湘潭锰矿矿渣废弃地植被修复盆栽试验_方晰
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DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1673 -923x . 2007. 01. 003
第 27卷 第 1期 2007年 2月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) Jo urnal of Centra l So uth U niv er sity o f Fo r estry & Technolog y ( Na tural Science)
Analysis of Potted Plant Test of Plant Restoration in the Slag Wasteland in Xiangtan Manganese Mine
F AN G Xi , T IAN Da-lun, K ANG Wen-xi ng
( Res earch Section of Ecology, Cent ral Sout h U niversit y of Fores t ry and Technol og y, Ch angs ha 410004, Hunan, Ch ina)
第 1期
方 晰 等: 湘潭锰矿矿渣废弃地植被修复盆栽试验
15
Key words: forest ecology; soil ph ysical and ch emical properti es; h eav e ment al el ement; plant res torati on; pot ted plant t es t; Xiangt an manganese min e
收稿日期: 2006-09-15 基金项目: 国家自然基金项目 ( 30571487, 30271043) ; 国家林业局 重点项目 ( 2001- 29, 2005- 08, 2006- 17, 2006- 11) ; 湖南省科技 厅重 点项目 ( 99 JK2108, 03N K J1015, 05S K3060) ; 湖南省教育厅项目 ( 03C612, 04A 065, 06C923) ; 湖南省普通高校青年骨干教师培养对象项目 . 作者简介: 方 晰 ( 1968- ) ,女 ,壮族 ,广西邕宁人 . 博士研究生 ,教授 ,主要从事生态学教学与科研工作 .
文章编号: 1000- 2502( 2007) 01- 0014- 06
Байду номын сангаас
V ol. 27 No. 1 Feb. 2007
湘潭锰矿矿渣废弃地植被修复盆栽试验
方 晰 ,田大伦 ,康文星
(中南林业科技大学 生态研究室 ,湖南 长沙 410004)
摘 要: 通过分析湘潭锰矿矿渣废弃地土壤理化性质和重金属元素含量 ,采用矿渣废弃地土壤进行盆栽试验 . 结果表明: 湘 潭锰矿 矿渣废弃地土壤质地为粗砂土类 , 土壤自然含水量与邻近非矿区杉木林对照地 的差异显著 ,而土壤容重和土壤总孔隙度与邻 近非矿 区杉木林对照地的差异均不显著 ;矿渣废弃地土壤的 p H值平均为 7. 49, P和 Ca的平均含量分别为 1. 01、 4. 41 g /kg ,都显著高于邻近 非矿区杉木林对照地 , 而 N 含量显著低于邻近非矿区杉木林对照地 ,土壤有机质、 K和 M g 含量与邻近非矿区杉木林对照地差 异不显 著 ; 矿渣废弃地 土壤中的 M n、 Cu、 Cd、 Ni、 Zn、 Pb平均含 量分别是邻近非 矿区杉木林对 照地的 18. 59、 1. 32、 4. 10、 4. 66、 4. 44和 3. 16 倍 ; 与湖南省土壤重金属元素背景值、全国土壤重金属元素平均值相比 较 , 湘潭锰矿矿渣废弃地土壤重金属元素 M n、 Cu、 Pb、 Zn、 Cd、 Ni 的含量都明显偏高 ,特别是 Cd 含量 , 分别高出 104. 24倍和 135. 40倍 ; 栾树对矿渣废弃地土壤基质适应性强 ,生势旺盛 ,是矿渣废弃 地生态恢复的首选植物 , 千头柏可作为矿渣废弃地生态恢复的次选植物 , 棕榈可适当发展 ,洒金柏不能作为矿渣废弃地生态恢 复的植 物. 关键词: 森林生态 ;矿渣废弃地 ; 土壤理化特性 ; 重金属元素 ; 植被修复 ;盆栽试验 ; 湘潭锰矿 中图分类号: X 53; X 174. 4; S718. 55 文献标志码: A
目前 ,我国矿业采掘产生的废弃物及乱堆乱放现象 ,造成压占、采空塌陷等毁坏土地面积达 298万 hm2,现 每年仍以 2. 5万 hm2 的速度发展 ,采矿排渣 4亿 t ,占用土地 4万 hm2.矿渣废弃地是矿业废弃地的一种主要类 型 ,成分复杂 ,主要由水渣、煤气灰、生活生产垃圾、土法炼铁渣和山体泥组成 . 由于矿渣废弃地特殊的形成过 程 ,土壤基质理化条件差 ,重金属含量通常很高 ,结果不仅使植物在矿渣废弃地土壤上自然定居极其困难 ,而且 重金属随雨水流失对周围地区造成大气、水体、土壤等环境要素重金属污染 . 因此 ,选择理想的植物尽快有效地 治理这类特殊退化生态系统 ,充分利用矿区土地和废渣资源 ,恢复和重建其植被系统 ,形成自我维持、稳定的生 态系统 (如森林、草地、灌丛、混农林业群落、农业群落等 ) ,促进矿区生态环境的改善和经济的可持续发展 ,是我 国生态环境建设、国土整治及林业生态工程所面临的重要研究课题 ,其中最主要的则是筛选出合适的植物种类 和理想的基质改良措施 [1～ 8 ] .近年来 ,国内外相关研究报道不断涌现 ,并提出了植物萃取技术 [9 ]、植物固化技 术 [10 ]、植物蒸发技术及根际生物降解的植物诱导技术 [ 11]等退化生态系统的植物修复技术 .本研究中根据湘潭 锰矿矿渣废弃地土壤理化性质的基本状况及其定居植物的种类、生长状况 ,采用矿渣废弃地土壤进行盆栽试验 分析 ,筛选出适用于湘潭锰矿矿渣废弃地植被恢复的植物种类 ,为湘潭锰矿矿区废弃地及全省、全国类似退化 生态系统的植被恢复、国土整治和绿化、美化、净化环境提供科学理论依据 .
