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线路工程对季冻区沼泽草炭土的土壤环境效应

汪之凡  
【摘要】:草炭土湿地是一种特殊的沼泽湿地,主要分布在高纬度及高寒山区与山前盆地内,由于植物残体在土壤微生物的作用下分解,形成的腐殖质和未分解完全的植物残体在盆地内不断堆积而形成。吉林省东部广泛分布着典型草炭土湿地,随着吉林省经济的不断发展,各类线路工程不可避免的穿越了草炭土湿地分布地,对湿地造成了一系列的环境问题,如地基的隔水处理阻隔湿地中的水文联系,切断水文补给,造成湿地的干涸;施工以及交通对湿地的水质以及土壤造成各类污染,影响动植物以及土壤中的微生物的生存;线路工程建设也会导致草炭土湿地面积的下降,导致湿地破碎化等等。对草炭土湿地生态系统的破坏,意味着当地的生物支持力、气候及生态平衡等都遭受到了严重的破坏,从而造成一系列的负面效应,对当地的经济和人民的生活将会造成长远的不可估量的损失。同时,现阶段对沼泽草炭土的研究着重考虑其工程性质及路基沉降变形与稳定性等问题,并没有考虑对草炭土湿地的环境效应,因此,有必要对线路工程导致的草炭土湿地的环境效应进行深入的研究,以保证线路工程活动与环境的和谐发展。基于上述原因,本文以草炭土湿地的土壤为研究对象,结合国家自然科学基金“线路工程对季冻区草炭土的环境效应”,系统的研究了线路工程对季冻区草炭土土壤环境效应,主要开展包括对草炭土理化性质、重金属污染、土壤微生物的影响。按照距线路工程远近不同,分别划区域取样,对样品进行相关试验,得出如下结论:1.线路工程会对草炭土的理化性质造成一定的影响,影响较为明显的是草炭土的密度、含水率、有机质含量:靠近公路的草炭土密度更大,而含水率、有机质含量显著降低;PH值、分解度的变化未随着公路的修建而呈现统一的变化规律;2.线路工程会导致重金属元素在其附近的草炭土中富集,其含量大小关系为ZnCrNiCuPbCd,Zn的含量为170~830 mg?kg~(-1),Cd为0.6~1.1 mg?kg~(-1);结合吉林省土壤元素背景值计算了各个元素地质累积指数,结果表明在线路工程旁的草炭土湿地中,Cd的污染情况最为严重,在4处取样点均达到中度污染,而Pb的污染情况最低,在4处取样点均不够成污染,其余的重金属元素污染情况与取样点有关;对各个元素的相关性研究表明Ni、Zn、Cr、Pb呈现较为显著的正相关,表明这些元素的同源性很强;草炭土对重金属离子的吸附能力与草炭土的密度和有机质含量呈较为显著正相关,与PH、含水率相关性较小;3.草炭土湿地中的土壤微生物非常发育,其数量表现为细菌数量放线菌数量古菌数量,且三者数量均远大于真菌数量,细菌数量达到105copies/g,绝大多数大多数情况下表层的微生物数量都多于深层;线路的干扰会使得微生物进行一系列的胁迫响应,当干扰程度在其抵抗力和恢复力之内时,表现为影响值处微生物数量本底值处,干扰程度高于其抵抗力和恢复力会使得微生物数量大大减少;线路工程会导致草炭土中微生物种群多样性的下降,同时草炭土中微生物的种群多样性还与取样地有关,表现为沼泽化草甸森林和灌丛沼泽,其中江源草炭土湿地中的微生物种群数最多。


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