陡坡消落带生态屏障植被构建与污染生态特性研究

摘要

消落带是指水库季节性水位涨落使库区被淹没土地周期性出露于水面的区域。三峡水库175m蓄水运行后,消落区全面形成,原陆生生态环境发生变化,导致了一系列生态环境问题,直接影响三峡库区生态与环境保护及社会经济的可持续发展。近年来,随着人们对生态环境的重视,库区消落带环境的治理得到逐步的实现,其中,植被生态恢复技术受人们热切的关注,筛选适合当地的生态植被能起到减污截污、防止水土流失、美化环境等作用。本文在调查香溪河消落带土壤本底值的基础上,筛选出了几种适合消落带生长并能够对消落带土壤进行修复的物种,并将所筛选的物种进行合理搭配种植,模拟消落带陡坡生态环境对不同污染物进行减污截污实验,进行污染生态学研究得到了较好的对典型污染物消减效果。具体内容如下:
　　1.综述了三峡蓄水以来给三峡库区带来的生态环境问题以及国内外对于消落带环境问题所进行的研究进展。其中,植被生态恢复技术是当前应用于库岸带和河滨带环境治理最有效的方式之一。
　　2.收集了香溪河相关的地理气候、水文等资料,并对香溪河消落带土壤基本理化性质及植被群落进行了调查与分析,调查区域从香溪河峡口镇至长江干流12km范围,布点10个样地,分别对消落带(145m-175m)及以上(175m-225m)进行取样,分析了其中的总氮、总磷、有机质、pH、硝态氮和铵态氮等指标。植被群落调查也按照175m上下进行取样分析,对消落带物种的总科、属、种数进行了统计,按照重要值的大小筛选出了香溪河消落带最关键的3个物种。前期的调查工作为消落带生态屏障构建的植物筛选提供了依据。
　　3.采用原子吸收光谱法测定了香溪河消落带(145m-175m)及175m-225m土壤中Pb、Cu、Cd、Cr等重金属含量,采样方法同土壤理化性质和植被调查的方法。用单因子指数法、多因子综合评价法以及Ha-kanson生态风险指数法评价了土样中重金属综合污染效应。结果表明,消落带上缘土壤各重金属含量明显高于消落带土壤重金属含量,单因子污染评价得出前者都处于重度污染状态,而消落带土壤基本上处于轻度污染,部分处于安全和警戒线状态,影响香溪河消落带及上缘环境的主要重金属污染因子为 Cd、Pb,生态风险评价得出,四种重金属的潜在生态风险大小顺序为 Cd>Pb>Cr>Cu,上缘土壤大部分处于重金属中等和可观级潜在生态风险,可能是由于季节性水淹的原因,消落带土壤都处于低等级潜在生态风险。
　　4.依据香溪河土壤重金属的分析结果,室内消减试验以重金属 Pb作为主要污染源加以控制,初步研究了不同浓度的Pb对香根草、麦冬生理生化特性的影响。以香根草、麦冬为材料,设置0mg/L、250mg/L、500mg/L、750mg/L、1000mg/L5个Pb浓度,研究了Pb污染对植物过氧化物酶(Peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)和及叶绿素含量的影响。本文在相同的条件下完成了香根草与冬麦对 Pb污染的抗性研究,得出了香根草具有更高的抗 Pb能力,为香根草用作土壤 Pb污染地植被恢复物种提供了理论依据。
　　5.研究了桑树对重金属 Pb的吸收及生理生态响应,用20×30cm花盆装土6kg,每盆种3株幼苗期桑树,每浓度梯度设置3次重复,以醋酸铅为 Pb源设置浓度0mg/kg(对照)、100mg/kg、300mg/kg、600mg/kg、1000mg/kg,平时给以充分的水量、光照和温度,待加入 Pb一个月后取样分析。试验结果表明:桑树对 Pb有一定的富集能力,从其体内酶和光合参数的变化可以看出,桑树能够抵抗一定浓度的Pb毒害,适合用作 Pb污染地修复植被。
　　6.围绕香溪河陡坡消落带生态防护所需植被进行筛选试验研究,完成建设繁育基地10000m2,目前物种数量30多种,按照景观、濒危、淹水、经济林、固土等类型将植物园分为6大功能区;为了室内更好的模拟不同物种搭配模式对污染物的消减效果,课题组设计了一种多功能生态模型实验车,并申请专利,为课题后续研究的顺利开展奠定了基础。

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引 言

1 绪论

1.1 三峡蓄水对库区环境的影响

1.2 三峡库区消落带的环境问题

1.3 库区消落带的研究现状

1.4 植被生态恢复的研究

1.5 植被生态恢复的应用

1.6 立论意义

2 三峡库区香溪河消落带环境调查

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 小结

3 香溪河消落带土壤重金属潜在生态风险评价

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与分析

3.4 结论

4 重金属 Pb 污染对香根草、麦冬生理生化特性的影响

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

5 桑树对重金属元素 Pb 的污染生态学研究

5.1 前言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 结论

6 展望

6.1 陡坡消落带生态屏障筛选基地的构建

6.2 陡坡消落带示范区的选择与植被生态屏障构建

6.3 植被生态屏障的环境效益及其评价

参考文献

后 记

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著（1）研究论文