不同种植年限香根草基质中重金属特性及微生物活性的研究

摘要

为探讨不同种植年限香根草（Vetiveria zizanioidesL.）基质中重金属特性及微生物活性，以贵州省六盘水大河煤矿煤矸石山未种植香根草的煤矸石样地（CK）、不同种植年限（5a、8a、15a）香根草群落下的基质为研究对象，采用野外采样和室内分析相结合的方法，测定基质的理化性质、重金属总量及赋存形态含量、微生物学性质、土壤酶活性、微生物数量等指标，分析不同种植年限香根草基质中理化性质、重金属含量及赋存形态、微生物活性等的变化情况，主要研究结果如下： （1）在0-50cm土层，未种植香根草煤矸石基质中pH值范围为7.25-7.82，而种植香根草的三个样地基质中pH与CK相比，均有小幅度升高，但均维持在中性偏碱范围。基质中含水量随着种植年限的延长而增加，不同程度的高于CK。电导率随着香根草种植年限的延长而逐渐降低。在基质养分方面，在种植年限为8a以前，全氮、全磷、有机质均随种植年限的延长而增加，在种植15a开始降低，而速效磷、速效钾均随着香根草种植年限的延长而逐渐增加，煤矸石基质养分情况得到良好改善。 （2）在0-50cm土层中，重金属Cu、Zn和Cd的含量和0-10cm基质中Pb、As含量均随着香根草种植年限的延长而降低。总体来看，煤矸石基质中Cu、Cd、Zn、Pb、As这五种重金属均随香根草种植年限的延长而降低。重金属含量与理化性质相关分析表明，pH与Cu和Cd、全磷与Zn和Cd、速效钾与As均具有显著的负相关性，速效磷与Cd成极显著负相关，其余含水量、电导率、全氮、全钾、有机质等理化性质与重金属之间无显著相关性。重金属之间也存在显著或极显著的正相关关系。 （3）在0-10cm土层，Zn和As的可交换态、Zn和Cd的碳酸盐结合态、Cu的Fe-Mn氧化物结合态含量随香根草种植年限的延长均呈先增加后降低的趋势。基质中重金属Cu、Zn、Cd、Pb、As均主要以最稳定的残渣态和相对较为稳定的有机结合态、碳酸盐结合态存在，可交换态相对较少。基质中重金属不同赋存形态与理化性质存在显著或极显著的相关性，Zn、Cd、Pb、As的残渣态均与总量成极显著正相关，Zn、As的有机结合态与速效磷、速效钾也存在极显著正相关关系，Cd的Fe-Mn氧化物结合态和残渣态均与pH成显著负相关关系。 （4）在0-10cm土层，不同种植年限香根草基质中微生物量C、N、土壤基础呼吸、微生物代谢熵均随种植年限的延长呈先增加后减少的趋势。脲酶、脱氢酶活性随着香根草种植年限的延长表现为先升高后降低的趋势，而酸性磷酸酶和过氧化氢酶表现为“降低-升高-降低”的趋势。基质中微生物数量均表现为细菌>放线菌>真菌。相关分析表明，微生物量C、N与部分重金属总量成负相关关系；脲酶活性与Pb含量显著相关，而脱氢酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、细菌、真菌和放线菌均与这五种重金属总量无显著相关性，但重金属的不同赋存形态与土壤酶活性和微生物数量存在显著或极显著相关关系。

目录

第一章 前言

1.1研究背景

1.2国内外研究进展

1.2.1矿区重金属污染现状

1.2.2矿区煤矸石中重金属及赋存形态研究现状

1.2.3重金属胁迫下微生物活性研究现状

1.3研究目的及意义

1.4技术路线

第二章 材料与方法

2.1研究区概况

2.2研究方法

2.2.1样品的采集与预处理

2.2.2煤矸石基质理化性质的测定

2.2.3煤矸石基质中重金属含量的测定

2.2.4煤矸石基质中重金属赋存形态的测定

2.2.5微生物活性指标的测定

2.3数据处理

第三章 结果与分析

3.1不同种植年限香根草基质的理化性质

3.1.1不同种植年限香根草基质中pH、含水量和电导率

3.1.2不同种植年限香根草基质中养分含量分析

3.2不同种植年限香根草基质中重金属总量特征

3.2.1不同种植年限香根草基质中重金属含量

3.2.2基质中重金属含量与理化性质相关分析

3.3不同种植年限香根草基质中重金属赋存形态

3.3.1基质中铜的赋存形态

3.3.2基质中锌的赋存形态

3.3.3基质中镉的赋存形态

3.3.4基质中铅的赋存形态

3.3.5基质中砷的赋存形态

3.3.6基质中重金属形态与理化性质相关分析

3.4不同种植年限香根草基质中微生物活性

3.4.1基质中微生物量及呼吸作用

3.4.2不同种植年限香根草基质中土壤酶活性

3.4.3基质中微生物数量

3.4.4基质中重金属含量与微生物活性的相关性分析

第四章 讨论

4.1不同种植年限香根草基质中理化性质研究

4.2不同种植年限香根草基质中重金属总量分析

4.3不同种植年限香根草基质中重金属赋存形态分析

4.4不同种植年限香根草基质中微生物活性研究

第五章 结论

第六章 展望

参考文献

致谢

附录

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