郴州尾矿区不同油菜品种对重金属吸收积累特性的比较

油菜因具有生长快速、生物量较高、且对重金属有较强的耐性及吸收积累能力的特点,常用来修复土壤重金属污染。本试验在湖南郴州某尾矿区受重金属复合污染的农田,种植芥菜型油菜 (BJ) 、甘蓝型油菜 (BL) 、加拿大甘蓝型油菜 (CBL) 和本地油菜 (LR) 4个品种,对比不同品种油菜对重金属的吸收积累情况。结果表明:Pb 主要积累在油菜的根部,Cu、Zn、Cd 在油菜的根、叶中的积累浓度都很高,而茎和果实中的重金属含量很低;油菜叶对重金属的积累浓度表现为:Zn >Cu >Pb >Cd,根对重金属的吸收积累量的顺序为:Pb >Zn >Cu >Cd;重金属在不同品种油菜间的吸收积累及转运情况存在差异性显著,地上部分 (叶) 的富集能力表现为:Cu:BJ≥LR >BL >CBL,Zn:BL >CBL >BJ >LR,Pb:BJ≈LR >BL≈CBL,Cd:BL >CBL >BJ >LR;重金属从茎秆转移到叶片转运系数 (Tsl) 为:Cu:LR >BJ≈CBL >BL,Zn: BL >LR >BJ >CBL,Pb:BJ >CBL≈LR >BL,Cd:BJ >BL >CBL >LR。总的来说,芥菜型油菜适合Cu、Pb 污染的土壤;甘蓝型油菜对Zn、Cd 的吸收积累效果最好,非常适合用来修复重金属复合污染的土壤。     

接种线虫对复垦铜尾矿地碱解氮及氮素矿化的影响

在室内恒温（20℃）控制性培养1个月和2个月后,研究了土壤线虫活动对铜尾矿复垦地土壤碱解氮以及氮素矿化的影响。实验分别设置草、小飞蓬和茅草3种优势植被土下的3个处理：①不接种线虫的对照处理（－Nem ）;②培养盆内接种125条线虫处理（＋125Nem ）;③培养盆内接种250条线虫处理（＋250Nem）,每个处理设置3个重复。实验结果显示：无论是1个月还是2个月为周期的室内培养,在以铜尾矿复垦地土壤为供试土壤中接种线虫处理（＋125Nem ,＋250Nem）的土壤碱解氮含量较相应的对照处理（－Nem）有显著性提高（p＜0．01）。草优势植被土下接种线虫（＋125Nem ,＋250Nem）1个月周期内碱解氮含量分别是对照处理（－N em ）的4．05倍和5．72倍,2个月周期内分别是5．58倍和7．04倍;小飞蓬优势植被土下接种线虫（＋125Nem ,＋250Nem）1个月周期内碱解氮含量分别是对照处理（－Nem）的3．01倍和4．31倍,2个月周期内分别是4．07倍和5．67倍;茅草优势植被土下接种线虫（＋125Nem ,＋250Nem）1个月周期内碱解氮含量分别是对照处理（－N em ）的2．07倍和2．96倍,2个月周期内分别是2．90倍和3．93倍。通过相关数据计算这两个周期内土壤的氮素矿化速率发现,接种线虫后（＋125Nem ,＋250Nem ）,土壤的氮素矿化速率显著高于（p＜0．01）相对应的不接种线虫对照处理（－Nem）,并且在2个月培养期内接种250条线虫处理（＋250Nem）条件下达到最高值。     

基于GIS包钢尾矿库附近土壤肥力及盐碱度相关性评价

建立模糊综合评价模型,确定包钢尾矿库各理化性质的隶属函数进而计算阈值,采用层次分析法确定各因子的权重值,根据模糊数学中的加成法原则计算采样点的土壤肥力指数,并对包钢尾矿库区域碱化度进行评价,利用地理信息系统(GIS)软件绘制土壤肥力值和碱化度评价图。结果表明,碱化度和土壤肥力的相关系数为0.977,盐碱化直接影响土壤肥力值。     

