利用樹(shù)木年輪學(xué)對(duì)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(wèn)題之一，已經(jīng)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(duì)酸雨的性質(zhì)及環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行了廣泛的研究，已經(jīng)有了越來(lái)越深刻的認(rèn)識(shí)。而作為引起森林樹(shù)種衰退和死亡的主要原因，由酸沉降導(dǎo)致的土壤酸化問(wèn)題更是備受關(guān)注。在大多數(shù)地區(qū)，歷史監(jiān)測(cè)資料的缺乏卻給長(zhǎng)期土壤酸化的評(píng)估帶來(lái)了很多的困難，但是樹(shù)木年輪元素含量的徑向變動(dòng)提供了檢測(cè)林區(qū)土壤化學(xué)歷史變動(dòng)的潛力，從而可以用來(lái)克服這一困難。
　　 基于以上幾點(diǎn)，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(biāo)，選取該地區(qū)峨眉山（嚴(yán)重酸沉降）和貢嘎山（相對(duì)潔凈）兩個(gè)樣地，首先對(duì)0-30cm深度的土壤樣品進(jìn)行了收集，測(cè)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(shí)，我們也對(duì)采集到的酸沉降敏感性樹(shù)種峨嵋冷杉(Abiesfabri)和耐受性樹(shù)種美容杜鵑（Rhododendron calophytum）樹(shù)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(jìn)行了測(cè)定，并計(jì)算得到它們的摩爾比率（log10-轉(zhuǎn)換得到），以分析最近六年木質(zhì)部中的元素含量以及它們的摩爾比率同實(shí)測(cè)得到的土壤pH值數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系，從而建立逐步回歸方程，最后基于各年輪木質(zhì)部中已有樹(shù)木年輪化學(xué)信息計(jì)算得到所有時(shí)間序列上的土壤pH值數(shù)據(jù)。主要結(jié)果如下：
　　 對(duì)比蛾眉山和貢嘎山兩個(gè)樣地峨眉冷杉樹(shù)種的研究發(fā)現(xiàn)：與實(shí)測(cè)土壤pH值表現(xiàn)出顯著相關(guān)性的年輪單

4、元素指標(biāo)在峨眉山表現(xiàn)為木質(zhì)部Ca，Mg和Mn的濃度，在貢嘎山則只有木質(zhì)部Mn濃度；與實(shí)測(cè)土壤pH值表現(xiàn)出顯著相關(guān)性的元素摩爾比率指標(biāo)在峨眉山表現(xiàn)為木質(zhì)部Ca/Mg，Ca/Mn，Mg/Mn，Mg/Al和Mn/Al，在貢嘎山則表現(xiàn)為木質(zhì)部Ca/Mg，Ca/Mn，Mg/Mn和Mn/Al。
　　 我們用兩個(gè)研究樣地與實(shí)測(cè)土壤pH值相關(guān)性最高的峨眉冷杉木質(zhì)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(jié)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(shù)據(jù)進(jìn)行了直接的驗(yàn)證，兩地樹(shù)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(guān)關(guān)系，因此間接反映了元素摩爾比率指示土壤化學(xué)的有效性。
　　 在峨眉山樣地內(nèi)，我們還對(duì)峨眉冷杉的共優(yōu)勢(shì)種美容杜鵑的樹(shù)木年輪化學(xué)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)與實(shí)測(cè)土壤pH值表現(xiàn)出顯著相關(guān)性的單元素指標(biāo)表現(xiàn)為Mg和Mn，摩爾比率指標(biāo)只有Ca/Mg和Ca

6、/Ba，顯著性指標(biāo)在數(shù)量上少于峨眉冷杉。用與實(shí)測(cè)土壤pH值相關(guān)性最高的美容杜鵑木質(zhì)部Ca/Mg(r=-0.82，p＜0.01)同樣對(duì)川西亞高山森林生態(tài)系統(tǒng)土壤pH值的歷史變化進(jìn)行了重建。重建結(jié)果與已發(fā)表的近20多年的土壤pH值歷史數(shù)據(jù)不符，不具備有效性，表明酸沉降耐受性樹(shù)種美容杜鵑的樹(shù)木年輪信息不能用于土壤酸度的重建。
　　 總之我們認(rèn)為，與單獨(dú)的元素含量相比，峨眉冷杉木質(zhì)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