全 文 ：第 vz卷 第 w期
u s s t年 z 月
林 业 科 学
≥≤Œ∞‘׌„ ≥Œ∂ „∞ ≥Œ‘Œ≤„∞
∂²¯1vz o‘²1w
∏¯ qou s s t
大气氮沉降对森林土壤酸化的影响
肖辉林
k广东省生态环境与土壤研究所 广州 xtsyxsl
摘 要 } 因大气污染而不断增加的大气氮沉降量 o在许多地区超过了森林生态系统的氮需求 ∀氮在土壤中
的化学和生物化学反应对 ‹ n离子的产生与消耗有重要影响 ∀ ‘‹ nw 和 ‘’pv 输入与输出的平衡状态影响着土
壤 p土壤溶液系统的酸化速率 ∀过剩的氮沉降将增加 ‘‹ nw 的硝化和 ‘’pv 的淋失 o加速土壤的酸化 ∀土壤酸
化对森林有危害作用 ∀
关键词 } 大气污染 o氮沉降 o森林土壤 o酸化
收稿日期 }t|||2tt2vs ∀
基金项目 }广东省农业环境综合治理重点试验室资助项目 ∀
ΕΦΦΕΧΤΣ ΟΦ ΑΤΜΟΣΠΗΕΡΙΧ ΝΙΤΡ ΟΓΕΝ ∆ΕΠΟΣΙΤΙΟΝ
ΟΝ ΦΟΡΕΣΤ ΣΟΙΛ ΑΧΙ∆ΙΦΙΧΑΤΙΟΝ
÷¬¤² ‹∏¬¯¬±t
kt qΓυανγδονγ Ινστιτυτε οφ Εχο2ενϖιρονµενταλ ανδ Σοιλ Σχιενχεσ Γυανγζηου xtsyxsl
Αβστραχτ } ׫¨ ¬±¦µ¨¤¶¨§§¨³²¶¬·¬²± ²©¤·°²¶³«¨µ¬¦±¬·µ²ª¨± §∏¨ ·²·«¨ ¤¬µ³²¯ ∏¯·¬²± «¤¶ ¬¨¦¨ §¨¨§·«¨ §¨ °¤±§¶²©
©²µ¨¶·¨ ¦²¶¼¶·¨°¶¬± °¤±¼ ¤µ¨¤¶q׫¨ ¦«¨ °¬¦¤¯ ¤±§¥¬²¦«¨ °¬¦¤¯ µ¨¤¦·¬²±¶²©±¬·µ²ª¨±¬± ¶²¬¯¶«¤√¨ ¶¬ª±¬©¬¦¤±·¨©©¨¦·¶
²±·«¨ ³µ²§∏¦·¬²±¤±§¦²±¶∏°³·¬²±²©‹ n q׫¨ ¥¤¯¤±¦¨ ¥¨·º¨ ±¨·«¨ ¬±³∏·¶¤±§²∏·³∏·¶²©‘‹nw ¤±§‘’ pv §¨·¨µ°¬±¨ ¶
·«¨ µ¤·¨²©¤¦¬§¬©¬¦¤·¬²±²©·«¨ ¶²¬¯2¶²¬¯¶²¯∏·¬²±¶¼¶·¨° q∞¬¦¨¶¶¬√¨ ±¬·µ²ª¨± §¨³²¶¬·¬²± º¬¯¯ ±¨«¤±¦¨ ·«¨ ±¬·µ¬©¬¦¤·¬²±²©
‘‹nw ¤±§·«¨ ¯¨ ¤¦«¬±ª²©‘’pv oº«¬¦«¤µ¨·«¨ ³µ²¦¨¶¶¨¶²©¶·µ²±ª¤¦¬§¬©¬¦¤·¬²±q„±¬±¦µ¨¤¶¨ ¬±·«¨ ‘’pv ¦²±¦¨±·µ¤·¬²±
º¬¯¯ ¬±¦µ¨¤¶¨ ·«¨ ¤¦¬§¬·¼ ¤±§¤¯∏°¬±¬∏° ¦²±¦¨±·µ¤·¬²±¬±·«¨ ¶²¬¯ ¶²¯∏·¬²±q…¤¶¬¦¦¤·¬²±¶º¬¯¯ ¥¨ ¯¨ ¤¦«¨ §²∏·©²µ¤¦2
¦²°³¤±¼¬±ª·«¨ ‘’ pv ¯¨ ¤¦«¬±ªoµ¨¶∏¯·¬±ª¬±·«¨ ¤¦¦¨¯¨µ¤·¬²± ²©¶²¬¯ ¤¦¬§¬©¬¦¤·¬²±q≥²¬¯ ¤¦¬§¬©¬¦¤·¬²±¬¶«¤µ°©∏¯ ·²©²µ2
¶¨·q
Κεψ ωορδσ} „·°²¶³«¨µ¬¦³²¯ ∏¯·¬²±o‘¬·µ²ª¨± §¨³²¶¬·¬²±oƒ²µ¨¶·¶²¬¯o„¦¬§¬©¬¦¤·¬²±
由于人类活动的影响 o几十年来 o大气氮化合物的沉降量已明显增加k…¤µ·±¬¦®¬ετ αλqot|{| ~…µ¬°¥¯ 2¨
¦²°¥¨ ετ αλqot|{ul ∀大气氮沉降量的增加 o已成为许多森林的新生态因子k„¥¨µετ αλqot|{| ~≥®¨©©¬±ª·²±o
t||s ~Ž¤½§¤ot||sl ∀早期的观点认为 o大气氮沉降通常是一种有利且有限的养分来源 ~但现在这种观点
受到了挑战 o大气氮沉降对森林的作用视林地的养分状况和氮输入量大小而定 ∀大气氮沉降对森林生
态系统的影响是多方面的 o其中 o它对森林土壤酸化的影响 o是一个不可忽视的重要问题 ∀本文围绕这
方面进行探讨 o旨在为森林生态系统的物质循环研究和环境保护提供科学依据 ∀
t 大气氮沉降状况
大气沉降的氮化合物有干 !湿两种 ∀湿沉降的氮主要是 ‘‹nw 和 ‘’pv o以及少量的可溶性有机氮 ∀
干沉降的氮主要有气态 ‘’ !‘u ’ !‘‹v o以及k‘‹wlu≥’w 和 ‘‹w‘’v 粒子 o还有吸附在其它粒子上的氮 ∀
