f u r t h e r m o r e ，l o w e rs n r a t i om a y m i t i g a t en e g a t i v ee f f e c t so fa c i dr a i no np h o t o s y n t h e s i sa n dm e m b r a n e 2 、t h ea d a p t a b i l i t yt oa c i dr a i nw e r ev a r i o u sw i t ht h e s p e c i e s w i t ht h ep a r a m e t e r sm e a s u r e d ，i tc a l lb ef o u n dt h a t 只e l l i o t t i ih a st h eb e s tc a p a c i t yt o a c c l i m a t et oa c i dr a i ns t r e s sf o l l o w e db yc c a m p h o r a , l f o r m o s a n a 。s s u p e r ba n dm g l y p t o s t r o b o i d e s t h j ss t u d yi m p r o v e so u ru n d e r s t a n d i n g si ne f f e c t so fa c i dr a i no np l a n tg r o w t hu n d e r l o w e rs nr a t i o k e y w o r d ： s i m u l a t e da c i d r a i n ； s n r a t i o ； g a se x c h a n g e ；p h o t o s y n t h e s i s ； m e m b r a n e p e n e t r a t i o n ；m a l o n d i a l d e h y d e ；n u t r i e n te l e m e n t s i v 第一章前言 酸雨( a c i dr a i n ) 是指p h 值小于5 6 的降水，也包括雪、雾、雹等其它形式的 大气降水( 冯宗炜，2 0 0 0 ) 。近半个世纪以来，随着工业的发展，大气酸沉降日 益严重。它与全球变暖和臭氧层破坏一样，已经成为目前和将来影响人类福祉的 重要环境问题之一。在亚洲、北美和欧洲，大气酸沉降可能是导致森林退化的一 个重要原因( j o h n s o n & s i c c a m a ，1 9 8 3 ) 。因此，酸雨对林木生长和生理的影响已 引起国内外学者的广泛关注( o t t a r , 1 9 7 6 ；冯宗炜，1 9 9 9 ) 。 1 1 我国酸雨的污染状况 近2 0 年来，随着工业的迅速发展，中国南方已成为继欧美之后的第三大酸沉 降区，而且有不断发展的趋势( 王文兴和丁国安，1 9 9 7 ) 。研究表明，我国降水 年均p h 值小于5 6 的地区覆盖了全国约4 0 的面积，长江以南绝大部分地区降水 p h 值低于4 5 ，成为我国酸雨重污染区。酸雨对生态系统的危害范围和程度在不 断扩大，已给国民经济造成巨大的损失。 l 、化学特征 目前我国已建立了比较完备的全国性大气酸沉降监测站网( 包括国家环保总 局监测网和中国气象局酸雨监测网) ，通过国际合作加入了东亚酸沉降监测网 ( e a n e t ) 的监测工作，并和挪威合作建立了长期观测网络，开展了中国酸沉降综 合影响研究( 王自发等，2 0 0 7 ) 。监测结果表明，中国降水离子总浓度很高，相 当于欧洲和北美的3 5 倍。其6 f l s 0 4 2 。、n 0 3 。、n i - h + 和c a 2 + 等主要离子分别占总浓 度的3 1 6 、4 9 、1 7 0 和2 0 2 。在统计的8 省( 福建、江西、湖南、浙江、湖 北、安徽、江苏、山东) 中，s 0 4 2 、n 0 3 、n i l 4 + 和c a + 的平均浓度分别为1 2 5 8 6 、 1 9 6 2 、6 7 8 9 和8 0 4 1 t e q l ( ：f 文兴和丁国安，1 9 9 7 ) ，除n 0 3 - 外，其余离子均大 大高于欧美国家，这反映中国大气污染已相当严重。