质冲洗进入土壤。雨还影响病害的扩散,因为雨协助孢子散 布,叶面水促进一些病原体的侵入( Shriner,1980) (3)降雨时间分布与酸雨影响植物有密切关系的时间 因素有酸沉降次数,频率和历时长短。增加降雨次数( Evans 等,1977,单运峰等,1989),延长降雨时间和缩短间隔时间 ( Jacobson和 luke1977),叶子伤害加重。因为生命系统有 较强的自修复功能,降雨间隔时间对生理系统的恢复有十分 重要的影响。气体污染物间隔时间能够影响整株植物的反应 ( Irving,1983)。降爾频率决定受到酸雨影响的植株的恢复, 修理和补偿。降雨时间长短和间隔时间长短决定酸雨中物质 与叶面或叶内物质的交换时间。降雨时间分布在一次降雨中, 不同次降雨和不同季节均有很大差异。所以,模拟酸性降雨 很难逼真。 (4)气候条件天气影响酸雨的化学和物理性状,进而 影响植物对酸雨的反应。主要因素为风速、温度、湿度和太 阳辐射。风速决定雨滴冲击的速度。在高海拔地带,植物常 常数小时暴露于高风速,或包围在云雾中,边界层阻力减少, 酸雨中的物质更容易侵入( Hoster和 Lindberg,1982, Lovett 等,1982, Dolland和 Unworth,1983, Jacobson,1984)。风 还增加叶背暴露于酸雨,但减少雨水在叶表面的停留时间。温 度、湿度决定大气蒸发势,大气蒸发势影响雨滴大小和丽滴 的化学物质浓度。蒸发强度还影响叶面上溶液的停留时间,具 备露或雾形成条件的被污染大气中的叶面上,能产生高浓度 的溶液。因为水滴的体积小,可溶于水的污染物容易溶于叶 面的溶液中( Wisniewski,1982)。温度越高,酸雨对植物的 危害越大(Mcol等,1983)。 5)土壤条件土壤理化性质,养分和栽培措施(例如, 肥料,杀虫剂和其它化学物质的应用,灌溉和定植时间等)都 WT
影响植物对污染物的敏感性。为使实验结果更接近实际情况 应尽可能釆用常规耕作管理措施。实验用土壤应取自污染地 区或同类型土壤。评价酸雨对森林的影响的实验用士,要取 自森林土壤,避免用农田土壤。瘠薄土壤上的植物对酸雨更 敏感,养分充足的土壤,减少酸爾处理引起的差异(Ra! 等,1982, Reich等1987)。 (6)其他大气污染物的干扰酸爾出现的地区,必然存 在其他太气污染物(例如:SO2,O3,NOx和重金属等等)。已 经发现污染物之间的联合作用有协回效应或拮抗效应(Ja cabon等,1980, Ashenden和 Masfield,1978)。所以,在 监测和研究酸雨的同时,要注意监测其他污染物的存在和浓 度。为了定性和定量地研充污染物之间的联合作用,控制实 验是必不可少的。 chappelka等(1985)报道了O3与酸雨存 在的协同效应,O3加剧酸雨对北美鹅掌枇( Liriodendron tupilifera)的伤害,SO2减轻酸雨对鹅掌楸的伤害,SO2和O2 同时存在时,对酸雨伤害树木程度无明显作用。 (7)植物材料的选择植物对污染物的敏感性随植物群 落,物种、品种和发育阶段的不同,产生很大的差异( Hedges tad和Heck,197l,单运峰等,1989,冯宗炜等,1988,高 绪平等,1987)。形态结构不同的植物,对酸雨的敏感性不同。 例如,叶子的可湿性可以表示植物对酸雨敏感性的指标。不 同的生长发育阶段,植物对酸雨的敏感性不同。幼龄黄桦苗 木(二周)较年龄大的黄桦苗木(六周)更敏感(wood和Bor mamu,1974),一年生火力楠比二年生火力楠根系对酸雨更 敏感(单运峰等,1989)。可能一些特殊生长发育阶段对酸爾 更敏感。 (8)实验设计与统计分析实验设计是否适当与实验结 果的可靠性存在十分密切的关系。所以,在进行酸雨对植物 9 T
的影响的实验之前,认真搞好实验设计是十分必要的。合理 的实验设计,即合理地安排实验的各个处理小区,包括小区 面积,形状,重复次数和小区的排列等,能够缩小因环境条 件的差异而引起的误差,提高实验结果的准确性,而且还便 于用统计方法估计实验的误差和判断实验结果的精确性。实 验设计中关键的两项是小区排列和重复次数的选择。小区排 列根据实验的目的,和实验条件可以选择随机区组排列,拉 丁方排列,对比排列,裂区排列和正交排列。设置重复是增 加实验精确性的有效办法,有了重复就能测定实验误差的大 小,对实验结果的精确性进行统计分析,有利于作出比较正 确的结论。增加重复次数可以减少【型错误。总之,重复次 数是一个重要的问题,重复次数太少,变异系数大小,不准 确,太多,需要的用地面积大,工作量大。通常在方差分析 表上的误差项的自由度最小需10,如果自由度小于这个数, 就必须考虑增加重复次数。 4模拟酸性降雨的几种常用方法 模拟酸雨的化学组成,物理性状和时间分布决定植物对 模拟酸雨的反应。为了更加逼真实地模拟酸雨,模拟酸性降 雨常常借助于一些装置常见的模拟酸雨方法有:①喷雾法,用 喷雾器啧雾;②浇洒法,用浇壶浇洒不同pH值的水溶液;③ 喷淋系统高喷法,用喷淋系统喷淋不同pH值的酸液。自1986 年以来,笔者参加了我国西南地区酸雨对森林影响的国家科 技攻关项目的研究,参加设计安装了一套模拟酸性降雨的装 置(图片1-2)。该装置全部由耐酸材料制作,喷头和输水管 由塑料制作,水泵为25F.5-16型耐腐蚀泵,在进行模拟酸 雨对树木影响的实验过程中,性能稳定,实测结果表明(表 1-3),雨水pH值在模拟降爾过程中保持稳定。④酸雨模拟器 10
图1-1模拟酸爾实验现场 图1-2糗拟酸爾现场 表」-3经过模拟酸性降雨装置,供试水溶液PH值的变化情况 配制的酸性水溶液pH值 模拟酸削的爾水pH值 2.94 法,用特制的酸雨模拟器模拟酸性降爾。摸拟降雨的方法的 选择依实验目的,具备的条件,经费量而定。在美国,研究 酸雨对植物影响的初期,采用喷雾法,考虑到喷雾与自然降 雨特征相差很大,改用室内酸雨模拟器法,使模拟降雨物理 11
特征更接近实地酸性降雨,然而,植物生长条件与田间差异 较大,又改用室外实验,用高喷喷淋系统喷洒(图1-3) 图1-3“ Argonne"模拟酸雨装置(引自 JAPCA,1984.No,l1) 为了避免雨水的化学组成和pH值在模拟酸性降雨过程 中发生显著变化,模拟降雨装置和用具的制作材料必须是无 污染物释放和不引起催化反应的材料。通常推荐的材料有抗 性玻璃(例如,硼硅酸玻璃),不锈钢和塑料(聚乙烯和聚丙 烯既适合又便宜)。许多橡胶生产过程中需混合填冲料,填冲 料可能是污染源。所以,初次使用的各种材料都应检验在微 酸性水溶液润湿时污染物的释放。另外,制作标准雨量器的 锌能催化硝酸根向氨转化。不锈钢是理想的材料,然而很昂 Ⅰ2