除了自然来源之外 o大气中的氮化合物主要来源于工业k‘’÷l !化石燃料的燃烧k‘’÷l !农田施肥和集约
畜牧业k‘‹÷l ∀
北美和西欧非城市地区的雨水分析显示了 t|世纪中叶以来 o‘’pv 的年沉降量有显著的增加 o而
‘‹nw 沉降水平则相对稳定k…µ¬°¥¯ ¦¨²°¥¨ ετ αλqot|{ul ∀北欧和西欧的资料也反映了从本世纪 xs年代至
{s年代 o雨水中的 ‘’pv 平均浓度明显增加 o而 ‘‹nw 平均浓度在大多数地区有所上升 o在少数地区则变
化趋势不明显k•²§«¨ ετ αλqot|{yl ∀总的来说 o氮沉降量已明显增加 ∀
世界各地大气氮沉降的通量受氮的排放量的支配 ∀氮沉降与氮排放呈线性关系k…¤µ·±¬¦®¬ ετ αλqo
t|{|l ∀目前欧洲污染最严重的地区 o降雨中的 ‘‹nw p ‘平均浓度大于 s1| °ª#pt o‘’ pv p ‘大于 s1z °ª
#pt o这种浓度向着污染较轻的地区逐渐下降 o在大不列颠北部和斯堪的纳维亚中部 ‘‹nw p ‘约为 s1v
°ª#pt o‘’ pv 约为 s1tx ∗ s1vs °ª#ptkŠµ¨±±©¨ ·¯ετ αλqot|{yl ∀欧洲大部分地区氮沉降量超过 ts ®ª#
«°pu#¤o在比利时 !荷兰 !卢森堡等 v国和中欧的一部分地区 o氮沉降量超过 vs ®ª#«°pu#¤o欧洲边远地
区减少至 t ®ª#«°pu¤p tlk…¤µ·±¬¦®¬ ετ αλqot|{|l ∀近十多年来 o我国在南方一些地区对降雨中的氮进行
了观测 o结果表明 o各地雨水中的含氮量和由降雨带入的氮量 o都有很大的变幅 ~就平均而言 o雨水中的
含氮量多在 t ∗ u °ªΠ之间 o带入的氮量多在 |1s ∗ t|1x ®ª#«°pu¤p t之间k朱兆良等 ot||ul ∀
就森林的大气氮输入而言 o目前中欧森林大气氮输入为 ux ∗ ys ®ª#«°pu¤p t o大大超过了森林的年
需要量kŽ¤½§¤ot||sl ~在北美 o森林地区大气氮沉降量一般为 u ∗ ws ®ª#«°pu¤ptk²√¨ · ετ αλqot|{u ~°¤µ®2
µ¨ot|{vl ∀在我国的一些森林中 o已发现有很高的氮沉降量 o例如在江西分宜县大冈山林场的杉木
kΧυννινγηαµιαλανχεολαταl林和马尾松k Πινυσ µασσονιαναl林中 o降雨氮输入分别为 ys1y ®ª#«°pu¤pt和
xz1s ®ª#«°pu¤p tk马雪华 ot|{|l ∀长期而持续的高氮输入可导致森林土壤酸化 ∀为了更好地说明氮在
土壤酸化中的作用 o有必要先概述氮在土壤中的迁移和转化 ∀
u 森林土壤中氮的迁移与转化
森林土壤是森林生态系统最大的氮库 o通常超过生态系统总氮量的 {x h k≤²¯¨ ετ αλqot|{tl ∀大部
分土壤氮是隋性的且对于植物吸收和土壤氮淋溶是无效的 o只有缺乏严格定义的那部分/可矿化的0氮
库才具有生物学意义上的活动性 ∀虽然 ‘‹nw 强烈地吸附于阳离子交换场所 o但在未受扰动的土壤中
‘‹nw 库很小 ∀土壤中可交换的 ‘‹nw 含量在施肥后的一个较短的时期内ky ∗ tu个月l可被提高 o但随着
被植物和异养微生物吸收 o以及硝化作用 !挥发 o而迅速降至低水平k²«±¶²±ot||ul ∀硝化过程中产生的
‘’pv 可部分地被植物和微生物吸收 o或在一些厌气土壤中被还原为气态氮k‘u !‘u ’l ∀由于 ‘’pv 难以
吸附于大多数土壤中 o所以在好气土壤中硝化作用总是导致 ‘’pv 淋失的增加 ∀土壤的低 ³‹值通常不
利于硝化作用k朱兆良等 ot||ul o但在增加氮的有效性或降低植物氮需求的条件下 o低 ³‹土壤中的净硝
化也可发生k²±«±¶²±ot|{{ ~¦‘∏¯·¼ ετ αλqot||sl ∀许多研究表明 o在高大气氮输入的条件下 o低 ³‹土壤
也有显著的硝化率k„¥¨µετ αλqot|{| ~∂¤± …µ¨ °¨¨ ± ετ αλqot|{u ~t|{zl ∀
异养菌 !植物和硝化细菌之间对氮的竞争被认为在决定氮保留于生态系统内的程度中起重要作用
k•¬«¤ ετ αλqot|{yl ∀输入森林生态系统的 ‘‹nw 和 ‘’pv 的去向主要决定于它们的供应动态 !土壤有效
