不同处理措施下香根草对铅锌矿尾矿生长的适应性研究

摘要

矿产资源的开采不仅破坏生态环境而且带来了严重的重金属污染。由于具有投资少、不破坏场地结构、不引起二次污染等优点，植物修复正日益成为一种重金属污染土壤修复与重建的重要治理技术。香根草（Vetiveiazizanoides）为多年生禾本科草本植物，对重金属有富集作用，而且具有生物量大、生长期长、可多次刈割、适应性强等特点，探讨香根草在铅锌矿尾矿上生长的适应性，对于利用香根草进行铅锌矿尾矿的植被修复具有重要意义。 本文通过对不同处理措施下香根草植物盆栽试验对铅锌矿尾矿的生长适应性进行研究，试验设4种处理:(1)纯铅锌矿尾矿(lead-zinc tailings: LT);(2)纯铅锌矿尾矿+NPK复合肥(lead-zinc tailings+ compound fertilizer: LTC);(3)纯铅锌矿尾矿+腐殖质和NPK复合肥(lead-zinc tailings+ humus+compound fertilizer: LTHC);(4)正常的地带性红壤(CK)，每组样品设计5个重复。本研究通过对尾矿、地带性红壤和基质化学性质指标、香根草生长特性、生理特性指标及其对重金属吸收特性的测定的基础上，比较了土壤和尾矿化学性质的差异，分析4种不同处理对香根草植物的培养基质、生长特性和生理特性，以重金属吸收特性的影响，并探讨香根草植物生长适应性与环境因子之间的相关性，最后对不同处理措施下香根草植物生长适应性进行综合评价，从而筛选出缓解铅锌矿尾矿对香根草植物生长影响的最佳处理措施，得到如下重要结论: (1)铅锌矿尾矿与红壤样品土壤化学性质之间存在极显著性差异。红壤样品土壤pH、有机质、全氮、全磷、全钾显著高于铅锌矿尾矿;而铅锌矿尾矿中重金属Cd、Pb、Zn和Cu的含量显著高于对照红壤。与正常土壤相比，尾矿中土壤肥力较低，而重金属的含量较高。 (2)4种处理中LTC、LTHC和CK三种处理中pH、有机质、全氮、全磷、全钾的含量显著高于LT纯铅锌矿尾矿处理;而LT纯铅锌矿尾矿处理中重金属Cd、Pb、Zn和Cu的含量显著高于其他三中处理。说明使用NPK复合肥能够有效提高土壤肥力，但并不能改善铅锌矿尾矿中重金属含量过高的问题。 (3)在不同生长期测定的四组香根草株高、分蘖数、生物量，其顺序为:CK＞LTHC＞LTC＞LT。说明香根草在纯尾矿上生长受重金属的抑制作用，虽然可以完成所有生理过程，但是生长不良;在添加NPK肥后对香根草的生长有一定的促进作用，但是效果并不显著;而添加NPK肥和腐殖质后，香根草生长旺盛，在株高、分蘖数、增长率等指标同正常土壤生长的香根草很接近。 (4) LTHC处理下植物的光合速率、蒸腾速率以及香根草对重金属的抗性指数均有显著提高，且接近正常土壤水平。LT处理下可溶性蛋白质、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)的含量均高于其它处理，CK处理中的含量最低。香根草生理体型在整体表现出:LTHC＞LTC＞LT＞CK，说明在尾矿上种植香根草通过施加NPK肥可以促进其生长，尤其是添加腐殖质后，香根草的适应性显著增强。。 (5)四种不同处理中，根系中的Cd、Zn、Pb浓度都大于叶中重金属的含量，说明香根草根系对Cd、Zn、Pb有更强的富集能力。从转运系数、滞留率等指标可以看出香根草对Cd、Zn、Pb有一定的迁移转运和富集能力，是个适合用于修复重金属污染土壤的先锋植物，尤其在添加腐殖质后对香根草的富集和吸收特点影响明显，使重金属更多的向香根草地上部分迁移。 (6)香根草对铅锌矿尾矿生长适应的综合评价值在四种处理下均存在显著差异，其中，CK处理显著高于LTHC处理，LTHC处理显著高于LTC处理，LTC处理显著高于LT处理。与LT处理相比，其它三中处理的香根草对铅锌矿尾矿生长适应的综合评价值升高了20.1％，113.58％和171.66％，其中和评价值的大小顺序为:CK(94.34％)＞LTHC(74.17％)＞LTC(41.67％)＞LT(34.73％)。表明添加NPK肥和腐殖质后，香根草植物对铅锌矿尾矿生长适应性得到有效的缓解，该种处理措施可以作为铅锌矿尾矿矿区香根草生长的最佳方式。 综上，不同处理措施均能显著影响栽培基质化学性质和香根草植物生长适应性，其中添加NPK肥和腐殖质后与土壤的效果最为接近，且影响效果最为显著。因此，在进行香根草植物对铅锌矿尾矿矿区进行植物修复的过程中，应该尽量选择添加NPK肥和腐殖质的处理方式，为矿区生态恢复提供科学依据。

目录

声明

摘要

1引言

1．1研究背景

1．2研究进展

1．2．1矿山开采对环境的破坏

1．2．2重金属污染及植物修复研究进展

1．2．3香根草植物研究与应用研究进展

1．3研究目的与意义

1．4研究内容

2材料与方法

2．2．1盆栽基质

2．2．2供试植物

2．2．3盆栽容器

2．3试验设计

2．4土壤、基质和植物样品的采集和处理

2．5尾矿、土壤和基质化学性质的测定

2．6植物样品的分析方法

2．6．1植物生长指标的测定

2．6．2植物生生理指标的测定

2．6．3植物重金属的测定

2．7分析方法

2．7．1典型相关分析

2．7．2指标权重的确定

2．7．3灰色关联分析

2．8统计学分析

2．9技术路线

3结果与分析

3．1尾矿和地带性土壤的化学性质分析

3．2不同处理措施对香根草栽培基质化学性质的影响

3．3铅锌矿尾矿对香根草植物生长的影响

3．3．1培养76d后不同处理下铅锌矿尾矿对香根草生长的影响

3．3．2不同处理下铅锌矿尾矿对香根草株高的影响

3．3．3不同处理下铅锌矿尾矿对香根草生物量的影响

3．3．4不同处理下铅锌矿尾矿对香根草抗性指数的影响

3．4铅锌矿尾矿对香根草植物生理特性的影响

3．4．1不同处理下铅锌尾矿对香根草生育期内光合速率、蒸腾速率的影响

3．4．2不同处理下铅锌尾矿对香根草抗逆性指标的影响

3．5．1重金属元素的吸收

3．5．2重金属元素的吸迁移和滞留

3．6环境因子对香根草生长适应性影响的相关性分析

3．6．2香根草植物基质化学性质与其生理指标的典型相关分析

3．6．3香根草植物基质化学性质与其重金属含量的典型相关分析

3．7不同处理下香根草对铅锌矿尾矿生长适应性的综合评价

4结论与展望

4．1结论

4．2展望

参考文献

致谢