香溪河流域减污截污植物筛选及其生态屏障构建

摘要

本文研究的三峡水库香溪河库岸是指香溪河库岸海拔145 m到185 m之间的河岸带。三峡水库175 m蓄水运行后,库岸水位落差达30 m之高,原陆生生态环境变成水陆交换系统,引发了一系列生态环境问题,影响到三峡库区生态环境保护及社会经济的可持续发展。近年来,随着人们对自然生态环境的重视,三峡库区库岸环境的治理逐渐受到重视,其中,植物修复技术受到人们热切的关注,植物修复技术因投资和维护成本低、操作简单、不造成二次污染、且有保护表土、减少土壤侵蚀和水土流失等特点,成为库岸修复最常用的方法。本文通过调查香溪河库岸土壤植被背景,分析出主要污染源,研究主要污染物对部分植物的毒害作用,筛选出部分对污染物有较好消减作用,适合库岸生长并能够对库岸土壤进行生态恢复的物种,然后设计植物搭配模式,建设生态屏障并评价生态屏障的减污截污效益。具体内容如下：
　　1.综述了三峡水库目前存在的主要环境问题,集中说明了库岸水陆交换界面的污染问题,目前解决库岸污染问题最有效的途径是通过植物修复构建生态屏障,介绍了生态屏障目前的研究现状,阐述了本文研究的意义所在。
　　2.对香溪河流域进行了现场野外调查,包括流域内植被和土壤调查。调查布点区域从香溪河长江入口处到峡口段约长 19 km。植物调查结果显示香溪河流域海拔145~185 m沿河范围内分布有29科、59属、64种,库岸优势物种为荩草、狗牙根、狗尾草(IV 值分别为 0.9237、0.5614、0.4283)。香溪河库岸干旱程度(土壤水分)成为影响植被覆盖情况的重要因素之一。库岸土壤重金属Pb和Cr含量大部分超过了国家规定土壤临界值的一级标准。土壤中较多元素含量表现出相关性。
　　3.研究了喜旱莲子草水培条件下对Pb、Cd复合胁迫的响应,结果表明：(1) 重金属 Pb、Cd 对喜旱莲子草生长表现出“低促高抑”的现象。(2)高浓度 Pb 处理(50~200 mg·L-1)和 Cd 处理(20~40 mg·L-1)对喜旱莲子草的生理生化特征产生了一定的负效应。Pb、Cd复合胁迫较单一胁迫,对植物的毒害作用有所加强。(3)在复合胁迫中,低浓度Pb(≤10 mg·L-1)、Cd(≤1 mg·L-1)处理表现出相互促进吸收富集,高浓度处理表现出相互抑制吸收富集。(4)喜旱莲子草对重金属有较好的耐性,是修复Pb、Cd污染区的潜力物种。
　　4.采用土壤盆栽方法,研究了Pb、Cd复合胁迫下桂花幼苗的生长及其对Pb、Cd的吸收积累作用。结果表明：(1) 重金属 Pb、Cd 对桂花幼苗生长表现出“低促高抑”的现象。(2) 高浓度Pb处理(1000~2000 mg·kg-1)和 Cd处理(100~200 mg·kg-1)对桂花幼苗的生理生化特征产生了一定的负效应。Pb、Cd 复合胁迫较单一胁迫,对植物的毒害作用有所加强。 (3) 桂花幼苗对重金属Pb、Cd有较好的耐性,是修复Pb、Cd 污染区的潜力物种。(4) 桂花幼苗吸收Pb主要储存在根部,吸收Cd主要储存在茎。(5) 在复合胁迫中,低浓度 Pb、Cd 处理表现出相互促进吸收富集,高浓度处理表现出相互抑制吸收富集。
　　5.研究了栀子花土壤盆栽实验条件下对Pb、P复合胁迫的响应及其对P的吸收能力,结果表明： (1)重金属Pb对栀子花幼苗的生长表现出“抑制”现象,P对栀子花幼苗的生长表现出“低促高抑”现象；(2)低浓度(≤651.64 mg·kg-1)P污染下,施Pb不影响栀子花幼苗对P的吸收；高浓度(1251.64 mg·kg-1)P污染下,施Pb降低了栀子花幼苗对 P 的吸收能力,并且对根、茎的影响大于叶；(3)栀子花幼苗体内的 P主要储存在根中,茎和叶中储存的相对较少。
　　6.采用土壤盆栽,研究了冬青等17个物种对土壤淋洗液中TN、TP、COD、重金属(Pb、Cr)的消减作用。结果筛选出桑树等10个物种适宜作为香溪河库岸生态屏障构建的主要消污物种。然后结合香溪河库岸实地特征及植物生长习性,设计了三种植物搭配模式,并在香溪河库岸建立了生态屏障示范区。采用原位污水对比法评价了生态屏障的消污截污效果,结果显示该生态屏障对库岸TN、TP及COD的消减率均超过20%。

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引言

1 绪论

1.1 三峡库区生态环境问题

1.2 三峡库区库岸环境的研究现状

1.3 香溪河流域生态环境问题

1.4 香溪河流域研究现状

1.5 生态屏障的构建的研究

1.6 立论意义

2 香溪河库岸土壤植被调查

2.1 前言

2.2 材料和方法

2.3 数据分析方法

2.4 结果与分析

2.5 结论

3 喜旱莲子草对铅、镉胁迫响应的研究

3.1 前言

3.2 材料与方法

3.3 结果与分析

3.4 讨论

3.5 结论

4 桂花幼苗对铅、镉胁迫响应的研究

4.1 前言

4.2 材料与方法

4.3 结果与分析

4.3 讨论

4.5 结论

5 铅磷对栀子花幼苗生长的影响及磷积累特性研究

5.1前言

5.2 材料与方法

5.3 结果与分析

5.4 讨论

5.5 结论

6 生态屏障植物筛选及植被搭配

6.1 前言

6.2 材料与方法

6.3 结果与分析

6.4 结论

7 展望

7.1 植物筛选

7.2 植物搭配

7.3 生态屏障生态环境效益的评价

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著