氮和有效碳状况 o以及土壤中分解者群体对 ≤Π‘比率的要求k⁄∏¦®º²µ·« ετ αλqot||tl ∀异养菌是最强的
短期的氮竞争者k≥¦«¬°¨ ¯ ετ αλqot|{|l ∀在氮成为有限基质的土壤中 o异养微生物将对任何有效氮进行
激烈的竞争 o导致氮的净固定 ∀有效性氮的较大输入将对这种固定需求起更大的作用 ∀一旦这种需求
达到满足 o进一步的氮输入将导致生态系统富氮 o过剩的 ‘‹nw 将引发硝化作用k∂¤± ¬¨ªµ²¨·ετ αλqo
t||sl ∀
林分年龄是决定森林生态系统中氮吸收量和氮增长率的重要因素k²«±¶²±ot||ul ∀在生长的早期
阶段 o林地自瘦迅速 o凋落物和养分归还在林分的发育过程中只是逐渐增加k°²¯ª¯¤¶¨ ετ αλqot||ul ∀在
林冠郁闭之后 o当富营养的叶片的生物量达到稳定状态时 o森林对氮的吸收量和吸收增长率迅速下降
k×∏µ±¨ µot|{tl ∀所以 o在氮输入相等的条件下 o成熟森林中的 ‘’pv 淋失大于幼龄森林中的 ‘’pv 淋失 ∀
²«±¶²±kt||ul在比较一些施肥试验之后指出 o在缺氮的生态系统中 o以同样的年施氮量 o少量而频
繁的氮输入k类似于大气污染物氮的输入l将比传统的 !一次性施肥引起更多的氮淋溶 ∀如果起初的硝
化细菌群体数量低 o则少量而频繁的氮输入似乎比一次性施肥更有利于硝化细菌群体数量的迅速增长 ∀
如果硝化细菌的群体数量高 o则不论输入的次数如何 o硝化作用似乎都可以立即发生 o‘’ pv 淋溶将更有
utt 林 业 科 学 vz卷
可能与过剩的氮输入成比例地增加 ∀
适量的 ‘’pv 的输入可被森林生态系统所利用 ~过剩的 ‘’pv 将通过淋溶或可能的反硝化作用而从
土壤中除去或有少部分在土壤中积累下来 ∀随着氮的继续输入 o其它资源k水分 !光 !其它养分l将成为
限制因子 ∀当氮通量k矿化和外部输入l与生物和土壤的吸收能力相等时 o生态系统可被认为是达到了
/氮饱和0k肖辉林等 ot||xl ∀
v 氮在土壤酸化中的作用
‘‹nw 和 ‘’pv 的沉降都能导致各种环境中的土壤发生酸化 ∀土壤酸化涉及了包括植被 !土壤溶液
和土壤矿物在内的氮迁移的过程 ∀氮转化在酸的生成和消耗中的作用可被定量化k表 tl ∀植物k或微
生物l对阳离子的同化可能伴随着 ‹ n从植物体内转移到其环境土壤溶液中 ~而在阴离子同化中 o‹ n可
能被转移至植物体内 ∀在离子吸收中 o植物通过提高或降低羧化酶的含量来调节细胞溶液的 ³‹ ∀如果
植物同化阴离子多于阳离子k例如 o当所有的氮以 ‘’pv 供应时l o则往往可通过 ≤’uk或更确切地说通过
‹u ≤’vl的去质子反应就从近乎中性的土壤中实现 ‹ n的去除 o导致土壤溶液中的 ‹≤’ pv 的增加 ∀如果
同化阳离子多于阴离子k例如 o当大多数氮以 ‘‹nw 供应时l o则往往可通过风化或离子交换反应来中和
反应的副产物 ‹ n ∀所以 o植物的氮营养在土壤 p植被生态系统中质子帐中扮演着关键的角色 ∀如果
有机氮矿化为 ‘’pv 和k或l‘‹ nw 的数量等于原来的同化量 o则 ‹ n迁移过程达到平衡 o整个过程对于生
态系统的质子帐没有重要性 ∀但是 o当氮以肥料≈例如 o以k‘‹wlu≥’w !‘¤‘’v 或尿素 或以大气污染物的
形式输入时 o氮反应在生态系统的 ‹ n帐中就显得极为重要 ∀
表 1 ‹ + 迁移及有关过程的反应方程式
Ταβ .1 Ρεαχτιον εθυατιονσ οφ Η+ τρανσφερ ανδ ρελατεδ προχεσσεσ
从左至右的过程
°µ²¦¨¶¶©µ²° ¯¨©··²µ¬ª«·
反应方程式
• ¤¨¦·¬²± ¨´ ∏¤·¬²±
从右至左的过程
°µ²¦¨¶¶©µ²° µ¬ª«··²¯¨©·
‘u 固定
‘u2©¬¬¤·¬²± ‘u n ‹u ’ n u• #’‹ € u• #‘‹u n
v
u ’u p
‘‹v 吸收
‘‹v2∏³·¤®¨ ‘‹v n • #’‹ € • #‘‹u n ‹u ’
‘‹v 挥发
∂²¯¤·¬¯¬½¤·¬²± ²©‘‹v
‘‹ nw 吸收
˜³·¤®¨ ²©‘‹ nw ‘‹
nw n • #’‹ € • #‘‹u n ‹u ’ n ‹ n 有机氮矿化¬±¨ µ¤¯¬½¤·¬²± ²©²µª¤±¬¦‘
有机氮矿化与硝化
¬±¨ µ¤¯¬½¤·¬²±n ±¬·µ¬©¬¦¤·¬²± ²©²µª¤±¬¦‘ • #‘‹u n u’u € • #’‹ n ‘’
