中国生态农业学报.pdf

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1、第 9卷 第 2期 2 0 O1年 6月 中 国 生 态 农 业 学 报 Ch i n e s e J o u r n a l o f Ec o Ag r i c u l t u r e Vo I 9 J u n e，No2 2 0 01 铅锌矿废弃地尾矿砂对银合欢幼苗定居的影响 张 翠君(广东高等教育出版社广 州5 1 0 0 7 6)擅要研 完 了广东省仁化县韶关凡 口铅锌矿废弃地尾矿砂对银台欢(L e u c a e n a g l a a)幼苗定居的彩响。结果表 明，尾矿砂 中 P b、Z n、C u、C d等重金属含量极 高，P b、z n比对 照土壤 高 1 0 0倍 左右，C u

2、、C A 高 4 5倍 植物对重金 的吸收、积j I 量较太 且 多集中于根部。尾矿砂 中硝 态氮(NO iq)和铵 态氮(NH 一 N)含量很低，仅为对照土壤 的 l 3 2 。银台 欢幼苗在尾矿 砂中能生长，但其叶片光台色素含量较少，抹 高、蔓 叶数、植抹 干物质量等 生物量显 著 降低，这主要是 由于 重金属含量过 高导致根系活力 降低，限制 了植物对水舟和营养 物质的吸收，其次是土壤赞瘠 的影响 关t 调铅锌矿废弃地尾矿砂幼苗定居植被 重建银 台政 E f f e c t s o f mi n e t l l l L n g s I n t h e dh c m d l e a d m

3、i n e wl s t da n d o n s e e d l i n g e tl s o f L e m l曲 Z HANG Cu i-J u n (Gu a n g d o n g P u b l i s h i n gHo u s e o fHi g h e rEd u c a t i o n，Gu a n geh o u 5 1 0 0 7 6)CJE At 2 0 0 1，9(2)：5 7 5 9 Ab s t c t T he e ffe c t s o f mi n e t a i l i n g s i n t h e P b a n d Z n n h n e wa s

4、 t e l a n d o n s e e d l i n g e c e s i s o f Le u c a e n a g l a u c a a r e s t u d i e d Th e r e s u l t s s h o we d t h a t h e a v y me t a l s P b，Z n，Cu+C d a r e s t o r e d i n t h e mi n e tai L i ng s o f z i n c a n d L e a d mi n e wa s t e l a n d Ab s o r b i n g c a p a c i t y

5、 a nd c o n c e n t r a t i n g v o L u me o f s eed l i n g t o h e a v y me t a l s we r e b i g g e r，a nd c o n t e n t i n t h e r o o t wa s h i g h e s t Co nt e n t s o f t h e n i t r i c a n d a mmo n ia c a l n i t r o g e n s t o r e d i n t h e mi n e tai l i n ge a r e l o we r Th e s

6、ee(fl l n g o f Le u c a e n a g l a u c a c o u l d b e g r o wn i n t h e e n v i r o n me n t，b u t i t i mp a i r e d d e c e o p me n t a n d g r o wt h Th e p l a n t d r y we i g h t o f b i o ma s s wa s l o we r ed p l a n t h e i g h t c h a n g e d s h o r t c o mp l e x l ea v e s r e d

7、e c r e a s ed i n n u mb e r p i g me n t c o n t e n t o f p h o t o s y n t h e t i c b i o me mb r a n e s wa s r e d u c e d F i r s t o f a l l+o wi n g t o h e a v y me t a l c o n t e n t i s h igh e s t，a c t i vit y o f t h e r o ot s y s t e m r e d u c ed，r e s t r i c t i n g p l a n t

8、t o a b s o r b wa t e r a n d n i t r o g e n E l l e c ta o f t h e s o i l i n l e r fi e i s s e c 0 n d Ke y w o r d s Z i n c a n d l e a d mi n e wa s t e l an d，M i n e tai l i n ge，S e e d l i n g e c e s isRe v e g e t a t i o nL e u c a e n a g l a u,c a 韶关凡口 铅锌矿位于广东省仁化县境内，占地面积 4 0 0 h m

