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酸雨污染是当今世界面临的最严重环境问题之一,具有污染范围广泛、污染强度大等特点。目前我国已成为世界上第三大酸雨区,酸雨区主要集中在长江以南、青海-西藏高原以东以及四川盆地。南亚热带受酸雨污染严重,酸雨以直接和间接两种方式影响森林植物的生长,对森林发育造成了许多危害,导致森林的衰退。且一旦森林生态系统受到酸雨的危害,将很难在短时间内得到恢复。因此,进行酸雨胁迫对植物光合生理特性影响的研究对于了解酸雨危害地区森林群落的演替变化及森林植物和群落对酸雨的反馈机制有十分迫切的重要意义。
因此,本研究以鼎湖山自然保护区三个代表性南亚热带森林类型——针叶林、混交林和阔叶林的主要林下层植物为研究对象,从植物光合生理、植物元素化学的角度较系统的研究了模拟酸雨对鼎湖山不同演替阶段主要林下层植物的影响。
得出以下主要结论:模拟酸雨处理对阔叶林和混交林香楠、黄果厚壳桂净光合速率影响不大,但模拟酸雨显著抑制了九节和针叶林桃金娘、三桠苦的净光合速率。酸雨胁迫不利于演替初期针叶林林下层主要植物光合作用的进行。模拟酸雨改变了植物叶片比叶重的值,阔叶林中,九节叶片比叶重显著增加,黄果厚壳桂和香楠叶片比叶重各处理间差异不显著;混交林中,九节和黄果厚壳桂比叶重显著增加,香楠比叶重显著降低;针叶林中,桃金娘和三桠苦叶片比叶重随着模拟酸雨pH值降低显著降低。在阔叶林和混交林中,九节光合色素含量呈增加趋势,而香楠和黄果厚壳桂则均呈降低的趋势。在针叶林,桃金娘增加,而三桠苦降低。模拟酸雨对三个林型主要林下层植物叶全氮含量影响不显著,叶全磷含量显著增加。模拟酸雨处理明显降低了阔叶林和混交林三种植物叶片中的大量金属元素(K、Na、Ca和Mg)含量,进一步加剧了N、P与K、Na、Ca、Mg元素比例的失衡,但对针叶林两种植物K、Na、Ca和Mg含量则有促进作用。模拟酸雨处理显著降低了阔叶林和混交林微量元素Fe的含量,显著增加了针叶林Fe的含量。阔叶林和针叶林林下层植物叶Al含量随模拟酸雨酸度下降而增加,更容易受高Al胁迫,混交林植物叶Al含量在酸雨处理下显著降低。
综合以上结果可以发现,在水热资源丰富的南亚热带地区,森林植物对酸雨的响应与酸雨酸度、树种和生态系统状态有关。酸雨胁迫对不同演替阶段主要林下层植物的光合生理特性影响表现为净光合速率与比叶重变化趋势一致,元素含量与光合色素含量变化趋势基本一致。就目前研究来看,酸雨抑制了阔叶林和混交林主要林下层植物的生长而促进了松林桃金娘和三桠苦的生长。