紫色土—作物系统对酸雨的响应与机理研究

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1、西南大学博士学位论文紫色土—作物系统对酸雨的响应与机理研究姓名：张华申请学位级别：博士专业：农业资源利用指导教师：谢德体;魏朝富20070401摘要紫色土一作物系统对酸雨的响应与机理研究土壤学博士研究生指导教师谢德体魏朝富王定勇摘要张华教授研究员教授随着工业的不断发展以及世界人口的剧增，化石燃料能源如煤和石油等的消耗量日益增加。化石燃料能源的使用，使得大气中的硫氧化物、氮氧化物的浓度增高，经过化学反应形成酸。最终通过雨、雾等形式降落形成酸雨。在酸雨的长期作用下，将会给陆地生态系统、农业生态系统、水生态系统带来巨大的危害。大量研究表明，土壤经过酸

2、雨淋洗，其土壤盐基离子淋失增加，氧化铁活性提高，土壤团聚体形成的胶结物质数量减少，品质下降，土壤团聚体的稳定性和结构性变差，加速土壤侵蚀；其次是铅、铝等有害离子大量释放，酸雨淋洗植物造成植物营养元素的析出，使得植物营养失衡，影响植株的光合速率和硝酸还原酶(NR)与谷氨酸合成酶(GOGAT)活性，在一定程度上抑制植物的营养生长和生殖生长。因此，控制酸雨和土壤酸性化是可持续发展进程中必须解决的一个重大环境问题。紫色土的化学成分具有较强的化学稳定性，尽管在亚热带湿润地区。紫色岩发育的土壤多呈中性至微碱性，但由于酸性沉降物的影响，己造成局部地区紫色土酸

3、化。重庆长期的酸沉降污染，给当地农业生态系统造成的累积效应，虽然近几年来加强对大气污染治理，酸雨污染形势总体上呈下降趋势，但下降的程度比较小，形势不容乐观，酸雨污染依然严重。基于以上原因。本研究通过模拟实验，田间试验，并结合调查研究，对紫色土—作物系统对酸雨的响应与机理进行了多方面深入的研究，以期对西南地区酸雨问题的防治具有一定的科学价值和参考意义。研究结果显示，中性紫色土在pH3．0和4．0的模拟酸雨淋洗后，pH值也开始明显降低，pH4．0的酸雨是长期潜在地影响中性和酸性紫色土酸化的一个临界降雨pH值；石灰性紫色土在模拟酸雨1年和5年雨量处理

4、后，土壤pH不但没有降低，反而略有升高，仅在经过pH3．0和4．0的模拟酸雨tO年雨量淋洗处理后过程，土壤pH略有下降，但其pH仍处在碱性水平，这反映了该土壤中CaC03的高度缓冲能力；随酸雨淋洗时间的加长，交换性ca2+和M92+随处理pH的降低而明显地减少，在长期的酸雨淋洗下，可促进土壤矿物分解，而释放出K+、lqa+；酸雨浸入土壤的初期，无论是否有两南大学博十学伊论文土壤pH的显著变化，微生物都有较灵敏的反应；真菌的数量一般是随士壤pH的卜降而上升，但当土壤pH<3．50时，十壤中的真菌数明显降低，这一pH值可能是真菌的临界的pH值。中性

5、和酸性紫色士被酸雨酸化后，十壤中脱氢酶、脲酶和过氧化氢酶受到酸雨极明显的抑制作用，而在一定酸性条件下，却促进了转化酶的活性。石灰性紫色十中的氧酶、转化酶、脲酶和过氧化氢酶与士壤pH均无显著相关关系，表明石灰性土壤对酸雨危害有较人的抵御能力。酸雨雨水对蔬菜根系生长有寅接的影响，雨水酸度越高，对蔬菜根系的生长影响越大。其l临界pH值在4．肛5．0之间：酸雨淋洗的中性和酸性紫色土上种植的莴苣和四季豆，其根系活动和叶片硝酸还原酶活性_二项生理指标均随致酸后的十壤pH值下降而减弱，根长及根重均明显F降，但在石灰性紫色土中的变化不犬：盆栽试验结果显示。在中

6、性和酸性紫色七上生长的蔬菜，生物鼍随士壤pH值的降低而F降：田问试验的结果是，对照区单位面积蔬菜产量，酸雨轻污染区>酸雨重污染区。土壤中硝态氮量受施肥量和降雨繁影响明显，不同施肥处理其淋失量大小排序均为OM+CF：>CF>OM>CK，与施肥过程中氮添加量一致，淋失过程主要集中在雨季(6，7，8月)。同一施肥处理，土壤硝态氮的淋失簧随降雨pH值的升高而增加。在酸雨淋洗下，土壤酸度不断增加，抑制了土壤的铵化和硝化过程，从而减少了硝态氮的淋失量。混合肥处理结果表明，有机肥的施用在一定程度上可以抑制强酸性降雨对土壤硝态氮淋失的影响。起到保持土壤肥力的作

7、用。酸雨对十壤氮循环的影响，一方面，由于酸雨影响了作物的正常生长，使蔬菜从土壤中吸收氮量在不同的酸雨影响区有明显的差异：另一方面，从田间试验和模拟试验均发现土壤硝态氮、氨态氮的淋失量会随着降水酸度的提高而提高。土壤磷元素在不同施肥处理下淋失量大小排序与硝态氮特征相同，同样受到施肥茸和降雨鼍的影响。其中混合肥和化肥处理，由于磷的施肥量大幅增加，土壤磷元素的淋失量明显大于有机肥和对照处理。不同施肥处理土壤磷元素淋失对酸雨的响应略有不同，总体来说，pH值为5．5是一个临界点，土壤磷元素淋失量最大。可以推测大多数土壤酸性磷酸酶活性的最适pH值为5．5，

8、此时土壤有效磷含量最高，在酸雨的淋洗下促进了土壤磷元素的淋失。土壤中磷的释放是一个相对缓慢的过程，主要发生在6'-'10月，时间跨度比较长．酸雨对土壤