安太堡露天矿复垦地不同人工植被恢复下的土壤酶活性和肥力比较

人工重建植被是露天矿复垦地植被恢复,提高土壤质量的主要途径之一.选择适宜的人工植被对快速恢复土壤质量具有重要意义.本文主要研究了安太堡露天矿复垦地油松-刺槐-柠条混交林、沙棘-刺槐-柠条-沙枣混交林和苜蓿地的土壤养分含量及酶活性,综合评价了这3种不同植被类型对土壤肥力恢复效果.结果表明,随着植被恢复的进行,土壤养分含量均有增加,油松-刺槐-柠条混交林的土壤养分含量显著高于其它样地.从以养分含量和酶活性权重计算的土壤综合肥力指标值(IFI)可知,油松-刺槐-柠条混交林IFI值最高.综合来看,对土壤重建效果最好的为油松-刺槐-柠条混交林,其次是沙棘-刺槐-柠条-沙枣混交林,再次为苜蓿.     

不同植被类型下土壤胡敏酸降解特性

为了解不同植被类型下土壤HA(胡敏酸)降解菌的种类、分布状况及其中C的降解程度,选取退耕还林典型地带,于农田、油松、刺槐、沙棘、混交林0~10cm土样中分别提取HA,利用HA作为唯一C、N源筛选HA降解微生物. 结果表明:相比农田土壤HA,各林地土壤HA中w(C)增加,w(N)有所减少;共分离获得5株HA降解菌,根据16s rRNA序列鉴定,分别为Bacillus licheniformis、Rhizobium nepotum、Microbacterium resistens、Stenotrophomonas maltophilia、Streptomyces azureus,相似度分别为99.65%、99.78%、98.71%、99.23%、99.78%. 农田、刺槐、油松及混交林的降解菌优势种为Bacillus licheniformis,沙棘优势种为Streptomyces azureus,刺槐无Rhizobium nepotum分布,沙棘和混交林无Stenotrophomonas maltophilia分布;降解菌数量为沙棘>刺槐>农田>油松>混交林,混交林仅为沙棘的58.87%;混交林、油松、沙棘、刺槐降解菌的RC(呼吸量碳)分别较农田高出25.35%、11.28%、10.36%、7.11%,混交林与农田差异显著(P<0.05). 沙棘、刺槐、农田、油松降解菌MBC(微生物生物量碳)分别较混交林高出131.91%、68.48%、64.98%、54.47%,刺槐、农田、油松三者与沙棘及混交林差异显著(P<0.05). 沙棘土壤HA的TDR(总降解率)明显高于农田和混交林(P<0.05). 相关性分析表明,降解菌数量与MBC呈极显著正相关,与RC呈极显著负相关(P<0.01). 结果表明,植被类型影响了土壤HA降解菌的群落组成及其降解特性.      

黄土高原子午岭林区主要林分生态化学计量学特征

论文以黄土高原子午岭林区4种林分（侧柏、油松、辽东栎、刺槐）的绿叶、凋落物（凋落叶、枯枝、果实）为研究对象,分析其C、N、P含量及化学计量学特征,并计算养分再吸收率,为黄土高原植被恢复建设及人工林合理种植规划提供理论依据。结果显示：植物叶片凋落前N、P均发生营养转移,油松N养分再吸收率最高（44.73%）,刺槐P养分再吸收率最高（41.10%）;刺槐相比于其他3种林分,绿叶C含量（413.94 g·kg^-1）略低,且其4个组分N含量略高于其他林分的相应组分,绿叶、果实P含量相对较高;4种林分的枯枝C∶N、C∶P值最大,碳蓄积功能较强;叶片N∶P值均小于14,表明生长旺盛期林分主要受N限制。油松、刺槐养分再吸收能力强,是黄土高原森林区适宜植被恢复的造林树种。     

复垦铅锌矿尾砂库的植被恢复和基质演变

为探讨铅锌矿尾砂库经植物原位修复的生态恢复效果,以广西阳朔铅锌矿尾砂库综合治理示范工程为研究对象,连续3年(2018—2020)对实地观测植被恢复情况、新增植物生长情况及复垦铅锌矿库区尾砂重金属含量、土壤酶活性及理化性质的观测与测定。结果表明:尾砂库经人工种植的芒(Miscanthus sinensis)和三裂叶葛藤(Pueraria phaseoloides)2种耐性植物对尾砂中重金属存在植物稳定作用;库区植被新增物种逐年升高,且以豆科和菊科植物为主;尾砂的过氧化氢酶、脲酶与磷酸酶活性先增后减,蔗糖酶活性显著性增加;尾砂的肥力和保肥能力均有所提高,其中尾砂的总氮含量从1.14 g/kg增加到2.19 g/kg,有机碳含量从9.50 g/kg增加到21.01 g/kg。由此表明,在相似自然条件的矿山废弃地生态修复中,可考虑从葛属和蒿属的植物中筛选目标植物;植被恢复会加快尾砂库库区植物群落的次生演替;铅锌矿尾砂库经人工植被恢复能加快尾砂基质的演变,使生态系统实现自行恢复并达到良性循环。     

