人工改良对铜尾矿基质性质及豆科植物生长发育的影响

摘要

基质改良和耐性植物种选择是重金属矿业废弃地生态修复的关键。本研究通过盆栽试验，研究不同改良方式对尾矿基质性质及豆科植物生长的影响。主要研究结果如下：
　　 (1)在改良后的尾矿基质上三种豆科植物决明、田菁、菽麻生物量均明显增加，其中菽麻MA32处理组茎叶生物量(9.36 g)最大。菽麻体内总氮含量增加，其中菽麻MA32处理组根系总氮(17.11g.kg-1)、菽麻MA16处理组茎叶总氮(26.03g.kg-1)含量最大。菽麻在改良后的尾矿基质中可以形成根瘤，而决明和田菁未见明显根瘤。
　　 (2)决明生长基质中有效态Zn含量和菽麻生长基质中有效态Cu、Zn含量均降低。其中菽麻MA16处理组生长基质中有效态Zn含量最低(3.31mg·kg-1)。菽麻生长基质中电导率呈现下降趋势，MA16处理组最低(129.50dS·m-1)。
　　 (3)决明、阳菁、菽麻生长基质中微生物量C含量增加，且微生物量C与基质中总氮、有效磷呈显著正相关。其中，菽麻MA32处理组生长基质中微生物量C(177.56 mg·kg-1)、N(9.08 mg·kg-1)含量高于决明、田菁相同处理组。菽麻生长基质中微生物量C与生长基质中有效态Cu(P<0.01)、Zn(P<0.05)呈显著或极显著负相关。
　　 (4)决明、田菁、菽麻生长基质中脲酶、脱氢酶活性增加。田菁、菽麻生长基质中脲酶、脱氢酶与基质中总氮、有效磷呈显著正相关。决明(P<0.05)、菽麻(P<0.01)生长基质中脱氢酶与基质中微生物量C呈显著或极显著正相关。决明生长基质中脲酶(P<0.05)、脱氢酶(P<0.01)与基质有效态Zn呈显著或极显著负相关。其中，菽麻MA32处理组生长基质中脲酶活性(1.52 NH4+-Nμg·g-1·h-1)、决明MA32处理组生长基质中脱氢酶活性(0.26 TPFμg·g-1·d-1)最高。
　　 (5)针对酸化铜尾矿种子难以萌发的问题，利用石灰改良酸化铜尾矿后菽麻种子能够萌发，添加石灰的酸化铜尾矿基质上菽麻生物量较低，根系呈坏死状，无根瘤。利用复配的种子床建立有利于种子萌发的微环境(简称种子床)，可以显著提高菽麻萌发率。添加种子床后，菽麻生物量显著增加，根系发达，观察到根瘤。
　　 (6)鸡粪和种子床改良酸化铜尾矿基质后，菽麻生长基质中总氮、总磷含量增加。菽麻生长基质中有效态铜含量增加，有效态锌含量降低。菽麻生长基质中微生物量C、脲酶活性增加。其中添加鸡粪的B组微生物量C为71.50mg.kg-1、微生物量N为15.42 mg.kg-1、过氧化氢酶活性为0.07(0.1mol·L-1 KMnO4)ml·g-1·h-1、脲酶活性为6.14 NH4+-Nμg·g-1·h-1、脱氢酶活性为9.98 TPFμg·g-1·d-1，均增加。
　　 总之，针对未酸化铜尾矿基质，MA16处理(铜尾矿：鸡粪=250g：1g)具有改良效果，实践中的工作量较低，经济可行，可作为鸡粪改良铜尾矿基质优先推荐比例。对于酸化铜尾矿，石灰改良pH值和种子床促进植物生长是治理酸化铜尾矿的有效措施。菽麻是铜尾矿生态修复优先选择豆科植物之一。