pv n ‹ n ‘’
pv 吸收
˜³·¤®¨ ²©‘’ pv
‘‹ nw 硝化
‘¬·µ¬©¬¦¤·¬²±²©‘‹ nw ‘‹
nw n u’u € ‘’ pv n ‹u ’ n u‹ n p
‘’¬硝化
‘¬·µ¬©¬¦¤·¬²± ²© ‘’¬ ‘’¬ n
t
w kx p u¬l’u n
t
u ‹u ’ € ‘’
pv n ‹ n 反硝化⁄¨ ±¬·µ¬©¬¦¤·¬²±
‘u 硝化
‘¬·µ¬©¬¦¤·¬²± ²©‘u ‘u n
x
u ’u n ‹u ’ € u‘’
pv n u‹ n 反硝化⁄¨ ±¬·µ¬©¬¦¤·¬²±
在表 t的反应式中 o在分子氮的环境水平条件下 o‘’pv 具有氮的热力学稳定性 o故那些含有氮的较
低氧化态的化合物可最终被氧化成 ‘’pv o向环境释放出 ‹ n ∀这种氧化反应大多数有微生物作中介参
与 ∀‘u 固定的净效应是一种直接的 ‘u 氧化反应 ∀在土壤有机质中那些先前被植物固定的氮可被矿化
和硝化 ∀经过一个地质年代的时间尺度 o这些过程可导致土壤和水体的过度酸化 ∀
森林生态系统中 o氮转化产生的净 ‹ n通量可用净 ‘‹nw 输入加上净 ‘’pv 输出来计算k∂¤± …µ¨ °¨¨ ± o
vtt 第 w期 肖辉林 }大气氮沉降对森林土壤酸化的影响
t|{vl
∃‹ n € k‘‹ nw 输入 p ‘‹ nw 输出l n k‘’pv 输出 p ‘’ pv 输入l ∀
不带电荷的气态氮k‘’¬ !‘u !‘‹vl在生态系统中的输入和输出不必列入 ∀不带电荷的气态氮k表 tl
不直接参与质子迁移反应 o只有通过 ‘‹nw 和 ‘’pv 的生成或消耗 o这些形式的氮最终才参与 ‹ n 循环
k∂¤± …µ¨ °¨¨ ± ot|{vl ∀内部氮循环k氮矿化 p矿化氮的吸收 p凋落物中的氮 o等等l不需考虑 o因为这些
循环是封闭的 o伴随产生的 ‹ n或 ‹≤’ pv 将达到平衡k‘¬¯¶¶²±oετ αλqot|{{l ∀
上式中 o输入和输出项应包括所有的输入和输出 o不能只算湿沉降和淋溶 ∀ ‘‹nw 和 ‘’pv 的输入与
输出之间的平衡状态影响着土壤 p土壤溶液系统的酸化速率 ∀实验表明 o当氮主要以 ‘‹nw 被植被吸收
时 o根际 ³‹下降 ~当 ‘’pv 为植物的主要氮源时 o可观察到有相反的 ³‹效应k‘¼¨ ot|{tl ∀
酸雨通常含有较高浓度的可溶性 ‘‹nw !‘’pv 和 ≥’upw ∀ ‘‹nw 在植物表面往往以k‘‹wlu≥’w 的形式
存在k∂¤± …µ¨ °¨¨ ±·ετ αλqot|{ul o被雨水淋溶之后 ok‘‹wlu≥’w 降落到土壤 o并在硝化过程中迅速氧化为
‹‘’v 和 ‹u≥’w ∀这个过程可产生极低的 ³‹值 o例如 o在荷兰一处氮沉降量很高并以欧洲白栎k Θυερχυσ
ροβυρl和垂枝桦k Βετυλα πενδυλαl为主的林地上 o土壤 ³‹值降至 u1{ ∗ v1x o引起了非石灰性土壤和石灰性
土壤分别出现高浓度的可溶性铝和高浓度的 ‘’pv k∂¤± …µ¨ °¨¨ ± ετ αλqot|{ul ∀
由于土壤对 ‘‹nw 有较强的吸附作用 o‘‹ nw 淋溶在大多数土壤中可被忽略 ∀如果土壤中的 ‘‹nw 超
过植被和土壤微生物的需求 o硝化细菌的群体数量将迅速增长 o硝化率将提高 ∀如果 ‘’pv 淋失和金属
阳离子伴随其淋失 o则土壤的 „‘≤k酸中和容量l将相应下降 ∀
大气的 ‘‹nw 沉降可能比 ‘’pv 沉降更能促进土壤酸化k≥®¨©©¬±ª·²±ot||sl o因为在硝化过程中 ot °²¯
‘‹ nw 被转化为 ‘’pv 时可产生 u °²¯ ‹ n ∀实验表明 o‘‹nw 的硝化和过剩的 ‘’pv 的淋失是主要的酸化机
制k…¨ µª®√¬¶·ετ αλqot||ul ∀
w 氮沉降的增加将加速森林土壤酸化
如前面所述 o在缺氮的森林土壤中 o各种生物组分别对有限供应的有效氮进行激烈的竞争 ∀在有机
分解的过程中释放的 ‘‹nw 将被迅速吸收而达到生物学上的固定 o很少有 ‘‹nw 基质剩下来作为进一步
的微生物氧化 ∀由于硝化减少 o氮通过 ‘’pv 淋溶而从土壤中损失将受到限制 ∀在氮沉降量较低的地
区 o几乎所有的沉降氮k  |x h l都被林冠或土壤吸收kŠµ¨±±©¨ ·¯ετ αλqot|{yl o氮沉降将具有施肥作用 ∀