极端强降雨条件下黄土丘陵沟壑区不同植被类型土壤水分特征

为了解黄土丘陵沟壑区极端强降雨条件下土壤水分与植被之间的关系,对2013 年7 月极端强降雨条件下黄土丘陵沟壑区5 种主要植物群落,即刺槐(Robinia psendoacacia)、柠条(Caragana intermedia)、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)、长芒草(Stipa bungeana)、白羊草(Bothriochlo aischaemun)群落的土壤水分进行了调查与分析,结果表明:①极端强降雨下,植被是影响土壤含水量的主要因素;②草本群落的土壤水分明显好于人工林,其中长芒草群落的土壤含水量、土壤贮水量和土壤有效贮水量均最高,分别为17.8%、961.2 mm和691.2 mm,郁闭度最大的31 龄林土壤水分最差;③人工林地土壤水分可补充至300 cm左右,草本群落土壤水分可补充至500 cm左右,人工林地深层土壤水分的恢复仍十分困难.     

洛坝铅锌矿废弃不同时间渣地植被恢复演替动态

对甘肃省徽县洛坝铅锌矿不同废弃时间的废渣地进行的化学分析表明,其主要污染物为重金属Pb和Zn,其w(Pb)和w(Zn)最大值分别为6 298和480 800 mg/kg. 重金属在废渣地中的质量分数随废弃时间的增长而减少;对废渣地恢复植被演替调查发现,Pb和Zn是影响植物自然演替的限制因子. 在现场考察的基础上对洛坝废渣地进行了植被恢复演替调查. 结果表明:从废弃时间序列上看,废渣地植物种类在增加、荒漠化在逆转,3,6和11 a的废渣地植物数分别为12,17和40种;从废渣地植被恢复演替序列上看,各时期植物都在更替,3 a废渣地以野艾蒿(Artemisia vulgaris)+升马塘(Digitaria sanguinalis)+车前草(Plantago asiatica)群落为主;6 a废渣地以野艾蒿+针叶蒿(Tripolium vulgare)+商陆(Phytolacca acinosa)+小蓬草(Erigeron annuu)群落为主;11 a废渣地又增加有固氮植物三叶草(Trifolium pratense)、苜蓿(Medicago lupulina)及紫薇(Lagerstroemia indica)、臭椿(Ailanthus altissima)的成功定居,已形成草-灌-乔简单植被结构.      

黄土高原六道沟流域8种植物根际细菌与AMF群落多样性研究

采用末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)方法,研究了神木县六道沟流域8种植物根际细菌与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落多样性及其相互关系.目的是获得有关植物根际细菌和AMF群落的多样性指数,为生态环境修复提供科学依据.结果表明,8种植物根际细菌和AMF的种类和数量有较大差异,其中刺槐根际细菌的Shannon指数最高(4.01),垂柳最低(2.18),根际AMF的Shannon指数最高为小叶杨(2.07),最低为沙棘(1.21);聚类分析(cluster analysis)和冗余分析(redundancy analysis)结果表明,不同植物根际细菌和AMF的群落结构有较大差异,但同时部分植物间也存在相似性;8种植物根际细菌和AMF的多样性指数总体呈极显著的正相关(P<0.01);冗余分析结果表明在根际土壤环境因子中,对根际微生物群落多样性影响最大的环境因子为有机质含量.植物种类和根际环境对根际微生物群落结构有较大影响,同时,刺槐的根际细菌和AMF群落多样性指数均较高,故可作为六道沟流域植被恢复的先锋树种.     

