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《仲恺农业工程学院》 2017年
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不同植物组合对稀土矿场土壤生态修复的研究

张琳  
【摘要】:本文以位于广东省平远县仁居镇黄畲村的稀土矿场为研究对象,基于植物群落的调查、生理生化的指标测定及16S rDNA高通量测序,以采矿后自然演替裸地为对照(自然裸地),研究单种芒草(Miscanthus sinensis)、单种马尾松(Pinus massoniana)、单种青竹(Bambusa textilis)、组合种植(芒草+马尾松+青竹)对修复过程中矿场植物群落演替、土壤细菌多样性、土壤理化性质的影响及“植物-土壤-微生物”三者间的互作关系,研究结果表明:(1)不同植被恢复之后的植物群落特征不同种植样地经过3年自然演替,出现了越来越多的乡土植物定居建设群,共有26种,隶属于17科24属。植物多样性总体表现为组合种植单种芒草单种马尾松单种青竹对照(裸地),组合种植样地和单种芒草样地群落组成相似性高,且均以芒草为优势种。芒草对稀土矿场不良环境适应性强,在矿场植被恢复及物种多样性提高中具有积极的促进作用。不同坡向样地植被盖度均大于70%,阳坡的植物多样性最高,植物演替呈现朝阳生植物方向发展的趋向。组合种植样地(芒草、马尾松和青竹)的生物量累积多,植株个体大,体内的可溶性有机物质(可溶性蛋白、可溶性糖)含量较高。以其中的马尾松最为显著,鲜重和干重分别是单种的3.5倍和2.3倍。从形态及生理生化特征的比较发现,先锋植物在组合种植下生长势更好,以马尾松最为显著,但多种植物竞争对青竹生长产生了不利影响,其叶绿素含量偏低。(2)不同种植样地植被恢复对土壤的影响各样地(包括裸地对照)土壤pH均由最初的强酸性(pH 3.0)恢复到弱酸性至中性(pH 6.0-7.1)。修复区地表水也呈中性(pH 6.0-7.1),达到农用地标准。植被恢复后土壤养分增加,以单种芒草样地最为显著,其土壤有机质和速效钾含量分别高达对照的3.34倍和4.38倍。各种植样地土壤及水中重金属含量总体达标,但锰(Mn)含量偏高,砷(As)和铝(Al)含量也较高。(3)不同种植样地植被恢复对土壤细菌群落的影响菌群丰度相近的有伯克氏菌属(Burkholderia)、罗尔斯通菌属(Ralstonia)、酸杆菌门的Candidatus属和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium),是造成单种芒草样地和组合种植样地具有较高植物多样性与土壤养分含量的功能菌群。未开采样地(原矿土)及不同种植样地土壤细菌在主成分第一轴上能够与对照分离开来,贡献值(PC值)高达93.9%。植被恢复增加了土壤细菌遗传多样性,并较多的保留了开采前土壤菌种。(4)植被修复中的“植物-土壤-微生物”互作关系先锋植物种植后的培肥、固土和保水效应,使更多本土植物进入(如:五节芒Miscanthus floridulus、黑莎草Miscanthus sinensis、两耳草Paspalum conjugatum等),促使植物多样性增加。这些本土植物的生长发育不断改良土壤,在保留了开采前土壤微生物的基础上,微生物量及多样性也相对增加。土壤肥力提升,又反过来促进植物生长。总体变化规律为:植物多样性越高,土壤含菌量及其多样性也随之增加,土壤养分含量也越高。不同种植样地植物群落结构有差异。
【学位授予单位】:仲恺农业工程学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:Q948

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