在具有充足的氮供应的森林土壤中 o植物和微生物之间的氮竞争将不那么强烈 o大量的 ‘‹nw 可供给硝
化作用 ∀由于氮不再缺乏 o且由于 ‘’pv 的易移动性质 o‘’pv 将很可能从土壤剖面中淋出 ∀在氮沉降量
较高的地区 o氮淋失增加 o在一些森林中其淋失量达到 ts ∗ tx ®ª#«°pu¤p t o甚至更高kŠµ¨±±©¨ ·¯ετ αλqo
t|{yl ∀
一些模拟氮沉降的实验表明 o土壤中 ‘’pv 的淋溶随着氮沉降的增加而增加 ~‘’ pv 的淋溶 o不论是
由于硝化引起的 o还是由于 ‘’pv 的加入引起的 o都具有强烈的酸化作用 ~在氮饱和的森林生态系统中 o
氮沉降k以 ‘’pv 或 ‘‹nw l的适当增加 o将导致 ‘’pv 淋溶的增加和土壤酸度的提高k…¨ µª®√¬¶·ετ αλqo
t||ul ∀有文献kŠµ¨±±©¨ ·¯ετ αλqot|{yl指出 o在中欧森林生态系统中 o降雨中的氮有 vs h从径流水中淋
失 ~当降雨中的无机氮输入超过 tv ®ª#«°pu¤p t时 o一些径流水中的 ‘’pv 的输出是降雨氮输入的 xv h ∗
|u h ∀在这些森林生态系统中 o氮饱和可能已经发生 ∀
较高的氮沉降量不仅可引起 ‘’pv 的大量输出 o而且可引起盐基阳离子以等价量伴随着 ‘’pv 一起
淋失kƒ µ¨±¤±§¨½ ετ αλqot||sl ∀这将反过来引起土壤盐基饱和度下降的一些养分缺乏 ∀已有证据表明 o
由于土壤中产生了过剩的 ‘’pv o≤¤un !ªun等盐基阳离子的淋失随之增加kƒ²¶·¨µετ αλqot|{| ~• ¤·°²∏ª«
ετ αλqot||sl ~矿质土壤中 ≤¤un的净损失对土壤有酸化作用kƒ²¶·¨µετ αλqot|{|l ∀土壤酸化将反过来急
剧增加土壤中的阳离子特别是 „¯ !±和 • ¥的通量k…¨ µª®√¬¶·ετ αλqot||u ~ƒ²¶·¨µετ αλqot|{|l ∀
wtt 林 业 科 学 vz卷
土壤 ³‹值和根际 „¯Π≤¤比率通常可作森林土壤酸化和潜在的森林危害的指标kŽµ²¶ ετ αλqot||vl ∀
∂¤± …µ¨ °¨¨ ±通过比较酸沉降对森林土壤的影响发现 o在石灰性土壤中 o‹‘’v 促使 ≤¤un活化和淋失 ~在
酸性土壤中 o则除了 ≤¤un o还有 „¯ v n被活化k˜¯µ¬¦« ετ αλqot|{vl ∀ „¯ v n浓度与 ‘’pv 浓度密切相关 ∀在许
多情况下 o„¯ v n浓度与 ‘’pv 浓度的相关性高于它与 ≥’upw 浓度的相关性 o这意味着在活化 „¯ v n 方面 o
‹‘’v 比 ‹u≥’w 更重要k˜¯µ¬¦« ετ αλqot|{v ~∂¤± …µ¨ °¨¨ ± ετ αλqot|{{l ∀ ‘’pv 浓度的上升将提高土壤溶液
的酸度和 „¯ v n浓度 o使土壤的缓冲范围由盐基阳离子向 „¯ v n离子转移k…¨ µª®√¬¶·ετ αλqot||ul o即土壤的
缓冲性能向着低 ³‹范围转移 ∀
x 土壤酸化对森林的影响
由于土壤酸化 o„¯ 形态组分也可能发生变化 ∀土壤 ³‹的下降将可能促使 „¯ 形态组分朝着无机形
态占优势的方向转移k‘¬¯¶¶²± ετ αλqot|{{l ∀这种转移将使酸性的地下水 !地表水或森林土壤本身进一
步恶化 ∀在中欧的一 些森林生态系统中 o氮转化导致酸性土壤中的强酸输入达 v1s ∗ z1x ®°²¯ #«°pu
¤p t ~在低 ³‹条件下 o从矿质土壤中溶解出来的 „¯ 主要是以水化 p „¯ v n形式存在k∏¯§¨µετ αλqot|{zl o
土壤溶液中铝水平的增加可导致土壤中 „¯ p °化合物的沉淀 o引起森林磷素缺乏 ∀
当酸化达到一定程度时 o土壤中的 „¯ 的可溶性增加 o因此可危害植物根系和菌根kײ°¯¬±¶²±ot||vl ∀
试验表明 o土壤酸化使糖槭的菌根数量显著地减少k‹∏·¦«¬±¶²± ετ αλqot|||l o削弱了森林的固氮能力 ∀
土壤溶液中 „¯ v nΠ≤¤un的摩尔比率对 „¯ v n的毒性起重要作用 o如果要避免根的损害 o其比率就不应超过
t1sk˜¯µ¬¦« ετ αλqot|{vl ∀土壤中高浓度的 ‘’pv 可直接或间接地引起森林衰退 o例如 o在北美的一些森