矿区植被恢复方式对土壤微生物和酶活性的影响

矿区废弃地生态退化形势严峻,生态修复已成为矿区可持续发展的主要措施,土壤微生物和酶活性可作为评价土壤恢复质量的敏感因子.本研究将以山西省安太堡煤矿复垦区作为对象,分析植被恢复方式对土壤微生物和酶活的影响.结果表明,不同植被方式对土壤理化特征、参与氮代谢的3类菌群(固氮菌、硝化细菌和反硝化细菌)和4种酶活性(蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶和多酚氧化酶活)均有显著影响.土壤总氮含量与固氮菌和硝化细菌数量均显著相关,而与反硝化细菌不相关.多酚氧化酶活性与有机碳和总氮含量之间为负相关,而其它3种酶与有机碳和总氮之间呈正相关.通过主成分分析计算综合肥力指标,刺槐-油松混交林土壤综合肥力指标最高,而未复垦综合肥力指标最低.可见,刺槐-油松混交林是晋西北干旱区矿区复垦较为适宜的植被恢复模式.     

煤矸石山覆土体系重金属污染特征及生态风险评价

长期堆积的煤矸石会在雨水淋滤、地下水浸泡下释放重金属元素,随着水流向周边土壤扩散的同时,也会在土壤毛细作用及植物根系活动作用下向上层覆土迁移,对土壤质量产生影响。以宁夏宁东某矿矸石山为研究对象,分析矸石山不同深度覆土及周边0~200 m土壤环境中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As、Mn、Ni元素的空间分布特征,探究土壤环境质量现状,并综合评估土壤生态风险。研究表明:Cr是研究区的主要污染因子,矸石山覆土有86.36%的采样点位Cr含量超过原土,矸石山周边表层、深层土壤分别有100%、50%的采样点位Cr含量超过对照点土壤背景值;煤矸石中有毒重金属元素向覆土有一定的迁移性,且与煤矸石层接触的土壤中重金属元素富集明显;煤矸石粉尘扩散是周边土壤中重金属元素富集的主要途径,其显著影响范围在矸石山10 m内;矸石山周边土壤潜在生态危害指数(RI)为40.80~63.31,污染程度均为轻微,矸石山覆土潜在生态危害指数(RI)为44.83~70.54,仅有1个点位污染程度达到中等。     

南京市铅锌矿采矿场土壤重金属污染评价及优势植物重金属富集特征

为了筛选可用于修复土壤重金属污染的植物材料,测定了南京市某铅锌矿采矿场土壤及样地内14种优势植物中Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn的含量,并分析了采矿场土壤重金属的污染状况和14种植物对这6种重金属元素的富集和转运能力.结果表明,矿区土壤中Cd、Mn、Zn、Pb的污染最为严重,单因子污染指数分别达到了45.71、11.68、10.40和4.46;样地的内梅罗综合污染指数为33.45,也达到重度污染级别.尽管各种重金属的含量不同,14种优势植物均表现出了较强的重金属耐受能力,其中井栏边草(Pteris multifida)和络石(Trachelospermum jasminoides)对6种重金属均表现出很高的富集能力.所有植物体内Zn含量均超出了正常范围,但仅马唐(Digitaria sanguinalis)对Zn的生物富集系数大于1,其他植物的重金属生物富集系数均小于1.14种植物对重金属的生物转移系数较高,其中菊芋(Helianthus tuberosus)和野菊(Dendranthema indicum)对6种重金属的生物转移系数均大于1.根据植物对重金属的吸收机制,可将14种植物分为3类:富集型植物,如菊芋(H.tuberosus)、野菊(D.indicum)、垂序商陆(Phytolacca americana)、爵床(Justicia procumbens)、马唐(D.sanguinalis)、山莴苣(Sonchus brachyotus)、龙葵(Solanum nigrum)和狗尾草(Setaria viridis);根部囤积型植物,如井栏边草(P.multifida)和络石(T.jasminoides);规避型植物,如一枝黄花(Solidago decurrens)、蛇莓(Duchesnea indica)、青绿苔草(Carex breviculmis)和贯众(Cyrtomium fortunei).     

演马矿煤矸石堆周围环境中重金属分布特征

以焦作市演马矿煤矸石堆为对象,检测分析其周围土壤、地下水和植物中的重金属含量,并结合当地的地形地貌、土壤性质和地下水动力条件,研究煤矸石堆放与环境污染之间的联系. 根据地形地貌、地下水流向和风向,在演马矿煤矸石堆周围布置土壤、地下水和植物采样点,检测分析pH和重金属(如Pb,Mn,Zn,Cu,Cr和Cd)含量及分布规律. 结果表明:煤矸石堆放是造成周围环境污染的重要因素,煤矸石释放的重金属大部分被土壤所吸附,所检测的6种重金属在土壤中均被检出,其中部分点位的Zn和Cd含量已经超过土壤环境质量标准(GB15618-1995)中的二级标准;土壤中重金属可以进一步向地下水和植物传递,地下水中Mn含量与煤矸石堆的距离呈负相关,植物叶中Pb的含量最高,叶和茎中重金属含量表现出与煤矸石堆的相关性;矿坑排水、锅炉房飘尘也是造成周围环境重金属污染的重要来源.      