9、，矿石中铅锌含量在全国同类矿中居首位，伴 生金属有 C A、C u、Ge、Au、Hg等。随着矿山的开采利用，尾矿砂不仅 占用了大量土地，而且是严重持久 的污 染源。植被重建是矿业废弃地生态恢复的最佳策略，选择具有固N作用、耐干旱、耐贫瘠、速生、高生物量的 植物是矿业废弃地植被重建的关键。银合欢的种子能够通过尾矿砂堆放地的“环境筛 而萌发 1 ，即可以完成 形成植被的初始步骤。但对萌发后的银合欢幼苗生长、定居的研究迄今尚未见报道。为此，研究了银合欢幼 苗在铅锌矿废弃地上生长、定居以及尾矿砂对银合欢幼苗的影响。1 试验材料 与研究方法 银合欢(L e u c a e n a g l a u c a

10、)种子由广东省林业科学研究所提供t 尾矿砂和对照土壤分别采 自广东省仁化 县韶关凡 口铅锌矿废弃地和广州中山大学园林地。1 9 9 2 年 2 6月进行盆栽试验，设 I尾矿砂、I 对照土壤，J尾矿砂一 N(施 N肥)、I 对照土壤一 N(施 N肥)2种处理，每处理 3 个重复，在 自然光照、室温、定时浇水等 相同条件下培养。播种后幼苗长至 3 0 d、4 5 d、6 0 d时分别测定各项指标，尾矿砂及植物样品中重金属含量用原 子吸收光谱法测定，矿质氨用蒸气蒸馏法测定，植物根系活力用红四氮唑法(T T c)测定，叶片含水量及干物 质量用烘干称重法测定，光合色素含量用分光光度法 测定。对株高、复叶

11、数及根、苎 叶、全株干物质量等生 物量进行显著性检验。2 结果与分析 I A K r碜中t金曩爰r晴羹含量分析 收瞢 日期：2 0 0 0 0 3 2 4 改 回日期；2 0 0 0 0 5 1 8 维普资讯 http:/ 5 8 中 国 生 态 农 业 学 报 第 9 卷 由表 1 可知，尾矿砂和对照土壤 中重金属含量顺序均为 Z n P b C u C A。尾矿砂重金属含量极高，z n、P b含量为对照土壤的 i 0 0倍左右，c u、c d高出对照 4 5 倍。尾矿砂中有效态 P b高出对照土壤 4倍，z n、C u,C d分别高出 z o、3 和 1 2 。尾矿砂中 NO3 一 N、N

12、 H+N铵态氮含量仅为对照土壤的 1 3、2 3 ，极为 贫瘠。裹 1 尾矿砂中t金属 与矿质氮的含量 Ta b 1 C o n t e n t o f h e a v y me t a l s a n d mi n e r a l n i t r o g e n i n mi n e t a i H n g s 2 2 胃r砂对檀物根幕活力的髟响 生长在尾矿砂中的银合欢幼苗根系脱氢酶的活性为 9 1 o g g g，是对照土壤 1 3 5 0 t g g的 6 7 4 。其脱 氢酶活性下降的原因是尾矿砂中高含量的重金属引起酶蛋白变性，使酶活性受到抑制，导致根系活力下降，降低根系对水分及养分的

13、吸收能力。2 3 胃r砂对叶片含求、光合色寨及幼苗生物的髟响 衰 2 幼苗叶片光合色素含量 T a b 2 P i g me n t o n t e n t o f p h o t o s ta t h e t i c b i o me mb r a n e s i n s e e d l i n g l e a f o f 删 口 口 枷 c hl a m g g。c l I I bra g,g 鬻 lab)蚰 CL m lene 蛆 在尾矿砂 中生 长 3 0 d的银合欢幼 苗 叶片 含 水 量 为 8 3 9 mg g，而 对 照 土 壤 为 7 7 6 mg g；生长至 4 5 d时，

