在"探究酸雨对生物的影响"的实验中,将实验对象由植物调整为丰年虾(Artemia salina),使学生认识到酸雨除了对植物有害,还对其他生物有危害.本实验设定了4个pH梯度来探究酸雨对丰年虾孵化的影响,实验结果采用笔式数码显微镜观察计数,启发学生用棉花纤维或碘液来限制丰年虾的运动以便于计数.本实验从实验对象、用具和方法3个方面进行了创新.在课堂教学中,从了解实验背景、选取实验对象,到设计实验步骤及操作实验,都以问题导向为原则,凸显学生的主体地位,培养学生的生物学学科核心素养.

探讨亚热带地区常见树种凋落叶的酸缓冲能力差异及其控制因子对森林恢复与管理具有重要意义和应用价值.本文以12种亚热带森林常见树种凋落叶为试材进行模拟酸雨浸提实验,通过测定凋落叶的物理化学初始性状以及浸提液的pH值和盐基离子含量,分析凋落叶初始性状与酸缓冲能力的关联性,确定凋落叶缓冲酸雨的主要调控因子.结果发现:凋落叶均显著提高了模拟酸雨溶液的pH值.大部分阔叶树种,如香椿、檫木以及油桐酸缓冲能力(＞4)明显优于针叶树种的杉木和马尾松.山乌桕虽是阔叶树种,但其酸缓冲能力最弱(＜1).浸提时间也显著影响不同凋落叶的酸缓冲能力.除马尾松凋落叶在浸提1 d时缓冲能力最高外,其他物种均在浸提5 d时缓冲能力达到最高.酸缓冲能力与凋落叶初始pH值呈正相关(浸提1 d、5d、15d时相关系数分别为0.84,0.80,0.83;P＜0.05),与木质素含量呈负相关(浸提1 d、5d、15d时相关系数分别为-0.68,-0.75,-0.69;P＜0.05).逐步回归分析也证实了凋落叶初始pH值是最主要的酸缓冲能力控制因子.研究表明,凋落叶的初始性状可以很好地预测不同物种的酸缓冲能力,建议未来从酸缓冲能力角度筛选物种时优先考虑pH值.

通过对土壤总有机碳(SOc)、易氧化有机碳(ROC333、ROC167、ROC33)、颗粒有机碳(POC)、微生物量碳(SMBC)、溶解性有机碳(DOC)的测定,探讨模拟酸雨(pH 3.0、pH 3.5、pH 4.0、对照CK)对鼎湖山三个不同演替阶段森林(季风常绿阔叶林、针阔混交林、马尾松针叶林)土壤碳库稳定性及碳库管理指数的影响.结果表明:模拟酸雨增加了总有机碳的含量和各组分活性有机碳的含量(P＜0.05),但酸雨在一定程度上抑制了土壤中微生物量与活性.土壤中各组分活性有机碳与总有机碳呈显著相关,其中ROC333和POC的含量与SOC关系最为密切,相关系数分别为0.853、0.846;碳库管理指数(CMI)结果表明,碳库活度(L)及碳库活度指数(LI)随森林的正向演替有下降的趋势,CPI与CMI呈现相反的趋势.在土壤有机碳及部分活性碳组分增加,碳库活性降低的前提下,土壤碳库稳定性增加.从各项指标的变化幅度可以得出:南亚热带森林土壤随森林群落正向演替而对模拟酸雨响应有更加敏感的趋势,各指标间的敏感性表现为CMI＞R333 ＞POC＞SMBC＞R167 ＞R33 ＞LI＞DOC＞CPI＞SOC.

通过盆栽试验研究了模拟酸雨(pH 3.0和pH 5.6)和镉(Cd 50和Cd 100)复合污染以及对照处理(CK)对秃瓣杜英(Elaeocarpus glabripetalus)的生长和生理指标的影响.结果表明:单独的酸雨处理显著增加了植株总生物量的积累,促进了根和叶片生物量的分配,降低了茎干生物量的分配,且显著降低了叶片中的镉含量.单独镉处理下,Cd 50显著增加了植株生物量的积累,促进了根和叶片生物量的分配,Cd 100虽抑制了植株生物量的积累,但生物量分配几乎不受影响.复合处理促进了植株根和叶片生物量的分配,降低茎干生物量分配,且降低了根冠比,其中pH 5.6+Cd 100显著促进了植株生物量的积累.所有处理的荧光参数与对照无显著差异,说明未对植株的PSⅡ反应中心产生显著影响.镉在植株体内的积累为:根＞茎＞叶.酸雨强度和镉浓度的交互作用对生物量,镉含量和Fo影响显著.因此,秃瓣杜英对酸雨和镉的复合污染有较强的耐受能力.

以“铜钱草”为材料进行模拟探究“酸雨对生物的影响”的实践教学,通过学生自主设计实验方案、自主完成模拟探究及结果观察记录,培养学生的创新精神、实践能力及团队合作能力.同时,通过模拟酸雨对铜钱草生长的影响,进一步说明了酸雨的危害,激发学生环境保护的意识.

通过测定杨 (Populus×euramericana) 抗硫新品种'普瑞'和'107'在3种梯度酸雨胁迫下的各项生理指标, 研究酸雨胁迫对2个杨品种影响的差异.结果显示, 在酸雨胁迫下, '普瑞'叶片受伤害程度明显轻于'107', 可以维持较稳定的光合作用, 显示出较强的抗酸雨胁迫能力.酸雨胁迫下, '107'光合作用强度显著下降, 非气孔因素是其下降的主要原因.酸雨在一定程度上破坏了2个杨品种的水分平衡, 尤其对'107'的影响程度更为明显, 但气孔关闭不是引起其光合作用强度下降的主要原因.研究结果表明杨品种'普瑞'在酸雨环境下具有更强耐受性.