类芦植被对煤矸石堆场特征金属的富集特征及生物有效性的影响

以贵阳市花溪区麦坪乡废弃煤矿矸石堆场为研究区域,选择经过长期自然恢复定居于煤矸石堆场上的类芦植被为研究对象,研究类芦植被参与对煤矸石中特征金属(Fe、Mn、Cu、Zn)的富集特征、空间分布以及生物有效性的影响。结果表明:类芦植被参与下,煤矸石堆场特征金属在空间上主要分布在根系层和表层,且类芦地上部分对Mn和Fe、Cu、Zn的富集系数分别大于(比值1)和小于地下部分(比值1),类芦各部位金属含量的检测结果表明,Mn和Fe、Cu、Zn被类芦吸收后分别储存于地上部分(茎叶)和地下部分(根部)。类芦植被对Mn(3.62)和Fe(0.32)、Cu(0.60)、Zn(0.93)的转运系数分别大于1和小于1。相关分析结果表明,类芦植被对煤矸石特征金属的富集量与金属的有效态含量、全量之间呈显著或极显著正相关。除类芦根系层Mn的生物有效性高于对照外,类芦植被的存在能够明显降低煤矸石中特征金属的生物有效性,并对煤矸石中Mn、Zn具有较大转运、富集能力,因此可选择类芦作为煤矸石堆场污染物释放的原位生态控制和生态修复的先锋植物或优势植物。     

矿区废弃地生态修复中丛枝菌根真菌接种效应

利用粉煤灰、煤矸石和污泥3种配比的复合基质作为试种土壤,接种丛枝菌根真菌（AMF）进行盆栽实验,通过考察接种AMF对复合基质中植物出苗率、根冠比以及植物对总氮、速效磷和速效钾吸收的影响,研究矿区生态修复过程中AMF对的接种效应。结果表明,接种AMF,明显促进矿区复合基质中植物的生长,有效增加了宿主植物对营养元素的吸收,增加了矿区复合基质的有机质含量,加速矿区复合基质的熟化     

煤矸石作无土栽培基质的可行性研究

煤矸石是我国煤炭工业主要的废弃物之一,一方面占用大量农田和土地,另一方面也成为固、液和气三害俱全的污染源,造成了一系列生态环境问题。为了加强对煤矸石利用以使其资源化,试验在分析煤矸石的理化性质的基础上,采用复合脱硫剂对煤矸石进行脱硫处理,探讨了脱硫煤矸石基质对小白菜的生长、产量和品质的影响。结果表明:煤矸石的容重小、孔隙度大、气水比适中,无重金属污染。当加入复合脱硫剂处理时,其对全硫和有效硫的脱除率分别为86.12%和89.16%。脱硫煤矸石基质栽培小白菜产量、维生素C和可溶性糖含量分别为4.51kg/m2、45.76mg/100g、60.2mg/kg,均高于土壤栽培,分别为土壤栽培的1.11、1.24、1.23倍,与炉渣栽培相接近,NO3-含量却低于土壤。     

煤矸石山无土植被恢复技术

研究了煤矸石山无土植被恢复技术，包括矸石基质改良，迁宜性植物种生长特征评价筛选，建立先锋植物种群的结构配置模式。跟踪观测植被恢复后，植物和生态环境的改善效果。     

固废基土壤调理剂的制备及其矿区生态修复效果

我国煤矸石产量大,利用率偏低,大量堆积没有得到合理利用,造成了土地资源浪费和严重的环境污染。以煤矸石为主要原料,通过添加铝粉发泡养护得到多孔材料,再将其与废弃有机质以及含碳辅料发酵制成固废基土壤调理剂。对比探究喷播固废基土壤调理剂(SWSC)、丛枝菌根真菌(AMF)和固废基土壤调理剂耦合菌根真菌(SWSC+AMF)的土壤理化性质以及对矿区典型植物生长的影响,研究不同处理下植物中重金属的累积量。结果表明:固废基土壤调理剂的优选配方为:当煤矸石和水泥掺比为85%∶15%时,制备的多孔材料性能最优;优选鸡粪和风化煤作为有机质和含碳辅料;当多孔颗粒、鸡粪与风化煤的质量配比为4∶2∶4时,制备的固废基土壤剂调理剂最优。对土壤调理剂的制备及应用全流程进行重金属安全性评价,重金属含量均低于国家标准中重金属的限定值。喷播SWSC+AMF的土壤中有机质含量为35.24 mg/kg,速效钾含量为261 mg/kg,有效磷含量为278 mg/kg,碱性磷酸酶含量可达到293.07 mg/kg,且喷播SWSC+AMF对披碱草的株高和根长生成具有促进作用,可有效减少对披碱草中重金属Cd、Pb、Ni的累积,同时对改善土壤结构,提升土壤肥力方面有积极作用。     

