利用樹木年輪學對川西亞高山森林生態(tài)系統(tǒng)土壤酸度的重建研究.pdf

1、酸沉降是全球面臨的重大環(huán)境問題之一，已經造成了許多地區(qū)的環(huán)境破壞和生態(tài)惡化。為此，人們對酸雨的性質及環(huán)境效應進行了廣泛的研究，已經有了越來越深刻的認識。而作為引起森林樹種衰退和死亡的主要原因，由酸沉降導致的土壤酸化問題更是備受關注。在大多數地區(qū)，歷史監(jiān)測資料的缺乏卻給長期土壤酸化的評估帶來了很多的困難，但是樹木年輪元素含量的徑向變動提供了檢測林區(qū)土壤化學歷史變動的潛力，從而可以用來克服這一困難。
　　 基于以上幾點，本研究為獲取

2、重建川西亞高山森林生態(tài)系統(tǒng)土壤酸化歷史變遷的最佳指標，選取該地區(qū)峨眉山（嚴重酸沉降）和貢嘎山（相對潔凈）兩個樣地，首先對0-30cm深度的土壤樣品進行了收集，測定了土壤酸度(pH)、有效鹽基離子交換量(CECe)、鹽基飽和度(BS)以及可交換性Na，Mg，K，Ca，Mn和Al的含量。與此同時，我們也對采集到的酸沉降敏感性樹種峨嵋冷杉(Abiesfabri)和耐受性樹種美容杜鵑（Rhododendron calophytum）樹木年輪樣品

3、的寬度和其中的元素(Ca，Mg，Mn,Al，Sr和Ba)的含量進行了測定，并計算得到它們的摩爾比率（log10-轉換得到），以分析最近六年木質部中的元素含量以及它們的摩爾比率同實測得到的土壤pH值數據之間的相關關系，從而建立逐步回歸方程，最后基于各年輪木質部中已有樹木年輪化學信息計算得到所有時間序列上的土壤pH值數據。主要結果如下：
　　 對比蛾眉山和貢嘎山兩個樣地峨眉冷杉樹種的研究發(fā)現(xiàn)：與實測土壤pH值表現(xiàn)出顯著相關性的年輪單

4、元素指標在峨眉山表現(xiàn)為木質部Ca，Mg和Mn的濃度，在貢嘎山則只有木質部Mn濃度；與實測土壤pH值表現(xiàn)出顯著相關性的元素摩爾比率指標在峨眉山表現(xiàn)為木質部Ca/Mg，Ca/Mn，Mg/Mn，Mg/Al和Mn/Al，在貢嘎山則表現(xiàn)為木質部Ca/Mg，Ca/Mn，Mg/Mn和Mn/Al。
　　 我們用兩個研究樣地與實測土壤pH值相關性最高的峨眉冷杉木質部Ca/Mg(r=-0.84，p＜0.01)和Ca/Mn(r=0.87,p＜0.01

5、)的摩爾比分別重建了峨眉山和貢嘎山的土壤pH值的歷史變化。重建結果的有效性借助已發(fā)表的近20多年的兩地土壤pH值歷史數據進行了直接的驗證，兩地樹木年輪平均寬度與重建得到的pH歷史變化之間顯著的相關關系，因此間接反映了元素摩爾比率指示土壤化學的有效性。
　　 在峨眉山樣地內，我們還對峨眉冷杉的共優(yōu)勢種美容杜鵑的樹木年輪化學進行了分析，發(fā)現(xiàn)與實測土壤pH值表現(xiàn)出顯著相關性的單元素指標表現(xiàn)為Mg和Mn，摩爾比率指標只有Ca/Mg和Ca

6、/Ba，顯著性指標在數量上少于峨眉冷杉。用與實測土壤pH值相關性最高的美容杜鵑木質部Ca/Mg(r=-0.82，p＜0.01)同樣對川西亞高山森林生態(tài)系統(tǒng)土壤pH值的歷史變化進行了重建。重建結果與已發(fā)表的近20多年的土壤pH值歷史數據不符，不具備有效性，表明酸沉降耐受性樹種美容杜鵑的樹木年輪信息不能用于土壤酸度的重建。
　　 總之我們認為，與單獨的元素含量相比，峨眉冷杉木質部中的元素摩爾比更有利于川西亞高山森林生態(tài)系統(tǒng)土壤酸度的