14、前 者随着生长天数的 增 加而逐渐 降低*表内均 为鲜物质量，*【尾矿砂，l c K 对照 土壤 1 尾矿 砂一 N，I c 对照 土壤 N 明显低于 后者；生 长至 6 0 d时 降至 7 2 5 r a g g，减少 1 0 0 mg g以 上。对照土壤施 N肥后的银合欢幼苗叶片含水 量明显升高，而尾矿砂 中的迅速 下降，生长 至 1 5 d(幼苗龄为 4 5 d)时，对 照土壤银合欢 叶片 含水量达 最大值，为 8 1 6 r n g g；而 尾矿砂 中的 为 7 5 8 mg g；之后二者都逐渐降低，生长至 3 0 d(幼苗龄为 6 0 d)时，前者(7 6 7 mg g)仍然高于 后

15、者(7 3 6 m g g)，这是因为尾矿砂 中重金属 离 子过多，其溶液渗透压较高，根系从中吸收水分 较困难所致 施 N肥后其溶液渗透压升高，根 系吸收水分困难加大，导致 叶片含水量下降。同 时由于高含量的重金属直接毒害，降低根 系对 水分的吸收力，并因施肥使直接毒害作用加大，导致根系对水分的吸收力减弱，叶片含水量下 降。这表明在铅锌矿废弃地上生长的植物直接 受重金属毒害时，也 同样受到“生理干旱”的影 响。由表 2 可知，生长在尾矿砂 中的幼苗叶片光 合色素总含量低于对照，且不因施 N肥而改变 这种规律性，这 表明尾矿砂对幼苗叶片光合色 素含量有不良影 响，其原因是高含量的重金属 裹 3

16、幼苗生物 量变化的显著性格验 T a b 3 S i i i c a n t t-t e t o f c h a n g e o f s e e d l i n g b i o ma s o f L e u e a e n a n c 9 7 9 4 2 41 5 9 拈 盯姑 2 3 3 3 3 3 2 3 2 4 0 9 61 31 6 9 O 7 拈 拈曲蚰鸵 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 4 2 91 9 9 5 7 9 姑扎 盼虬 n嘶 2 2 2 2 21 2 2 2 2 9 8 3 3 9 3 5 6 4 0 n 蛇 坫鸵n“2 2 2 3 2 3 2 2 2 4

17、6 1 O 3 8 O 1 21 6 虬 伽 如 帅 乱 乱 nn n L 乱 乱“L 3 4 a 01 3 4 4 8 4 ”呻札”他拈“付 1 2 2 2 2 2111 2 。-首。-首。-菖。维普资讯 http:/ 第 2 期 张翠君：铅锌矿废弃地尾矿砂对银合欢幼苗定居的影响 5 9 使叶绿体内蛋白质合成受到破坏，导致叶绿体分解。此外，叶绿素和类胡萝 素的合成也受到干扰，结果使叶 片光合色素含量下降。施肥 1 5 d后，尾矿砂和对照土壤中的幼苗叶绿素(a+b)含量都有所升高；施 N肥 3 0 d 后，尾矿砂 中幼苗叶绿素含量开始下降，而对照则继续升高。尾矿砂 中的幼苗叶绿素(a+b)含量

18、 由于 N素量 的增高而上升，并随着因被利用 N素量的减少而下降，这表明尾矿砂贫瘠是影响叶绿素含量的重要因素，但 尾矿砂对叶绿素(a b)的影响无明显规律性。幼苗的生物量是反映其生长及发育状况的综合性指标，差异性分析结果表 明(见表 3)，在尾矿砂中生长 的幼苗各生物量指标均低于对照对应指标，二者的根、茎、叶及全株的干物质量、株高、复叶数等均有显著差 异，并随着生长天数的增加其差异更加显著。但根系干物质量在幼苗生长至 3 o d之前差异显著，之后随着生 长天数的增加而差异减小。因此，尾矿砂对幼苗生物量有 明显的不良影响，其原因为根系活力较低、植物水分 状况恶化、光合色素含量降低，导致生物量下降