Abstract: By analy zi ng th e physical and ch emical properties of soil and t he cont en ts of h eav y met al element s, and by usi ng th e sl ag was teland soil i n Xiangt an M anganese M in e, a po tt ed plant test w as conduct ed. The resul t s s how as fol low s. The s oil tex t ure of th e was teland is mai nly coarse sandy; s oi l w ater con tent is signif icant ly l ow er in th e w ast el and ( 17. 8% ) th an i n t he Chinese fi r fo res tland ( 23. 4% ) ; bu t no signif ican t di ff erence has been f ou nd i n s oi l v ol ume w ei ght and t ot al capil lary bet w een th e w as t eland ( 1. 45 g / cm3 and 45. 24% , res pectiv ely ) and th e cont rol ( 1. 42 g / cm3 and 42. 34% , res pectively ) . The mean s oil p H value in t he w as t eland ( 7. 49) is si gnifi cant ly hi gher t han that i n t he con t rol ( 5. 45) , and th e average cont ent of P and Ca in th e was teland i s 1. 01 g / kg and 4. 41 g /k g res pectively, whi ch are dis tinct ly high er th an th ose in th e Chi nes e f ir forest land ( 0. 43 g /k g and 0. 66 g /k g, res pectiv el y) . In cont ras t , th e averag e con tent of N is obviou sly low er i n th e w ast el and ( 1. 37 g / kg) t han t hat i n th e cont rol ( 2. 28 g /k g) . Th e di f ference i n terms of mean cont ent of K and M g and s oi l organic mat ter con tent bet w een t he t wo land cat ego ri es does not sh ow signif ican tl y. Th e mean cont ents of M n ( 7 990. 21 mg /kg ) , Cu ( 66. 38 mg / kg ) , Cd ( 13. 15 mg /kg ) , N i ( 91. 33 mg /kg ) , Zn ( 640. 32 mg /k g) , and Pb ( 401. 15 mg /kg ) i n th e s lag w as t eland are respect ivel y 18. 59, 1. 32, 4. 10, 4. 66, 4. 44, and 3. 16 tim es of th ose i n t he Chi nes e f ir fo res tland. Compari ng t he mean v al ue of th e si x h eav y metal el ement s ( M n, Cu , Pb, N i, Cd, and Zn) in th e cont rol t o t he nati onal and Hunan Provi nce 's l evel , t he cont ent s of th es e el ement s i n t he sl ag w as t eland i n Xi ang tan M angan es e M i ne are obviou sly high er, es peci al ly f or Cd, whi ch are 104. 24 and 135. 40 t imes of th ose in th e con t rol , respectiv el y. It has been proved by th e t es t that K oel reuteria p anicul ata Lax m i s th e p ref er red plant for ecology res t oration in t he s lag was teland, whi ch g row s and adapt s i ts elf st rongl y in th e sl ag w as t eland; th at Plat ycla dusori ental is ( L. ) may be th e next one and Trachycarp us f ortunei can properl y g row ; but th at Sabi na chi nensis( L. ) cannot be th e rest oration plant i n th e slag was teland.