铜尾矿库白羊草内生真菌的分布及rDNA-ITS系统发育

对北方铜业铜矿峪矿十八河尾矿库的优势植被白羊草内生真菌染菌率进行调查,采集活体植株进行叶鞘内生真菌分离,并对白羊草内生真菌的形态特征及孢子形态进行描述,同时,选取其中16株进行5.8S-ITS扩增、测序和系统发育分析。结果表明,从生长在4个不同恢复年限子坝的白羊草中分离出形态不同的内生真菌,其中以白色菌落居多,生长速度位于5.515~12.548 mm/d之间。孢子形态以球型和椭圆型为主,大小介于2.085~7.072 μm之间。分子鉴定结果显示16种内生真菌属于3个属,为赤霉属(Gibberella)、镰刀菌属(Fusarium)、青霉属(Penicillium),恢复30年与5年的子坝白羊草内生真菌遗传距离最小,亲缘关系最近,恢复45年与15年的子坝白羊草内生真菌亲缘关系最远。铜矿库不同恢复年限的土壤环境可能导致白羊草感染内生真菌的多样性,这为进一步丰富铜尾矿库内生真菌资源,揭示生活在铜尾矿的白羊草内生真菌的生态功能提供理论依据。     

AM真菌和水分条件对稀土尾矿堆中植物生长的影响

通过温室盆栽试验研究了不同水分处理下接种3种丛枝菌根（AM）真菌（Diversispora spurcum、Glomus aggre gatum和Glomus constrictum）后对稀土矿砂中黑麦草（Lolium perenneL.）和狗牙根（Cynodon dactylon（L.）Pers.）植物株高、地上和地下部分干重及植株内Pb和Zn含量的影响。结果表明：不同水分处理下黑麦草和狗牙根与AM真菌均有一定的结合。在干旱胁迫（W1和W2）下,接种3种AM真菌均提高了黑麦草的株高、地上和地下部分干重,其中,接种Glomus aggregatum促进作用最为显著,重度干旱胁迫（W1）处理下接种后黑麦草株高、地上和地下部分干重比对照分别提高了76.16%、202.86%和481.82%;接种Glomus constrictum显著提高了狗牙根的株高、地上和地下部分干重,W1处理下狗牙根接种后的株高、地上和地下部分干重比对照分别提高了119.17%、290.63%和247.37%。接种AM真菌的植株内Pb和Zn含量与AM真菌种类、植物品种、水分处理及重金属性质等相关,在W1处理下接种Glomus constrictum显著降低了黑麦草植株内Pb的含量,而对Zn的含量影响不大;而对于狗牙根,在W1处理下接种Glomus constrictum显著增加了其Pb和Zn的含量。此外,还测定了植物叶片丙二醛和脯氨酸含量,结果显示接种AM真菌明显降低了干旱处理下黑麦草和狗牙根叶片丙二醛和脯氨酸含量,表明接种AM真菌能有效提高植物的抗逆性。     

Organic Matter Dynamics,Aggregation, and Carbon Sequestration in Mine Tailings Amended with Humic Substances

Mechanisms of macroaggregation, carbon dynamics, and carbon sequestration were investigated in degraded mine tailings. Humic substances (HSs), wheat straw, lime, and their various combinations were added to the mine tailings and then incubated at 20 °C for 24 weeks. A significant increase (up to 79%) of water‐stable macroaggregates was observed in the HS‐amended tailings after the incubation. During the macroaggregation, 20–33% sand of the mine tailings was bound by HS‐derived active carbon pool. The organic carbon concentration of the macroaggregates significantly increased in the HS‐amended mine tailings compared to the control. Mineral‐associated organic matter carbon derived from the HSs was mainly responsible for the increased concentration of macroaggregate carbon and the increased amount of macroaggregates as well. This active pool of added organic matter was sequestered in aggregates during the process of macroaggregation and thus improved the structure of the mine tailings.     

东江湖铅锌矿渣堆场优势植物重金属富集特征

采集并测定东江湖典型铅锌渣堆场优势植物及其根系土壤重金属含量,研究了植物对重金属富集和转运的能力。结果表明:1)臭牡丹、盐肤木、马尾松、芒萁、木姜子、枫树、桂花树、木荷和红叶石楠等9种优势植物体内重金属Pb、Cd和As含量均高于一般植物中重金属元素的正常含量(Pb 0.1～41.7 mg/kg,As <1 mg/kg,Cd 0.2～0.8 mg/kg);2)9种植物对Pb和As的富集系数BCF值均小于1;3)除盐肤木外,其它植物对Cd的BCF值均大于1;4)马尾松、臭牡丹、芒萁和盐肤木对Pb的转运系数TF值大于1;5)除木荷外,其它植物对Cd的TF值大于1;6)枫树、马尾松、木姜子和盐肤木对As的TF值大于1。综合分析可知,臭牡丹/马尾松、芒萁和木姜子分别对Pb、Cd和As的富集和转运能力最强,具有作为铅锌矿渣堆场重金属污染土壤修复植物的潜力。     

