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广东大宝山矿区水土流失特征及重金属耐性植物筛选

陈三雄  
【摘要】:广东省大宝山矿区存在水土流失剧烈、土壤重金属污染严重、植被和生态恢复困难等生态环境问题。通过实地调查、野外原位小区模拟径流冲刷试验、室内分析及大田试验,对大宝山矿区水土流失特征及植被恢复进行了系统研究。主要研究结果如下: 1)以坡长、坡高、侵蚀沟密度为分析指标,经聚类分析、判别分析,构建了矿区土壤侵蚀强度分析模型。经分析,大宝山矿区现有水土流失面积324.48hm2,占矿区总面积的48.8%,土壤侵蚀严重,必须尽快进行整治。 2)新弃土、老弃土、自然土的单位面积平均径流量分别为6.52、5.75、0.69L/min,平均含沙量分别为156.79、51.68、23.99g/L,平均产沙率分别为0.99、0.27、0.03kg/min。侵蚀泥沙中,Cd的平均流失率分别为32.55、12.18、0.09mg/(min.rrr),Pb分别为1648.98、432.10、8.07mg/(min.m2),Zn分别为1854.35s460.14s4.92mg/(min.m2),Cu分别为1742.63、429.47、8.69mg/(min.m2),大小顺序均为新弃土老弃土自然土。新弃土、老弃土第2min产沙率分别为2.94、1.11kg/min,分别是其平均产沙率的2.96和4.08倍,有明显的“初期冲刷”效应。新弃土、老弃土、自然土侵蚀泥沙中,石砾和砂粒含量之和分别为87.15%、84.45%、32.02%,新弃土、老弃土侵蚀泥沙中的颗粒以石砾和砂粒的含量为主,与自然土明显不同。 3)在5°、15°、25°坡度下,侵蚀泥沙中重金属Cd的平均流失率分别为1.64、19.07、32.55mg/(min.nT),Pb为179.23、1788.71、1648.98mg/(min.m2),Zn为178.46、1748.40、1854.35mg/(min.m2),Cu为191.38、1809.89、1742.63mg/(min.m2)。Cd和Zn的平均流失率随坡度增加而增大,而Pb和Cu的平均流失率则表现为15°25°5°。 4)在径流量为300、500、700L/h的冲刷强度下,单位面积平均径流量分别为4.33、6.52和8.82L/min,平均含沙量分别为151.18、156.79和240.79g/L,平均产沙率分别为0.78、0.99和1.95kg/mino冲刷土壤中,重金属Cd的平均流失率分别为24.08、32.55和48.36mg/(min.m2),Pb分别为1290.61、1648.98和3169.10mg/(min.m2),Zn分别为1397.22、1854.35、3437.87mg/(min.m2),Cu分别为1240.47、1742.63、2946.80mg/(min.m2),均表现出随着冲刷流量增加而增大的变化规律。 5)在无覆盖和盖度分别为30%、60%、90%的条件下,鱼位面积平均径流量分别为6.52、6.23、5.94和5.80L/min,平均含沙量分别为156.79、43.40、33.17和26.83g/L,平均产沙率分别为0.99、0.25、0.19和0.14kg/min重金属Cd的平均流失率分别为32.55、9.14、8.11和4.03mg/(min.m").Pb分别为1648.98、402.43、294.28和210.64mg/(min.m2),Zn分别为1854.35、382.03、305.02和196.38mg/(min.m2),Cu分别为1742.63、333.24、264.61和191.28mg/(min.m2),呈现出随着覆盖度增加,平均流失率降低。 6)对大宝山矿区上壤样品监测表明,Cd和Cu的单因子污染指数均大于1.超标率为100%,Pb、 Zn的超标率为77.8%。土壤样品的综合污染指数变幅在5.74~157.23之间.均高于国家规定的污染指数3.表明矿区上壤已受到严重的重金属污染,且以Cd、Cu的污染最为严重。 7)调查的矿区13种优势植物中,铺地黍地上部的Pb含量达到1214.00mg/kg,泡桐叶中Cu含量达到1024.80mg/kg,超过了Pb和Cu超富集植物含量的临界值(1000mg/kg);其运转系数分别为1.77,13.74。可见,铺地黍是Pb的超富集植物,泡桐是Cu的超富集植物。综合植物重金属富集特征和大田试验结果,可以选择泡桐、马尾松、夹竹桃、象草、五节芒、狗牙根作为大宝山矿区植被恢复的先锋物种。


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