林生态系统中 o土壤中高浓度的 ‘’pv 引起了 „¯ 活化和 ≤¤un !ªun 淋失 o致使 „¯ v nΠ≤¤un 比率和 „¯ v nΠ
ªun比率极不平衡 o其比率有的高达 vs ∗ ws o有的甚至更高 o抑制了森林对 ≤¤un和 ªun的吸收 o导致了
森林衰退kײ°¯¬±¶²±ot||vl ∀土壤酸化使植株木质部中的重金属元素k± !≤µ!‘¬!≤§l含量显著提高k • ¤·2
°²∏ª« ετ αλqot||| ~‹∏·¦«¬±¶²± ετ αλqot|||l o这显然不利于森林生长 ∀由此可见 o高氮沉降量引起的土壤
酸化对森林有危害作用 ∀
土壤酸化不仅影响土壤的化学性质 o而且可能影响土壤的物理性质 ∀有研究指出 o土壤酸化可促进
土壤腐殖质的分解k˜¯µ¬¦« ετ αλqot|{vl ∀腐殖质的分解和多价盐基离子k≤¤un !ªun等l的流失 o不利于
土壤团聚体的形成 o有可能造成土壤物理性质恶化 ∀这方面有待于深入研究 ∀
参 考 文 献
马雪华 q在杉木林和马尾松林中雨水的养分淋溶作用 q生态学报 ot|{| o|ktl }tx ∗ us
肖辉林 o卓慕宁 q森林生态系统氮饱和与氮临界负荷量研究 q环境科学进展 ot||x ovkwl }x| ∗ yv
朱兆良 o文启孝 q中国土壤氮素 q南京 }江苏科学技术出版社 ot||u }|z ∗ tst ou|y ∗ u|{
„¥¨µ⁄o‘¤§¨ «¯²©©¨µŽo≥·¨∏§¯ µ¨° oετ αλq‘¬·µ²ª¨ ± ¶¤·∏µ¤·¬²±¬± ±²µ·«¨µ±©²µ¨¶·¨ ¦²¶¼¶·¨°¶q…¬²≥¦¬¨±¦¨ ot|{| ov| }vz{ ∗ v{y
…¤µ·±¬¦®¬o„¯ ¦¤°²q≤¤¦∏¯¤·¬±ª±¬·µ²ª¨ ± §¨³²¶¬·¬²±¬± ∞∏µ²³¨ q• ¤·¨µ„¬µ≥²¬¯ °²¯ ∏¯·ot|{| owz }tst ∗ tuv
…¨ µª®√¬¶·…oƒ²¯®¨ ¶²± q≥²¬¯ ¤¦¬§¬©¬¦¤·¬²± ¤±§¨¯ °¨ ±¨·©¯∏¬¨¶²© α Φαγυσσψλϖατιχα©²µ¨¶·¤¶¬±©¯∏¨±¦¨§¥¼¶¬°∏¯¤·¨§±¬·µ²ª¨ ± §¨³²¶¬·¬²±q• ¤·¨µ„¬µ≥²¬¶°²¯2
∏¯·ot||u oyx }ttt ∗ tvv
…µ¬°¥¯ ¦¨²°¥¨ ° o≥·¨§°¤± ⁄ ‹ q‹¬¶·²µ¬¦¤¯ √¨¬§¨±¦¨ ©²µ¤§µ¤°¤·¬¦¬±¦µ¨¤¶¨ ¬±·«¨ ±¬·µ¤·¨ ¦²°³²±¨ ±·²©¤¦¬§µ¤¬±q‘¤·∏µ¨ ot|{u ou|{ }wys ∗ wyu
≤²¯¨ ⁄ • o•¤³³  q∞¯ °¨¨ ±·¤¯ ¦¼¦¯¬±ª¬± ©²µ¨¶· ¦¨²¶¼¶·¨°¶qŒ±}• ¬¨¦«¯¨ ⁄ ∞ o¨ §q⁄¼±¤°¬¦°µ²³¨µ·¬¨¶²© ƒ²µ¨¶·∞¦²¶¼¶·¨°¶q²±§²±}≤¤°¥µ¬§ª¨ ˜±¬√ µ¨¶¬·¼
°µ¨¶¶ot|{t }vwt ∗ ws|
⁄∏¦®º²µ·« ≤  ≥ o≤µ¨¶¶¨µ ≥ qƒ¤¦·²µ¶¬±©¯∏¨±¦¬±ª±¬·µ²ª¨ ± µ¨·¨±·¬²±¬±©²µ¨¶·¶²¬¯¶q∞±√¬µ²± °²¯ ∏¯·ot||t ozu }t ∗ ut
ƒ µ¨±¤±§¨½Œo•∏¶·¤§∞q≥²¬¯ µ¨¶³²±¶¨ ·² ≥ ¤±§‘·µ¨¤·° ±¨·¶¬± ¤±²µ·«¨µ± ‘¨º ∞±ª¯¤±§ ²¯º ¨¯ √¨¤·¬²±¦²±¬©¨µ²∏¶©²µ¨¶·q• ¤·¨µ„¬µ≥²¬¯ °²¯ ∏¯·ot||s oxu }
uv ∗ v|
ƒ²¶·¨µ‘ • o‹¤½¯ ·¨° • o‘¬¦²¯¶²±„ oετ αλqŒ²±¯¨ ¤¦«¬±ª©µ²° ¤¶∏ª¤µ°¤³¯¨©²µ¨¶·¬±µ¨¶³²±¶¨ ·²¤¦¬§¬¦§¨³²¶¬·¬²±¤±§±¬·µ¬©¬¦¤·¬²±q• ¤·¨µ„¬µ≥²¬¯ °²¯ ∏¯·o
t|{| ow{ }uxt ∗ uyt
Šµ¨±±©¨ ·¯° o‹∏¯¥¨µª ‹ q∞©©¨¦·²©±¬·µ²ª¨ ± §¨³²¶¬·¬²± ²±·«¨ ¤¦¬§¬©¬¦¤·¬²± ²©·¨µµ¨¶·µ¬¤¯ ¤±§¤´ ∏¤·¬¦ ¦¨²¶¼¶·¨°¶q• ¤·¨µ„¬µ≥²¬¯ °²¯ ∏¯·ot|{y ovs }|wx ∗ |yv