泥炭土改良铅锌矿渣下植物修复效果研究

针对铅锌矿渣物理结构差、毒性高、植物成活率低的问题,研究了湖南郴州资兴铅锌矿渣在泥炭土改良下的植物修复效果。以泡桐Paulownia fortunei、夹竹桃Nerium oleander和苎麻Boehmeria nivea为材料,在不同泥炭土浓度(梯度为:CK:0、A1:10%、A2:20%、A3:30%)改良铅锌渣下进行盆栽实验,测定了植物根、茎、叶生物量,根系构型指标、植物与矿渣铅锌含量、矿渣根际土壤pH值、有机质(OM)。研究结果如下:1)随改良剂浓度的增加,3种植物总生物量增量均呈现改良A3> A2> A1> CK的增长趋势,但各部位生物量增长有差异。2)3种植物总根长、根表面积、根体积和根尖都随改良剂浓度增加而增加显著(P <0.05),但根系构型有差异。3)3种植物体内Pb、Zn含量总体上都呈现侧根>主根>茎>叶的分布规律,其中0 夹竹桃>苎麻,Zn减少量排序苎麻>泡桐>夹竹桃。4)随着处理浓度增加,土壤有机质(OM)增加显著, pH降低显著(P <0.05),种植植物后OM含量和pH值增加显著(P <0.05),OM含量增加排序:苎麻>泡桐>夹竹桃,pH值增加排序:夹竹桃>泡桐>苎麻。5)从细根生长和土壤性质相关性来看,泡桐细根根长、体积、表面积、苎麻细根表面积都和根际OM相关性显著,泡桐细根体积、表面积、夹竹桃体积及根尖数和根际pH负相关显著,其他相关性强但不显著。6)3种植物Pb、Zn总累积量基本随着改良处理浓度增加而增加,但植物转移量系数有差异,泡桐和苎麻转移量系数总体上随改良处理浓度增加而增加,而夹竹桃转移量最优的处理为10%泥炭土。     

容重对铁尾矿水分运移特征的影响

[目的]探究紧实度对铁尾矿水分运移特性的影响,为铁矿区水土保持及植被恢复提供科学依据。[方法]采用室内一维土柱试验和张力计法,分别测定1.50,1.55,1.60,1.65,1.70g/cm~3这5个容重水平下的入渗过程及水分特征曲线。[结果](1)随着容重增加,铁尾矿入渗能力降低,容重与稳渗率、湿润峰距离、累积入渗量呈显著线性负相关关系(p0.05);(2)铁尾矿剖面水分含量随土层深度的增加而下降,1.50～1.60g/cm~3含水量在不同深度上分层明显,1.65和1.70g/cm~3尾矿砂剖面含水量分异性较小;(3)Green-Ampt模型拟合铁尾饱和导水率与实测值相关系数为0.886,计算精度较高,Kostiakov模型拟合不同容重铁尾矿入渗过程效果最佳(R~2=0.989);(4)铁尾矿在脱湿过程中,高容重下持水能力明显下降,1.60g/cm~3持水保水性最好,van Genuchten模型拟合水分特征曲线表明,饱和含水率(θ_s)、残余含水率(θ_r)、进气值(α)、形状系数(n)等参数随容重增大而减小。[结论]高度压实严重抑制铁尾矿水分入渗和持水能力,因此复垦修复中应以疏松尾矿基质改善结构特性为主。     

放射性污染条件下土壤微生物活性及群落功能多样性特征

【目的】揭示放射性污染与土壤微生物活性及群落功能多样性的内在联系,同时为放射性污染土 壤生物治理与安全评价提供一定参考。【方法】以我国南方某典型铀尾矿库中采集的土壤为研究对象,使用微 生物活性测定方法和 Biolog-Eco 技术对土壤样品中微生物量氮（MBN）、微生物熵（qMB）、基础呼吸（BRC） 和代谢熵（qCO2）等微生物活性指标及微生物群落功能多样性进行分析。【结果】不同污染程度土壤微生物活 性呈现显著差异,除 qMB 外,各取样点的 MBN、BRC、qCO2 都低于对照水平;相关性分析显示 U、226Ra 与各 指标均呈负相关,但未达到显著水平;放射性污染整体上显著降低了土壤微生物群落对碳源的利用能力,主成 分分析 (PCA) 表明这种差异主要体现在碳水化合物上,其次是氨基酸;不同程度的放射性污染土壤中,微生物 群落功能多样性也存在显著差异,污染程度较低的土壤中,微生物多样性整体表现较高。【结论】放射性污染 土壤中微生物的活性、群落代谢特征都发生了显著的改变,因此可以将其作为环境监测的敏感指标。