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贵州老万场红土型金矿苔藓植物多样性及其生态恢复潜能研究

汪文云  
【摘要】: 老万场红土型金矿属一种喀斯特崩塌堆积型金矿,是在贵州发现的第一个红土型金矿。经长期的破坏性矿石开采,使该矿区大量石灰岩露出地表,并形成大面积的新型石漠。实地考察发现苔藓植物成为老万场金矿受损矿体表面的优势植物。本文通过对该矿区苔藓植物的全面调查,共采集870份苔藓植物标本,经室内分析研究,该地苔藓植物具有下列生物多样性特征:(1)苔藓种类多样性由15科48属130种组成,其中苔类2科2属4种,藓类13科46属126种。丛藓科Pottiaceae、牛毛藓科Ditrichaceae、曲尾藓科Dicranaceae和真藓科Bryaceae为优势科;扭口藓属Barbula Hedw.和真藓属Bryum Hedw.为优势属。(2)石灰岩苔藓植物群落多样性较低,形成的纯群落较多;红土矿体苔藓植物群落多样性较高,形成混生苔藓植物群落较多;矿渣苔藓植物群落多样性较低,形成的群落多为混生群落。(3)生活型多样性含矮丛集型(70.77%)、高丛集型(12.31%)、垫状型(9.23%)、交织型(4.62%)、平铺型(3.07%)5种类型,其中以丛集型(包括矮丛集型和高丛集型)为主,占总生活型的83.08%。(4)区系地理成分多样性共含12种类型,除世界成分外,中国特有成分(25.77%)和北温带成分(22.68%)居多,其次是东亚成分(占21.65%),温带亚洲成分(1.03%)、东亚至北美洲间断成分(1.03%)等成分所占比例很小。 本文还通过分析苔藓植物对重金属元素的富集特性、苔藓植物生物量和饱和吸水量、Hg~(2+)和pH对藓类植物孢子萌发和原丝体生长发育的影响,以探索苔藓植物在矿山生态恢复中的作用。经分析研究发现:(1)利用原子吸收光谱法对该矿区四种藓类植物(土生对齿藓Didymodon vinealis(Brid.)Zander、皱叶毛口藓Trichostomum crispulumBruch in F.A.Muell.、芽孢银藓Anomobryum gemmigerum Broth.、云南墙藓Tortula yunnanensis Chen)和两种维管植物(蜈蚣草Pteris vittataL.和紫茎泽兰Eupatorium adenophorum Spreng.)及其基质中Cr、Pb、Au、Cd、Ca、Cu、Zn、Co、Hg和As 10种重金属元素进行测定。依据国家土壤环境质量标准(GB15618-1995),该矿区Hg的平均含量超出国家三级标准4.83倍,As平均含量超出了15.88倍,说明老万场金矿土壤已被Hg和As严重污染。藓类植物重金属含量均高于所测的两种维管植物。富集系数计算结果显示,皱叶毛口藓和芽孢银藓对Au强烈富集,芽孢银藓对Cr、Zn和Co相对富集;云南墙藓对Pb相对富集。土生对齿藓对所测的元素的富集能力都较弱,但生物量较大,表现了很强的抗性。该矿区藓类植物对重金属的富集能力均强于蜈蚣草和紫茎泽兰。重金属含量相关性分析显示,Cr-As、Au-Cu在苔藓植物体的吸收中可能存在协同作用,Au-Hg,Cu-Hg可能存在拮抗作用。(2)土生对齿藓群落Didymodon vinealis Com.在石灰岩是主要的生产者,表现出极强的吸水能力,可利用其作为该矿区石漠化治理的素材。对生物量和饱和吸水量相关性研究发现,藓类饱和吸水量与生物量相关,生物量越大,吸水量越大,反之越小。(3)葫芦藓和土生对齿藓的孢子萌发和原丝体生长pH范围为5~8,Hg~(2+)浓度范围为0~0.05mg/L;硬叶小金发藓的孢子萌发和原丝体生长pH范围为4~7,Hg~(2+)浓度范围为0~0.1mg/L。它们在偏酸性的矿区环境中能忍耐较高的Hg~(2+)浓度,在红土型金矿退化生态系统拓荒阶段起到重要的生态恢复作用。


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