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植被修复对湘潭锰矿矿区废弃地土壤环境效应的影响

作　者: 武丽花
导　师: 方晰
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 生态学
关键词: 湘潭锰矿矿渣废弃地植被修复土壤微生物数量土壤酶活性土壤肥力
分类号: X144
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本论文主要探讨湘潭锰矿废弃地不同植被修复方式对土壤环境的改良作用,可为湘潭锰矿矿区废弃地的修复乃至湖南省、全国类似退化生态系统的植被修复和植被对土壤环境质量影响的评价提供依据。主要研究结果如下：不同修复样地之间土壤平均含水量高低排序为：对照地>人工修复地>自然修复地；(0-20cm)土层的土壤容重(g/cm3)为：自然修复地(1.65)>对照地(1.49)>人工修复地(1.40)；土壤质地为：人工修复地主要为砂粉土,少数为细砂土；自然修复地主要是粗砂土也有细砂土,而对照地则为粉壤土。人工修复地土壤(0-60cm)的pH平均值为7.59,呈中性,自然修复地为4.91,土壤呈酸性,略高于对照地(4.49)。土壤养分(全N、全P、有机质、全K、全Mg和全Ca)含量在不同修复样地之间变化规律大致表现为：人工植被修复地>自然修复地>对照地。不同修复方式下土壤微生物总数量、细菌和真菌数量分布均表现为：人工修复地>对照地>自然修复地；而放线菌数量为：对照地>人工修复地>自然修复地。细菌、放线菌数量在不同修复样地之间的差异达到显著水平(p<0.05),而真菌差异不显著(p>0.05)。3种不同修复地土壤微生物总量中均以细菌数量最多,真菌数量最少,放线菌居中。不同修复地土壤中微生物数量的垂直分布变化趋势表现为随土层加深而减少。土壤微生物数量在不同月份间变化差异较大。细菌、真菌数量变化趋势为：9月份>7月份>5月份>11月份,而放线菌数量月份间的变化趋势在不同修复地之间规律性不明显。土壤微生物数量与土壤有机质、全N、全P含量存在显著的相关性(p<0.05)。土壤微生物总量、细菌和真菌与Fe含量呈极显著负相关(p<0.01)；放线菌数量与重金属元素含量之间相关性不显著(p>0.05)。细菌与Ni、Zn、Pb、Cd5中重金属元素均呈现出极显著正相关(p<0.01)。真菌与Zn、Pb和Cd元素之间存在显著正相关(p<0.05)。不同修复地土壤酶活性的垂直分布大致表现为随土壤深度增加而降低规律。人工修复地和自然修复地土壤脲酶活性的月份变化趋势表现为：7月份>5月份>11月份>9月份,而对照地脲酶活性春季最高,9月份达到最低；土壤脲酶活性同一样地不同月份间比较,对照地在11月和5月份最高,而人工修复地在7月和9月份最高。不同样地土壤蔗糖酶活性月份间变化趋势不同,人工修复地表现为：7月份>5份>11月份>9月份；自然修复地为：9月份最高,11月份最低；对照地为：5月份>11月份>9月份>7月份。土壤蔗糖酶活性同一时间不同样地间比较,人工修复地在11月、7月和9月份均为最高,对照地5月份最高。不同样地土壤过氧化氢酶活性月份间变化趋势也有一定的差异,人工修复地表现为：5月份>7月份>11月份>9月份,自然修复地为：5月份>7月份>9月份>11月份,对照地为：5月份>9月份>7月份>11月份。土壤过氧化氢酶活性同一时间不同样地间比较,人工修复地在11月、5月和9月份均为最高,对照地5月份最高。土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性与土壤全K含量呈极显著的负相关(p<0.001),与土壤中全Mg、有机质含量呈极显著正相关(p<0.001)；土壤过氧化氢酶、蔗糖酶活性与重金属含量不表现出显著相关性(p>0.05),而土壤脲酶活性与土壤Ni、Zn、Mn、Pb、Cd重金属含量存在显著相关性(p<0.05),表明土壤脲酶活性对重金属复合污染较为敏感。土壤蔗糖酶、过氧化氢酶活性与三大类微生物的数量均呈现出显著正相关(p<0.05),而土壤脲酶活性与土壤微生物的数量相关性不明显。3种不同样地在不同土壤层间,土壤肥力综合指标评价值高低排列均表现为：表层>亚表层>深层；同一层次不同样地间也均表现为：人工修复地>自然修复地>对照地。表明通过采用石灰、尾矿泥、城市垃圾等对矿渣废弃地表土进行覆盖处理的矿渣废弃地,土壤肥力有明显的改善,人工植被修复也使得土壤肥力明显地高于自然修复地。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