第 27卷 第 1期 2007年 2月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) Jo urnal of Centra l So uth U niv er sity o f Fo r estry & Technolog y ( Na tural Science)
Analysis of Potted Plant Test of Plant Restoration in the Slag Wasteland in Xiangtan Manganese Mine
F AN G Xi , T IAN Da-lun, K ANG Wen-xi ng
( Res earch Section of Ecology, Cent ral Sout h U niversit y of Fores t ry and Technol og y, Ch angs ha 410004, Hunan, Ch ina)
第 1期
方 晰 等: 湘潭锰矿矿渣废弃地植被修复盆栽试验
15
Key words: forest ecology; soil ph ysical and ch emical properti es; h eav e ment al el ement; plant res torati on; pot ted plant t es t; Xiangt an manganese min e
收稿日期: 2006-09-15 基金项目: 国家自然基金项目 ( 30571487, 30271043) ; 国家林业局 重点项目 ( 2001- 29, 2005- 08, 2006- 17, 2006- 11) ; 湖南省科技 厅重 点项目 ( 99 JK2108, 03N K J1015, 05S K3060) ; 湖南省教育厅项目 ( 03C612, 04A 065, 06C923) ; 湖南省普通高校青年骨干教师培养对象项目 . 作者简介: 方 晰 ( 1968- ) ,女 ,壮族 ,广西邕宁人 . 博士研究生 ,教授 ,主要从事生态学教学与科研工作 .
文章编号: 1000- 2502( 2007) 01- 0014- 06
Байду номын сангаас
V ol. 27 No. 1 Feb. 2007
湘潭锰矿矿渣废弃地植被修复盆栽试验
方 晰 ,田大伦 ,康文星
(中南林业科技大学 生态研究室 ,湖南 长沙 410004)
摘 要: 通过分析湘潭锰矿矿渣废弃地土壤理化性质和重金属元素含量 ,采用矿渣废弃地土壤进行盆栽试验 . 结果表明: 湘 潭锰矿 矿渣废弃地土壤质地为粗砂土类 , 土壤自然含水量与邻近非矿区杉木林对照地 的差异显著 ,而土壤容重和土壤总孔隙度与邻 近非矿 区杉木林对照地的差异均不显著 ;矿渣废弃地土壤的 p H值平均为 7. 49, P和 Ca的平均含量分别为 1. 01、 4. 41 g /kg ,都显著高于邻近 非矿区杉木林对照地 , 而 N 含量显著低于邻近非矿区杉木林对照地 ,土壤有机质、 K和 M g 含量与邻近非矿区杉木林对照地差 异不显 著 ; 矿渣废弃地 土壤中的 M n、 Cu、 Cd、 Ni、 Zn、 Pb平均含 量分别是邻近非 矿区杉木林对 照地的 18. 59、 1. 32、 4. 10、 4. 66、 4. 44和 3. 16 倍 ; 与湖南省土壤重金属元素背景值、全国土壤重金属元素平均值相比 较 , 湘潭锰矿矿渣废弃地土壤重金属元素 M n、 Cu、 Pb、 Zn、 Cd、 Ni 的含量都明显偏高 ,特别是 Cd 含量 , 分别高出 104. 24倍和 135. 40倍 ; 栾树对矿渣废弃地土壤基质适应性强 ,生势旺盛 ,是矿渣废弃 地生态恢复的首选植物 , 千头柏可作为矿渣废弃地生态恢复的次选植物 , 棕榈可适当发展 ,洒金柏不能作为矿渣废弃地生态恢 复的植 物. 关键词: 森林生态 ;矿渣废弃地 ; 土壤理化特性 ; 重金属元素 ; 植被修复 ;盆栽试验 ; 湘潭锰矿 中图分类号: X 53; X 174. 4; S718. 55 文献标志码: A
目前 ,我国矿业采掘产生的废弃物及乱堆乱放现象 ,造成压占、采空塌陷等毁坏土地面积达 298万 hm2,现 每年仍以 2. 5万 hm2 的速度发展 ,采矿排渣 4亿 t ,占用土地 4万 hm2.矿渣废弃地是矿业废弃地的一种主要类 型 ,成分复杂 ,主要由水渣、煤气灰、生活生产垃圾、土法炼铁渣和山体泥组成 . 由于矿渣废弃地特殊的形成过 程 ,土壤基质理化条件差 ,重金属含量通常很高 ,结果不仅使植物在矿渣废弃地土壤上自然定居极其困难 ,而且 重金属随雨水流失对周围地区造成大气、水体、土壤等环境要素重金属污染 . 因此 ,选择理想的植物尽快有效地 治理这类特殊退化生态系统 ,充分利用矿区土地和废渣资源 ,恢复和重建其植被系统 ,形成自我维持、稳定的生 态系统 (如森林、草地、灌丛、混农林业群落、农业群落等 ) ,促进矿区生态环境的改善和经济的可持续发展 ,是我 国生态环境建设、国土整治及林业生态工程所面临的重要研究课题 ,其中最主要的则是筛选出合适的植物种类 和理想的基质改良措施 [1～ 8 ] .近年来 ,国内外相关研究报道不断涌现 ,并提出了植物萃取技术 [9 ]、植物固化技 术 [10 ]、植物蒸发技术及根际生物降解的植物诱导技术 [ 11]等退化生态系统的植物修复技术 .本研究中根据湘潭 锰矿矿渣废弃地土壤理化性质的基本状况及其定居植物的种类、生长状况 ,采用矿渣废弃地土壤进行盆栽试验 分析 ,筛选出适用于湘潭锰矿矿渣废弃地植被恢复的植物种类 ,为湘潭锰矿矿区废弃地及全省、全国类似退化 生态系统的植被恢复、国土整治和绿化、美化、净化环境提供科学理论依据 .