瓷土矿尾矿沙山的生态治理

以江西省星子县大排岭瓷土矿尾矿沙山的初始生态恢复进程为研究对象,在样地调查的基础上,通过分析人工恢复林地、未治理迹地与自然恢复地中定居的植物物种数量、群落组成与结构来研究当地尾矿沙山生态恢复进程.结果显示,自然恢复地的生物多样性及群落组成与结构效果优于未治理迹地与人工恢复林地的生物多样性及群落组成与结构.自然恢复地植物物种中牡荆等3种植物在尾矿沙山的定居和扩散形成了具有一定组成与结构的植物群落类型,且这种群落类型稳定并符合植被演替的自然规律.这3种先锋植物可以在同类矿山尾矿沙山的植被重建与恢复中推广.      

煤矸石-土壤混合基质对小白菜生长的影响及Pb迁移规律

盆栽试验研究了施用不同量煤矸石(0%、13%、26%、40%、53%)对贫瘠土壤改良的效果和对小白菜生长品质的影响。结果表明:(1)混合基质中Pb的迁移能力较差,小白菜中Pb积累量与植物体生物量具有正相关关系;(2)小白菜的发芽率、根系长度、地面以上株高和生物量等均在煤矸石施入比例为26%时达到最佳,发芽率、地面以上株高和干重分别增加23%、23.05%和20.62%;施入煤矸石超过40%时将导致各项指标有所下降;(3)采用单因子污染指数法进行食品质量评价,加入煤矸石量分别为0%、13%和26%时,产品污染指数分别为0.69、0.79和0.93,属于清洁水平;而加入煤矸石量为40%和53%时,污染指数分别为1.12(轻污染水平)和1.38(轻污染水平)。煤矸石可增加植物生长过程所需营养物质而作为贫瘠土壤的改良剂,实现煤矸石资源化并改善矿区生态环境。     

A.ferrooxidans对高硫煤矸石去除酸性水体中Cr(VI)的强化作用

本研究考察了Acidithiobacillus ferrooxidans（A.ferrooxidans）联合高硫煤矸石（富含FeS₂）对模拟煤矿酸性水体中Cr（VI）的去除效果.结果表明,处理Cr（VI）初始浓度为50mg/L的模拟煤矿酸性废水（pH=2.5）时,投配率为6.67~33.33g/L高硫煤矸石可使Cr（VI）去除达到良好效果.50mg/LCr（VI）在24h内即可完全被高硫煤矸石中的FeS₂还原成Cr（III）,且在反应终点时（120h）,6.67,13.33,33.33g/L高硫煤矸石对还原产物Cr（III）的吸附去除率分别为7.1%、20.2%、29.1%.然而,在高硫煤矸石的还原和吸附作用下,大部分的Cr仍以Cr（III）形式残留在酸性水体中,且高硫煤矸石的大量投加也给水体带来了Fe²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等二次污染物.在高硫煤矸石-Cr（VI）体系中引入A.ferrooxidans和9K培养基后,A.ferrooxidans介导的Fe²⁺生物氧化及产物Fe³⁺水解矿化过程可促进部分Fe²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等向次生铁矿物（包括施氏矿物和黄钾铁矾）转变,从而使模拟酸性水体中残留的Cr（III）通过次生铁矿物的吸附或共沉淀作用被清除.在A.ferrooxidans强化作用下,模拟煤矿酸性废水中Cr（VI）在96h即可达到99.4%的去除率.     

CO2倍增对几种植物的生态生理影响

本研究结果表明：木本植物辽东栎、臭椿、丁香叶片气孔对ＣＯ２倍增反应不第三,表现出气孔阻抗不增大,蒸腾速率无明显变化,光合速率比对照增加１０％－２０％或无增加,水分利用效率可提高１０％－１００％不等,叶面积略有增加或接近对照。可以认为ＣＯ２倍增上述植物有不同程度的促进作用,草本植物水稻、大豆、谷子、稗草叶片气孔对ＣＯ２倍增反应敏感,尤其是Ｃ３植物的水稻、大豆、表现为气孔阻抗增大,腾速率减少,光合速率