1 绪论  12-31
  1.1 退化生态系统的主要特征  12-14
    1.1.1 土地退化  12-13
    1.1.2 森林毁坏  13
    1.1.3 生物多样性损失  13
    1.1.4 水域生态退化与淡水短缺  13-14
  1.2 矿区废弃地类型、特点及其环境效应现状  14-16
    1.2.1 类型及特点  14-15
    1.2.2 环境效应现状  15-16
  1.3 矿山退化生态系统修复研究动态  16-21
    1.3.1 土壤整治工程  17-18
    1.3.2 植被修复  18-19
    1.3.3 生物改良  19-21
  1.4 不同植被修复措施对土壤环境效应影响的研究现状  21-29
    1.4.1 对土壤物理性质的影响  21-22
    1.4.2 对土壤化学性质的影响  22
    1.4.3 对土壤生物学指标的影响  22-24
    1.4.4 植被修复方式下土壤质量的综合评价  24-29
  1.5 研究的意义  29-31
2 试验地基本概况  31-34
3 样品采集与分析方法  34-36
  3.1 样品的采集  34
  3.2 分析方法  34-36
    3.2.1 土壤物理性质测定  34
    3.2.2 重金属含量测定  34
    3.2.3 土壤化学性质测定  34
    3.2.4 土壤微生物(细菌、真菌、放线菌)数量的测定  34
    3.2.5 土壤酶活性测定  34-35
    3.2.6 数据处理  35-36
4 结果与分析  36-66
  4.1 不同修复方式对矿区废弃地土壤理化性质的影响  36-45
    4.1.1 不同修复方式对土壤水分的影响  36-37
    4.1.2 不同修复方式对土壤物理性状的影响  37-38
    4.1.3 不同修复方式对土壤养分的影响  38-42
    4.1.4 不同修复地土壤(0～20cm)养分含量的月份动态  42-43
    4.1.5 小结与讨论  43-45
  4.2 不同修复方式下矿区废弃地土壤微生物数量分布特征  45-50
    4.2.1 土壤微生物数量组成  45-46
    4.2.2 土壤微生物数量的垂直分布  46-47
    4.2.3 土壤微生物数量的月份变化  47-48
    4.2.4 土壤微生物数量与土壤养分的相关性  48-49
    4.2.5 土壤微生物数量与土壤重金属元素含量的相关性分析  49
    4.2.6 小结与讨论  49-50
  4.3 不同修复方式下矿区废弃地土壤酶活性特征  50-60
    4.3.1 不同修复方式土壤酶活性剖面垂直分布  50-53
    4.3.2 土壤酶活性月份变化规律  53-55
    4.3.3 土壤酶活性与养分元素间相关关系  55-56
    4.3.4 土壤酶活性与土壤重金属含量之间的相关性分析  56-57
    4.3.5 土壤中微生物数量与酶活性间的相关性  57-58
    4.3.6 小结与讨论  58-60
  4.4 不同修复方式下土壤肥力综合评价  60-66
    4.4.1 评价指标的选择  60-61
    4.4.2 评价指标隶属度的计算  61-62
    4.4.3 肥力评价指标权重的确定  62-64
    4.4.4 土壤肥力综合指标值的计算  64-65
    4.4.5 小结与结论  65-66
5 结论  66-69
  5.1 不同修复方式矿区废弃地土壤理化性状的比较  66-67
  5.2 不同修复地土壤微生物数量分布规律  67
  5.3 不同样地土壤酶活性变化规律  67-68
  5.4 不同样地土壤肥力综合评价  68-69
6 创新点  69-70
7 研究展望  70-71
参考文献  71-81
附录 (攻读学位期间的主要学术成果)  81-82
致谢  82

植被修复对湘潭锰矿矿区废弃地土壤环境效应的影响

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