我国酸雨的主要前体物质为 s 0 2 、n o 。和颗粒物，即大气中的s 0 2 和n o x 浓度高的地方降水的酸性程度及酸雨 的出现频率也高。重庆、贵阳等城市大气中的s 0 2 浓度远远高于国家环境标准。 并且，在此两个地域，s 0 4 2 占阴离子总体浓度8 0 以上，s 0 4 2 - n 0 3 的比率也高， 在重庆及贵阳，其比率超过1 0 ( 王瑞斌等，1 9 8 9 ) 。在美国东北部，s 0 4 2 。与n 0 3 对降水的酸性化的贡献率平均各为6 5 与3 5 ( g a l l o wa ye ta 1 ，1 9 7 6 ) ，而中国 的情况则是全国s 0 4 2 i n 0 3 。的平均值为6 4 ( 徐德应和尚鹤，1 9 9 8 ) ，表明是硫酸型 酸雨。 2 、地域分布 我国酸雨具有明显的区域性特征，总的趋势是以长江为界，长江以北降水p h 值偏高，多呈中性或碱性，长江以南多呈酸性( 曹洪法，1 9 9 0 ) 。出现这种地域 分布的主要原因表现在以下3 方面：( 1 ) 北方大气中的颗粒物明显高于南方。( 2 ) 北方土壤中的碱性物质比南方高( z h a oe ta l ，1 9 8 8 ) 。( 3 ) 降水p h 值的分布与全 国地面风场分布特征有相似之处。四川贫地的重庆、成都是我国酸雨严重的地区。 两广、湖南、江西某些地区p h 值很低，这与我国各地污染系数值相吻合( 李洪 珍，1 9 8 9 ) 。 3 、发展趋势 我国汽车使用量的显著增加使得n o x 的排放量持续增长，从而将导致酸雨污 染类型发生转变，由原来的硫酸型酸雨逐步转变为硫酸硝酸混合型酸雨。据调 查显示，沿海发达地区如：厦门、珠海降水的n 0 3 。- 与s 0 4 2 浓度大体相当( 王自 发等，2 0 0 7 ) ，酸雨已是硫酸硝酸混合型；内陆的重庆与西安s 0 4 2 。浓度远大于 n 0 3 浓度，依然是硫酸型酸雨。上海1 9 9 0 2 0 0 4 年的酸雨化学组成显示，酸雨中的 s 0 4 2 。n 0 3 由1 9 9 0 的5 4 1 下降至1 j 2 0 0 4 年的1 8 6 。这主要是由于能源结构及燃烧方 式的改变，使s 0 2 得到有效控制，酸雨中s 0 4 2 。浓度逐渐下降。另外，随着交通流量 的不断加大，汽车尾气污染日益加重，致使n o x 排放量升高，这表明上海地区酸雨 由煤烟型污染转化为石油型和煤烟型的复合污染( 沙晨燕等，2 0 0 7 ) 。综上所述， 随着经济的发展和人民生活水平的提高，我国的酸雨将由硫酸型向硫酸硝酸混 合型转变。 1 2 酸雨对森林的危害 2 0 世纪七八十年代，科学家的调查发现，酸雨是导致森林退化的主要原因之 一，它引起土壤酸化和养分淋失。t o m l i n s o n ( 1 9 8 3 ) 发现酸雨是造成挪威云杉 枯死和严重受害的主要原因。美国东北部的红果云杉出现大面积枯梢现象，而且 基面积和密度大幅下降。经过大量的调查和研究后发现，这些地区的大气污染和 降水酸度高于其它森林健康地区( u l r i c h ，1 9 8 0 ) ，因此酸雨被认为是造成森林衰 退的直接原因。但也有专家认为，森林衰退是由病虫害、共生关系的破坏和丧失、 酸雨、极端气候、养分缺乏或不平衡、臭氧等因子的综合作用所造成的，酸雨只 2 是其中的一个贡献因子( r e h f u e s s ，1 9 8 9 ) 。 自2 0 世纪8 0 年代以来，我国重庆南山地区的马尾松，峨眉山金顶的冷杉以及 四川奉节县地区的华山松出现大面积的死亡，柳州地区一些林木也出现了较严重 的衰退症状，已初步证实这些衰退现象与酸雨有关( 阳含熙，1 9 8 9 ；朱钟杰， 1 9 8 9 ) 。经考察和研究后发现，重庆南山马尾松林衰退树木针叶及林下土壤中锰 和钴明显降低，而叶片中铝的含量则增加到正常水平的3 倍( 刘厚田，1 9 8 8 ) 。通 过对诸因子与森林衰亡关系进行了数量化分析后认为，酸雨污染是松林衰亡的主 导因素( 陈楚莹等，1 9 8 9 ) 。据推测，我国南方7 省区马尾松和杉木的森林受害面 积分别占该地区森林总面积和用材林面积的4 1 8 和6 5 2 ( 冯宗炜，1 9 9 8 ) 。 1 3 酸雨对植物生理特性的影响 酸雨对陆地生态系统的危害已成为举世注目的重大环境问题。自人类发现酸 雨对植物的伤害作用以来，相关研究工作就得到广泛和深入的开展，并积累了丰 富的经验和珍贵的资料，为进一步研究提供思想参考和理论基础。 