Abstract: By analy zi ng th e physical and ch emical properties of soil and t he cont en ts of h eav y met al element s, and by usi ng th e sl ag was teland soil i n Xiangt an M anganese M in e, a po tt ed plant test w as conduct ed. The resul t s s how as fol low s. The s oil tex t ure of th e was teland is mai nly coarse sandy; s oi l w ater con tent is signif icant ly l ow er in th e w ast el and ( 17. 8% ) th an i n t he Chinese fi r fo res tland ( 23. 4% ) ; bu t no signif ican t di ff erence has been f ou nd i n s oi l v ol ume w ei ght and t ot al capil lary bet w een th e w as t eland ( 1. 45 g / cm3 and 45. 24% , res pectiv ely ) and th e cont rol ( 1. 42 g / cm3 and 42. 34% , res pectively ) . The mean s oil p H value in t he w as t eland ( 7. 49) is si gnifi cant ly hi gher t han that i n t he con t rol ( 5. 45) , and th e average cont ent of P and Ca in th e was teland i s 1. 01 g / kg and 4. 41 g /k g res pectively, whi ch are dis tinct ly high er th an th ose in th e Chi nes e f ir forest land ( 0. 43 g /k g and 0. 66 g /k g, res pectiv el y) . In cont ras t , th e averag e con tent of N is obviou sly low er i n th e w ast el and ( 1. 37 g / kg) t han t hat i n th e cont rol ( 2. 28 g /k g) . Th e di f ference i n terms of mean cont ent of K and M g and s oi l organic mat ter con tent bet w een t he t wo land cat ego ri es does not sh ow signif ican tl y. Th e mean cont ents of M n ( 7 990. 21 mg /kg ) , Cu ( 66. 38 mg / kg ) , Cd ( 13. 15 mg /kg ) , N i ( 91. 33 mg /kg ) , Zn ( 640. 32 mg /k g) , and Pb ( 401. 15 mg /kg ) i n th e s lag w as t eland are respect ivel y 18. 59, 1. 32, 4. 10, 4. 66, 4. 44, and 3. 16 tim es of th ose i n t he Chi nes e f ir fo res tland. Compari ng t he mean v al ue of th e si x h eav y metal el ement s ( M n, Cu , Pb, N i, Cd, and Zn) in th e cont rol t o t he nati onal and Hunan Provi nce 's l evel , t he cont ent s of th es e el ement s i n t he sl ag w as t eland i n Xi ang tan M angan es e M i ne are obviou sly high er, es peci al ly f or Cd, whi ch are 104. 24 and 135. 40 t imes of th ose in th e con t rol , respectiv el y. It has been proved by th e t es t that K oel reuteria p anicul ata Lax m i s th e p ref er red plant for ecology res t oration in t he s lag was teland, whi ch g row s and adapt s i ts elf st rongl y in th e sl ag w as t eland; th at Plat ycla dusori ental is ( L. ) may be th e next one and Trachycarp us f ortunei can properl y g row ; but th at Sabi na chi nensis( L. ) cannot be th e rest oration plant i n th e slag was teland.