科研进展

华南植物园发现南亚热带严重酸化的森林土壤缓冲酸沉降机制

  

  在我国南亚热带地区,长期高强度的酸沉降已经使该区森林土壤严重酸化(pH值通常小于4.2),演替早期的马尾松林土壤pH表现出逐年降低的趋势,而处于演替后期的常绿阔叶林土壤pH却无明显的年际变化趋势,不同发育阶段的森林土壤表现出了对酸沉降不同的响应,其关键机制还未被人们充分认识。

  为了解决这一科学问题,中国科学院华南植物园生态及环境科学研究中心江军博士后,在其合作导师王应平研究员与闫俊华研究员的共同指导下,以采集于这两个森林的原状土柱为研究对象,通过模拟酸雨淋溶实验,探究其不同的酸沉降缓冲机制。研究结果表明,这两个森林土壤均已进入铝缓冲体系,酸处理在显著降低马尾松林土壤pH的同时,也显著增加了其土壤交换性阳离子的含量以及这些阳离子的淋失,尤其是Ca2+, Mg2+与Al3+。相比之下,阔叶林土壤各化学参数对酸处理的响应不明显。对土壤pH与土壤交换性阳离子、土壤pH与阳离子淋溶量以及土壤有机碳与阳离子交换量(CEC)关系的进一步分析表明,马尾松林土壤对酸沉降的缓冲主要依靠自身土壤矿物的风化、溶解,其较低的SOC与CEC是其在高强度酸性物质输入下土壤pH显著降低、阳离子大量流失的重要原因。阔叶林土壤由于较高的有机质含量,不仅能贡献更多的CEC参与交换反应,还能与流动的阳离子特别是高价的铝离子相互吸附,形成络合物,从而很好地缓冲了酸雨。

  相关研究成果已于近期发表在国际知名地学期刊Chemical Geology上。

  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2018.10.009