1 3 1 酸雨对植物的可见伤害及营养生长的影响 酸雨影响植物叶片的结构和正常的生理生化过程，进而间接影响到植物的生 长发育。当酸雨酸度超过植物叶片耐受限时，叶片常出现退绿、坏死斑、失水萎 蔫、过早落叶和早衰等可见伤害症状，并随着酸雨酸度增高和淋溶时间的延长受 害越严重( 表1 1 ) 。一般来讲，叶片光滑、蜡质层厚、叶革质、坚韧的较叶面 粗糙、凹陷薄质的抗酸雨能力强；叶面多毛，能分泌粘性物质的不易受害；针叶、 鳞叶的抗性强于阔叶( 林慧萍，2 0 0 5 ) 。 表1 1 模拟酸雨对植物的表观伤害症状 t a b l - 1t h ee f f e c to fs i m u l a t e da c i dr a i no nv i s i b l ef o l i a ri n j u r yo fp l a n t 黄建昌和肖艳( 2 0 0 2 ) 通过试验发现，模拟酸雨在p h 值为2 0 时严重抑制了 芒果的生长，且叶片腐烂，植株生长量下降。通过研究1 2 种园林植物对模拟酸雨 的敏感性反应得出：模拟酸雨对园林植物新梢增长产生抑制，并随p h 值下降而 下降( 肖艳和黄建昌，2 0 0 4 ) ，且不同树种对酸雨的敏感性不同( 肖艳等，2 0 0 4 ；陈 树元等，1 9 9 7 ) 。樊后保( 1 9 9 6 ) 等研究表明在p h 2 0 的模拟酸雨条件下，杉木幼 苗叶片表现明显的受害症状，幼苗生长严重受阻；p h 3 5 的处理对幼苗叶片的伤 害也比较明显，导致叶汁液值下降，生长量呈现下降趋；p h 5 o 的处理对幼苗生 长产生一定的促进作用，而p h 6 o 的处理对种子萌发和幼苗生长的影响不明显。 1 3 2 酸雨对植物光合色素的影响 在植物的光合作用过程中，叶绿素是光吸收的主要色素，它把捕获的光能转 变为化学能，形成植物的生产产物。因此，叶绿素含量的高低将直接影响幼苗的 生长。酸雨会破坏植物叶片的叶肉细胞结构，损害叶绿素的组成，减少叶绿素的 含量和光合叶面积，降低光合速率( 表1 2 ) 。但也有研究报道，酸雨中的n 0 3 。 会促进植物叶片的叶绿素合成。 表1 2 模拟酸雨对植物叶片光合色素影响的研究 t a b l - 2t h ee f f e c to fs i m u l a t e da c i dr a i no np h o t o s y n t h e s i sp i g m e n t si nl e a v e so fp l a n t 4 酸雨不仅影响叶绿素含量，而且影响其比例。从叶绿素的组成看，叶绿素a 和叶绿素b 的变化规律大体上与叶绿素总量的变化规律一致，二者的比例在各个 酸雨处理组中变化不大( 张耀明等，1 9 9 6 ) ，但吕均良等( 1 9 9 8 ) 通过试验测定 叶绿素a 和叶绿素b 的比值，发现随着酸雨p h 值的下降，叶绿素a 比叶绿素b 更易 受酸雨的影响而降解。然而也有不同结果，在对美国西部2 种针叶树的试验中发 现，模拟酸雨没有对叶绿素a 产生影响，但低p h 值的酸雨降低了叶绿素b 的含量 ( w e s t m a n & t e m p l e 1 9 8 9 ) 。 1 3 3 酸雨对植物光合作用的影响 对光合作用的抑制是酸雨对植物带来的最早的影响之一。大量研究( 吕均良 等，1 9 9 8 ；陈美华等，1 9 9 5 ；周青等，1 9 9 7 ；郑飞翔等，2 0 0 6 ) 表明，酸雨胁迫下、植 物的光合作用在可见伤害发生前已经明显受到抑制( 表1 3 ) 。 表1 - 3 模拟酸雨对植物叶片光合作用影响的研究 t a b l - 3t h ee f f e c to fs i m u l a t e da c i dr a i no np h o t o s y n t h e s i so fp l a n t 5 1 3 4 酸雨对植物细胞膜的影响 细胞质膜是控制细胞内外物质交换的屏障，细胞膜对物质具有选择透性的能 力，其透性状况关系到细胞内离子平衡、胞液p h 值稳定、能量代谢和酶化学反 应等能否正常进行。当植物受到酸雨影响时，细胞膜的结构遭到破坏，膜透性增 大。从而使细胞内电解质外渗，细胞损害越严重，细胞内电解质外渗越多。 表1 模拟酸雨对植物叶片质膜影响的研究 t a b lt h ee f f e c to fs i m