该研究2011年1月开始在鼎湖山针阔叶混交林(混交林)进行模拟酸雨实验,设置4个不同处理水平,即对照(CK)(pH为4.5左右的天然湖水)、Tl(pH=4.0)、T2(pH=3.25)和T3(pH=2.5).2013年1-12月对不同酸雨强度处理下的森林凋落物CO2释放速率进行为期1 a的连续观测,探讨酸雨对混交林凋落物C排放的影响.结果 表明:凋落物CO2释放通量在对照样方为(1 507.41±155.19) gCO2·m-2·a-1,其中湿季和旱季分别占年通量的68.7％和31.3％.模拟酸雨抑制了森林凋落物CO2释放,与CK相比,T2和T3处理下的CO2释放通量分别显著降低15.4％和42.7％ (P＜0.05);且这种抑制作用具有季节差异性,处理间的显著差异只出现在湿季.凋落物CO2释放速率与土壤温度和土壤湿度分别呈显著指数相关和显著直线相关,同时,酸雨处理降低了凋落物CO2释放的温度敏感性.混交林凋落物CO2释放在模拟酸雨下的抑制效应与土壤累积酸化而导致的土壤微生物活性变化有关,表现为模拟酸雨作用下土壤pH值和微生物量碳显著下降.上述结果说明酸雨是影响混交林土壤碳循环的重要因子之一.

以2年生马尾松(Pinus massoniana)幼苗为试验对象,采用原位试验,研究了模拟酸雨和接种外生菌根真菌对土壤有机碳含量、土壤团聚体组成及土壤养分(N、P、K)含量的影响.设置3种强度(pH5.6 (CK),4.5,3.5)的模拟酸雨条件,每个强度酸雨下分别设置接种外生菌根真菌和不接种外生菌根真菌,共计6个处理.结果 表明:pH3.5酸雨处理显著降低了土壤中速效磷、总磷、速效钾、铵态氮、硝态氮及总氮含量,而外接外生菌根真菌则有效缓解了这一情况;与对照比,酸雨处理提高了微团聚体(＜0.053 mm,0.053～0.25 mm)含量,降低了大团聚体(0.25～2 mm)含量;pH3.5处理显著降低各粒级尤其是0.25～2 mm粒级团聚体有机碳含量,而接种外生菌根真菌显著增加了有机碳含量;未接种外生菌根真菌土壤中,酸雨处理显著降低了土壤轻组、重组有机碳含量,而接种外生菌根真菌显著提高了土壤轻组、重组有机碳含量;接种外生菌根真菌在一定程度上可以缓解酸雨胁迫对土壤质量的不利影响.

目的:研究酸雨对茅苍术叶绿素含量、叶绿素荧光特性及吸收光能分配的影响,揭示茅苍术在生长过程中对酸雨的响应机制.方法:模拟不同程度的酸雨(pH5.0、pH4.0、pH3.0、pH2.0)对茅苍术处理后,测定其叶片的叶绿素含量、叶绿素荧光参数及光能参数的变化.结果:在整个酸雨胁迫期间,pH5.0组的叶绿素含量和叶绿素荧光参数整体呈上升的趋势.pH4.0、pH3.0和pH2.0均随胁迫时间的延长大体呈先上升后下降的趋势,且酸度越大下降的幅度越明显;酸雨胁迫后(28 d),pH5.0和pH4.0组茅苍术叶片较胁迫前(0 d)的叶绿素含量、光下最大荧光(F'm)、PS Ⅱ有效光化学量子产量(F'v/'m)、PS Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、非光化学猝灭系数(NPQ)、表观光合电子传递速率(ETR)均有不同程度的升高,而pH3.0和pH2.0组较胁迫前显著下降;酸雨胁迫后茅苍术叶片PS Ⅱ反应中心吸收光能转化为热耗散的比例分别是pH2.0(49％) ＞pH3.0(47％) ＞pH4.0(34％) ＞pH5.0(31％).结论:茅苍术在酸雨(pH≤3.0)环境中,PS Ⅱ反应中心天线色素会迅速地通过对吸收光能的再分配,来调节其叶片光能吸收和利用间的平衡,从而维持自身正常的生长发育.

为研究不同性别桑树在镉(Cd)与酸雨(AR)复合处理条件下的生长与镉积累差异,本试验以'强桑1号'(雌株)和'农桑14号'(雄株)两种不同性别桑树为材料,研究重金属镉(100 mg·kg-1干土)和模拟酸雨(pH3.0)处理下,两者生物量积累和分配、最大净光合速率(Amax)和叶绿素荧光参数,以及Cd积累与分配的差异.试验共设置无Cd和AR(对照)、单独Cd、单独AR、Cd+AR复合4个处理.结果表明:单独Cd处理虽然显著增加了雌株和雄株根茎叶中Cd含量,而且雌株各部分Cd含量显著高于雄株,但是只有雄株根、茎和总生物量、最大净光合速率显著下降,而雌株除了Amax显著下降外,各部分生物量积累下降均不显著,且两者的最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(qN)均未发生显著变化.复合处理下,雄株和雌株的总生物量、Amax均显著降低,与单独镉处理相比,雌株根和叶中的Cd含量显著升高,但雄株没有明显变化,两者的Fv/Fm、qP没有显著变化,但qN均显著降低.短时间处理下桑树雌株对单独镉胁迫的耐受性高于雄株,但是酸雨的加入会降低雌株对镉的耐受性,可能是因为酸雨促进雌株根系对镉的吸收,并导致叶片积累了更多的镉.