Šµ¨±±©¨ ·¯° o‹∏¯·¥¨µª ‹ q∞©©¨¦·²©±¬·µ²ª¨ ± §¨³²¶¬·¬²± ²±·«¨ ¤¦¬§¬©¬¦¤·¬²± ²©·¨µµ¨¶·µ¬¤¯ ¤±§¤´ ∏¤·¬¦ ¦¨²¶¼¶·¨°¶q• ¤·¨µ„¬µ≥²¬¯ °²¯ ∏¯·ot|{y ovs }|wx ∗ |yv
xtt 第 w期 肖辉林 }大气氮沉降对森林土壤酸化的影响
‹∏·¦«¬±¶²± × ≤ o• ¤·°²∏ª«≥ „ o≥¤ª¨µ∞ ° ≥ oετ αλq׫¨ ¬°³¤¦·²©¶¬°∏¯¤·¨§¤¦¬§µ¤¬± ¤±§©¨µ·¬¯¬½¨ µ¤³³¯¬¦¤·¬²± ²± ¤ °¤·∏µ¨ ¶∏ª¤µ°¤³¯ k¨ Αχερσαχχηαρυµ
¤µ¶«ql©²µ¨¶·¬± ¦¨±·µ¤¯ ’±·¤µ¬²o≤¤±¤§¤q• ¤·¨µ„¬µ≥²¬¯ °²¯ ∏¯·ot||| ots| }tz ∗ v|
²«±¶²± ⁄ • oײ§§⁄ ∞q‘¬·µ²ª¨ ±©¨µ·¬¯¬½¤·¬²±²©¼²∏±ª¼¨ ¯¯²º ³²³¯¤µ¤±§ ²¯¥¯²¯ ¼¯ ³¬±¨ ³¯¤±·¤·¬²±¶¤·§¬©©¨µ¬±ª©µ¨ ∏´¨ ±¦¬¨¶q≥²¬¯ ≥¦¬≥²¦„°ot|{{ oxu }twy{
∗ twzz
²«±¶²± ⁄ • q‘¬·µ²ª¨ ± µ¨·¨±·¬²±¬±©²µ¨¶·¶²¬¯¶q∞±√¬µ²± ±∏¤¯ ot||u out }t ∗ tu
Ž¤½§¤  qŒ±§¬¦¤·¬²±¶²©∏±¥¤¯¤±¦¨§±¬·µ²ª¨ ± ²©‘²µº¤¼ ¶³µ∏¦¨ ¶·¤·∏¶q°¯¤±·≥²¬¯ot||s otu{ }|z ∗ tst
Žµ²¶o⁄¨ ∂µ¬¨¶ • o¤±¶¶¨± ° ‹  oετ αλq׫¨ ∏±¦¨µ·¤¬±·¼¬±©²µ¨¦¤¶·¬±ª·µ¨±§¶²©©²µ¨¶·¶²¬¯ ¤¦¬§¬©¬¦¤·¬²±q• ¤·¨µ„¬µ≥²¬¯ °²¯ ∏¯·ot||v oyy }u| ∗ x{
²√¨ · Š  o• ¬¨±¨ µ¶ • „ o’¯ ¶¨± • Žq≤ ²¯∏§§µ²³¯ ·¨§¨³²¶¬·¬²±¬± ¶∏¥¤¯³¬±¨ ¥¤¯¶¤° ©¬µ©²µ¨¶·¶}‹¼§µ²¯²ª¬¦¤¯ ¤±§¦«¨ °¬¦¤¯ ¬±³∏·¶q≥¦¬¨±¦¨ ot|{u out{ }tvsv
∗ tvsw
¦‘∏¯·¼ ≥ Š o„¥¨µ⁄o¦¨¯¯¤± ×  oετ αλq‘¬·µ²ª¨ ±¦¼¦¯¬±ª¬± «¬ª«¨¯ √¨¤·¬²±©²µ¨¶·²©·«¨ ‘²µ·«¤¶·¨µ± ˜≥¬±µ¨ ¤¯·¬²±·²±¬·µ²ª¨ ± §¨³²¶¬·¬²±q„°¥¬²ot||s o
t| }v{ ∗ ws
∏¯§¨µo∂¤± Šµ¬±¶√ ±¨  o∂¤± …µ¨ °¨ ±¨·‘qŒ°³¤¦·¶²©¤¦¬§¤·°²¶³«¨µ¬¦§¨³²¶¬·¬²±²± º²²§¯¤±§¶²¬¯¶¬±·«¨ ‘¨·«¨µ¯¤±§¶}¶ q„¯ ∏°¬±¬∏°¦«¨ °¬¶·µ¼q≥²¬¯
≥¦¬≥²¦„° ot|{z oxt }tyws ∗ tywy
‘¬¯¶¶²± ≥ Œo…¨ µ§¨±  o°²³√¬¦…q∞¬³¨µ¬° ±¨·¤¯ º²µ®µ¨ ¤¯·¨§·²±¬·µ²ª¨ ± §¨³²¶¬·¬²±o±¬·µ¬©¬¦¤·¬²±¤±§¶²¬¯¤¦¬§¬©¬¦¤·¬²±}„ ¦¤¶¨ ¶·∏¨¼q∞±√¬µ²± °²¯ ∏¯·ot|{{ oxw }
uvv ∗ uw{
‘¼¨ ° ‹ q≤«¤±ª¨¶²©³‹ ¤¦µ²¶¶·«¨ µ«¬½²¶³«¨µ¨ ¬±§∏¦¨§¥¼µ²²·¶q°¯¤±·≥²¬¯ot|{t oyt }z ∗ uy
°¤µ®¨µŠ Š q׫µ²∏ª«©¤¯¯¤±§¶·¨°©¯²º ¬±·«¨ ©²µ¨¶·±∏·µ¬¨±·¦¼¦¯¨q„§√ ∞¦²¯ • ¶¨ot|{v otv }xz ∗ tvv
°²¯ª¯¤¶¨ ° o„·¬º¬¯¯ °  q‘¬·µ²ª¨ ±¤±§³«²¶³«²µ∏¶¦¼¦¯¬±ª¬±µ¨ ¤¯·¬²±·²¶·¤±§¤ª¨ ²© Ευχαλψπτυσρεγνανσ ƒ ∏¨¯¯ }´ q• ·¨∏µ±©µ²° ³¯¤±··²¶²¬¯¬± ¬¯·¨µ©¤¯¯q
°¯ ¤±·≥²¬¯ot||u otwu }txz ∗ tyy
