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方法主要有物理法、化學法和生物法等。近年來,利用綠色植物轉移、吸收、轉化污染土壤中的污染物,從而達到凈化作用的植物修復法,引起了科學家和環(huán)保部門的高度關注。與物理和化學修復相比,植物修復是一種原位、低耗、環(huán)

2、境友好型的修復方法,發(fā)展前景十分廣闊。雖然,植物修復技術有很多優(yōu)點,但也存在明顯不足。主要是植物修復周期相對較長,而且目前以種群水平修復為主,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構和功能,也是群落演替和恢復的重要驅(qū)動力之一。一直以來,在經(jīng)典的生態(tài)學理論中植物間的競爭作用一直是研究的焦點,占據(jù)著主導地位。然而,過去二十年來,植物間的正向促進作用逐漸受到關注并開展了大量研究。研究表明,在脅迫環(huán)境中植物間

3、的正向促進作用能夠加速退化生境的恢復或重建。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:在銅礦廢棄地上海州香薷作為保育植物促進了相鄰的鴨跖草的生長和定植。本研究通過野外區(qū)組實驗,研究了單獨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作用對銅礦廢棄地進行修復。主要研究結果如下:
　　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性質(zhì),增加鴨跖草根際土壤基礎呼吸強度和土壤酶活性。因此,海州香薷與鴨跖草之間的促進

6、作用可能是通過間接的方式實現(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菌的多樣性,影響細菌的群落結構和組成。系統(tǒng)發(fā)育樹和序列分析結果顯示:鴨跖草根際土壤細菌隸屬于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度和結果與銅脅迫水平、測定參數(shù)和研究方法的選擇有關。
　　利用植物之間的互惠關系從群落水平上對退化生態(tài)系統(tǒng)進行植物修復,能夠加速植物修復進程,提高生