19、。地下生物量差异逐渐减小与根中重金属积累量逐渐增加有 关；施N肥 1 5 d(生长至4 5 d)地上各生物量指标差异减小，表明尾矿砂中的幼苗生物量随着 N素量的增加 而增大；施 N肥 3 0 d(生长至 6 0 d)时其差异又有所增大，表明尾矿砂 中幼苗生物量的增长随着 N素量的减 少而降低。由此可知尾矿砂缺 N是影响植物地上生物量降低、抑制植物生长的重要生态因素 施 N肥后，尾 矿砂 中的幼苗根系生物量干物质量高于对照，这与尾矿砂 中的幼苗根系吸收、积累重金属增加有关，故铅锌 矿废弃地抑制植物生长发育的原因是由尾矿砂中有高含量的重金属及贫瘠所致。2 4 擅翱样品t金属含量分析 由表 4 可知

20、，尾矿砂中生长的幼苗对重金属的吸收量远远大于对照土壤；积累量 Z n P b C u C d；由 根 耋、叶转 移能力Z n C u C d P b；各器官 的富集量Z n 为根叶 茎，P b、c u、c d 为根茎叶，结果 衰4 幼苗I叠一含分析 表 明，尾矿砂 中生长的幼苗积累了高 T a b 4 A n a l y s i s o f h e a v ym e t a l c o n t e n t i n s e e d l i n g o f L e u c a e n a g l a u c a 含量的重金属，且各重金属含量与尾：t o,i i：。重 滑古 量 n g 矿砂中各重金

21、属含量呈明显正相关：一 ”0 _ 08 2。10 3 5。0。5 。1 8。8。7。并 大 多 积 累 于 根 部，这 是 对 幼 苗 产 生 。：c K 。：；：8 0 毒害的重要原因。苎 ：鞠 3R 3 7 0 4 17 0 3 0 0 5 5 6 7 4 1 小 结 t _ 6 。一 *】尾 矿 砂，I 口【对 鼎 土 壤 l I 尾 矿 砂 一 N 1 对 厢 土 壤 一 N 广东省仁化县韶关凡 口铅锌矿废 弃地尾矿砂 中 P b、Z n、C u、C A 等重金 属含量极高，矿质氮含量很低，废弃地 极端贫瘠，银合欢幼苗在该废弃地尾 矿砂 中能生长，但其叶片光合色素含 量降低，株高、复叶

22、教及植株干物质量 等生物量显著下降，其主要原因是尾 矿砂重金属含量过高，导致根系活力 降低，使幼苗对水分及营养成分的吸 收受到限制，其次是贫瘠的影响；植物 在裸地定居过程是对新生境的不断适 应过程，铅锌矿废弃地植被重建中银合欢种子虽能萌发、幼苗可生长，但若使其发育成熟和繁殖后代完成定 居过程并形成先锋植物群落，则应采取有效措施降低重金属相对含量及提高废弃地的肥力。参考文献 1 陈昌茑等 持续发展与生 志学 北京：中国科学技术出版杜，1 9 9 3 2 阳承胜 矿业废弃地的土壤生物肥力 中山大学研究生学刊(自 摭科学版)+1 0 9 8 1 9(2)：3 3 阳承畦 采石场复垦技术 中山大学研究

23、生学刊(自然科学版)1 9 9 8 1 9(1)：2 2 4 Li c h V e n t h a l L KCh l o r o p h y l l s a nd Ca r o t e n o i d sl=i e fi t s o f Ph o t o s y n t he t Biome mb r a ri e s Me t h o ds In En z y mol o gyAc a d e m Pr e e Ne w Yo r k，1 9 8 9。1 4 0 3 5 0 3 8 2 札 o 0 0 昌：o 0：盆 鲴卵 蛐0 0=宝 0 仉 饥 五 仉仉札 L 仉 札仉 仉仉 拈驰 曲 毗 卯 地髓珀眈 如 叻 L 扎 掘 扎 吨 扭&屯 如阳 锚 帅如 鲫如 舯暑：蚍 凇 师 弧 帆 m 弧 札 0旨；0蚰卸 0 如拈 卯n”柏0 00 3 1 3 ”2 2 2 虹 。茎 叶 根 茎 叶 维普资讯 http:/