•¬«¤≥ o≤¤°³¥¨¯¯ Š ≥ o• ²¯©¨ q„ °²§¨¯²©¦²°³¨·¬·¬²±©²µ¤°°²±¬∏° ¤°²±ª«¨·¨µ²·µ²³«¶o±¬·µ¬©¬¨µ¶o¤±§µ²²·¶q≥²¬¯ ≥¦¬≥²¦„° ot|{y oxs }twyv ∗ twyy
•²§«¨ ‹ o•²²§  q× °¨³²µ¤¯ √¨²¯∏·¬²± ²©±¬·µ²ª¨ ± ¦²°³²∏±§¶¬± ≥º §¨¬¶«³µ¨¦¬³¬·¤·¬²± ¶¬±¦¨ t|xx q‘¤·∏µ¨ ot|{y ovut }zyu ∗ zyw
≥¦«¬°¨¯ ° oƒ¬µ¨¶·²±¨  Žq‘¬·µ²ª¨ ±¬±¦²µ³²µ¤·¬²± ¤±§©¯²º·«µ²∏ª«¤¦²±¬©¨µ²∏¶©²µ¨¶·¶²¬¯ ³µ²©¬¯¨ q≥²¬¯ ≥¦¬≥²¦„° ot|{| oxv }zz| ∗ z{w
≥®¨©©¬±ª·²± • „ q„¦¦¨¯¨µ¤·¨§±¬·µ²ª¨ ±¬±³∏·¶}„ ±¨ º ³µ²¥¯ °¨ ²µ¤ ±¨ º ³¨µ¶³¨¦·¬√¨ ‚q°¯¤±·≥²¬¯ot||s otu{ }t ∗ tt
ײ°¯¬±¶²± Š ‹ q„ ³²¶¶¬¥¯¨ ° ¦¨«¤±¬¶° µ¨ ¤¯·¬±ª¬±¦µ¨¤¶¨§¶²¬¯ ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ ·²©²µ¨¶·§¨¦¯¬±¨ q• ¤·¨µ„¬µ≥²¬¯ °²¯ ∏¯·ot||v oyy }vyx ∗ v{s
×∏µ±¨ µq‘∏·µ¬¨±·¦¼¦¯¬±ª¬± ¤± ¤ª¨ ¶¨ ∏´¨ ±¦¨ ²© º ¶¨·¨µ± • ¤¶«¬±ª·²± ⁄²∏ª¯¤¶2©¬µ¶·¤±§¶q„±± …²·ot|{t ow{ }tx| ∗ ty|
˜¯µ¬¦« …o°¤±®µ¤·«q∞©©¨¦·¶²©¤¦¦∏°∏¯¤·¬²± ²©¤¬µ³²¯ ∏¯·¤±·¶¬±©²µ¨¶·∞¦²¶¼¶·¨°¶q⁄²µ§µ¨¦«·}⁄q• ¬¨§¨¯ °∏¥¯¬¶«¬±ª¦²°³¤±¼ot|{v }t ∗ vs otzt ∗ t{u
∂¤± …µ¨ °¨¨ ± ‘o…∏µµ²∏ª«° „ o∂¨¯·«²µ¶·∞oετ αλq≥²¬¯ ¤¦¬§¬©¬¦¤·¬²±©µ²° ¤·°²¶³«¨µ¬¦¤°°²±¬∏°¶∏¯³«¤·¨¬±©²µ¨¶·¦¤±²³¼·«µ²∏ª«©¤¯¯q‘¤·∏µ¨ ot|{u ou|| }
xw{ ∗ xxs
∂¤± …µ¨ °¨¨ ± ‘o∏¯§¨µo⁄µ¬¶¦²¯¯ ≤ × q„¦¬§¬©¬¦¤·¬²± ¤±§¤¯®¤¯¬±¬½¤·¬²± ²©¶²¬¯q°¯ ¤±·≥²¬¯ot|{v ozx }u{v ∗ vs{
∂¤± …µ¨ °¨¨ ± ‘o∏¯§¨µo∂¤± Šµ¬±¶√ ±¨   qŒ°³¤¦·¶²©¤¦¬§¤·°²¶³«¨µ¬¦§¨³²¶¬·¬²± ²± º²²§¯¤±§¶²¬¯¶¬±·«¨ ‘¨·«¨µ¯¤±§¶}µ q‘¬·µ²ª¨ ±·µ¤±¶©²µ°¤·¬²±q
≥²¬¯ ≥¦¬≥²¦„° ot|{z oxt }tyvw ∗ tyws
∂¤± …µ¨ °¨¨ ± ‘o∂¤± ⁄¬­® ‹ ƒ Š q∞¦²¶¼¶·¨° ©¨©¨¦·¶²©¤·°²¶³«¨µ¬¦§¨³²¶¬·¬²± ²©±¬·µ²ª¨ ±¬±·«¨ ‘¨·«¨µ¯¤±§¶q∞±√¬µ²± °²¯ ∏¯·ot|{{ oxw }uw| ∗ uzw
∂¤± ¬¨ªµ²¨·‹ o²«±¶²± ⁄ • o≤²¯¨⁄ • q≥²¬¯ ±¬·µ¬©¬¦¤·¬²±¤¶¤©©¨¦·¨§¥¼ ‘©¨µ·¬¯¬·¼¤±§¦«¤±ª¨¶¬±©²µ¨¶·©¯²²µ≤Π‘µ¤·¬²¬±©²∏µ©²µ¨¶·¶²¬¯¶q≤¤±ƒ²µ• ¶¨o
t||s ous }tstu ∗ tst|
• ¤·°²∏ª«≥ „ o‹∏·¦«¬±¶²± × ≤ o≥¤ª¨µ∞ ° ≥ q׫¨ ¬°³¤¦·²©¶¬°∏¯¤·¨§¤¦¬§µ¤¬± ²± ¶²¬¯ ¯¨ ¤¦«¤·¨ ¤±§¬¼¯ °¨ ¦«¨ °¬¶·µ¼ ¬± ¤¤¦® ³¬±¨ k Πινυσ βανκσιανα
¤°¥ql¶·¤±§¬± ±²µ·«¨µ± ’±·¤µ¬²o≤¤±¤§¤q• ¤·¨µ„¬µ≥²¬¯ °²¯ ∏¯·ot||| ottt }{| ∗ ts{
ytt 林 业 科 学 vz卷