銅脅迫下海州香薷對鴨跖草的根際保育作用研究.pdf

1、土壤重金屬污染是全球性的環(huán)境問題之一。土壤中的重金屬主要來源于采礦和冶煉、降塵、污灌、化肥和農(nóng)藥施用,以及工業(yè)生產(chǎn)等。我國因采礦造成的重金屬廢棄地面積高達(dá)1.5×106公頃,并以每年4.67×104公頃的速度增長。重金屬污染土壤的修復(fù)方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法等。近年來,利用綠色植物轉(zhuǎn)移、吸收、轉(zhuǎn)化污染土壤中的污染物,從而達(dá)到凈化作用的植物修復(fù)法,引起了科學(xué)家和環(huán)保部門的高度關(guān)注。與物理和化學(xué)修復(fù)相比,植物修復(fù)是一種原位、低耗、環(huán)

2、境友好型的修復(fù)方法,發(fā)展前景十分廣闊。雖然,植物修復(fù)技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn),但也存在明顯不足。主要是植物修復(fù)周期相對較長,而且目前以種群水平修復(fù)為主,物種多樣性低,系統(tǒng)穩(wěn)定性差。
　　植物間的相互作用決定著植物群落的結(jié)構(gòu)和功能,也是群落演替和恢復(fù)的重要驅(qū)動力之一。一直以來,在經(jīng)典的生態(tài)學(xué)理論中植物間的競爭作用一直是研究的焦點(diǎn),占據(jù)著主導(dǎo)地位。然而,過去二十年來,植物間的正向促進(jìn)作用逐漸受到關(guān)注并開展了大量研究。研究表明,在脅迫環(huán)境中植物間

3、的正向促進(jìn)作用能夠加速退化生境的恢復(fù)或重建。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),銅礦廢棄地上最初出現(xiàn)的先鋒植物幾乎全是海州香薷(Elsholtzia splendens Nakai),并形成斑塊狀分布的單優(yōu)勢群落,隨后鴨跖草(Commelina communis L.)、茵陳蒿(Artemisia capillaries Thunb)、狗尾草(Setaria viridis(L.) Beauv.)、酸模(Rumex acetosa L.)等植物開始出現(xiàn)并伴生

4、在海州香薷周圍,群落多樣性逐漸增加,但自然演替速度非常緩慢。在此過程中,海州香薷可能為其它植物的種子萌發(fā)和幼苗定植起到了創(chuàng)造和改善微生境的作用,而這種現(xiàn)象在退化生態(tài)系統(tǒng)中非常普遍。因此,我們提出了以下假設(shè):在銅礦廢棄地上海州香薷作為保育植物促進(jìn)了相鄰的鴨跖草的生長和定植。本研究通過野外區(qū)組實(shí)驗(yàn),研究了單獨(dú)生長和與海州香薷共生兩種條件下鴨跖草根際土壤理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)的變化,重金屬的積累狀況,以及土壤微生物多樣性,分析了海州香薷對鴨跖草

5、的保育作用。期望從群落水平上利用植物間的正向促進(jìn)作用對銅礦廢棄地進(jìn)行修復(fù)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.銅脅迫下,海州香薷對鴨跖草根際土壤理化性質(zhì)有輕度改善作用,在一定程度上緩解了重金屬對鴨跖草的脅迫壓力;海州香薷對鴨跖草的遮陰效果不明顯,但能夠在一定時(shí)間段內(nèi)增加鴨跖草根際土壤的濕度。
　　2.銅脅迫下,海州香薷能夠明顯地改善鴨跖草根際土壤生物學(xué)性質(zhì),增加鴨跖草根際土壤基礎(chǔ)呼吸強(qiáng)度和土壤酶活性。因此,海州香薷與鴨跖草之間的促進(jìn)

6、作用可能是通過間接的方式實(shí)現(xiàn)的。
　　3.銅脅迫下,海州香薷能夠在一定的脅迫水平下增加鴨跖草根際土壤細(xì)菌的多樣性,影響細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)和組成。系統(tǒng)發(fā)育樹和序列分析結(jié)果顯示:鴨跖草根際土壤細(xì)菌隸屬于Acidobacteria, Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes, Cyanobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi和 TM7菌綱,其中 Acidobact

7、eria, Ktedonobacteria, Proteobacteria和 Flavobacteria為優(yōu)勢群落。冗余分析結(jié)果表明,銅脅迫水平和土壤營養(yǎng)狀況是影響鴨跖草根際土壤細(xì)菌群落的主要理化因子。
　　4.銅脅迫下,海州香薷與鴨跖草之間存在保育作用,并且兩者之間的相互作用強(qiáng)度和結(jié)果與銅脅迫水平、測定參數(shù)和研究方法的選擇有關(guān)。
　　利用植物之間的互惠關(guān)系從群落水平上對退化生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行植物修復(fù),能夠加速植物修復(fù)進(jìn)程,提高生