植物群落在蛇纹石风化过程中的作用与应用研究

发布时间：2017-09-09 22:13

  本文关键词：植物群落在蛇纹石风化过程中的作用与应用研究

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【摘要】：蛇纹石作为橄榄石的变质岩在表生环境下具有极高的化学活性,其风化壳呈现的低N、P,高pH值,高有毒金属(如Mg、Ni、Fe等)浓度的极端环境特征,并造就了该地区特殊的植物生态群落。本文针对这些植物群落在蛇纹石风化过程中的作用展开深入研究,并挑选培育适应研究区域的超富集植物,并与原生微生物培养具有应用潜力的生物群落,为其他类似极端环境的生物治理提供可供参考之科学依据。结合野外环境调查分析与实验室实验研究的结果,主要结论如卜：(1)蛇纹石分布区域具有极高的风化速率,如江西德兴西湾暴露风化面的SWR达到16.89 t/(km2*a),而植物群落的存在有效地提高了该区域的风化速率,如江西德兴西湾的植物群落将其风化速率提高14.1%,达到19.28 t/(km2*a)。(2)该区域植物群落对蛇纹石风化壳矿物相与元素组成产生了明显变化,突出反映为其根部土壤碳酸盐与石英含量明显上升,且植物群落演化越成熟,这种作用反映的越突出。(3)该区域植物群落可以分为苔藓-耐性草本植物群落、避性草本植物群落和木本植物群落三类,三类植物群落属于依序演化,其多样性与生物量随着演化的进行而增加,并在区域内不同小环境共存。(4)在调查的植物物种中,景天科垂盆草(Herba Sedi Sarmentosi)相较于其他物种对Mg, Ni等特征金属元素富集能力更强,尤其是在Ni的富集能力上,其样品富集系数(BCF)均大于1,并且部分样品Ni的叶部浓度超过1432ppm,适合作为蛇纹石区潜力超富集植物进行研究培养。(5)进行室内试验的两种物种中,香雪球(Lobularia Desv)较景天科垂盆草(Herba Sedi Sarmentosi)在相同金属元素浓度下拥有更好的富集能力,然而其对本研究的环境区域的适应较差,且难以与研究区域的原生微生物的共生,不适宜在本研究的蛇纹石区域内投入实际应用。(6)虽然与已经报道的超富集植物相比,景天科垂盆草(Herba Sedi Sarmentosi)的富集能力并不高,但其对研究区域拥有良好的适应性,并且与原生真菌Talaromyces flavus能够较好地共生,其根部的排泄作用也促进了真菌-矿物集合体等高风化体系的形成,该共生群落具有投入蛇纹石综合利用领域的潜力,而要发挥该群落的能力,需要足够时间使该群落与矿物结合成为稳定的植物-微生物-矿物体系,并使其有效参与到元素循环的过程中。
【关键词】：植物群落 蛇纹石 风化作用 景天科垂盆草
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P512.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 前言10-18
• 1.1 选题背景：全球气候变化与CO_2的矿物封存10-11
• 1.2 蛇纹石的性质与应用研究现状11-14
• 1.3 蛇纹石分布区等极端环境对植物生长影响与超富集植物研究现状14-17
• 1.4 研究目标与技术路线17-18
• 第二章 研究区域地质背景、环境特征18-21
• 2.1 研究区域地质背景18-20
• 2.2 研究区域地理与气候环境20-21
• 2.2.1 连云港、日照地区20
• 2.2.2 赣东北岩带地区20-21
• 第三章 野外工作与实验方法21-25
• 3.1 野外环境调查与样品采集21-23
• 3.2 研究方法23-25
• 3.2.1 ICP-OES、ICP-MS离子浓度测试23
• 3.2.2 SEM扫描电镜观察23-24
• 3.2.3 XRD&XRF成分与物相分析24
• 3.2.4 FITR傅立叶变换红外光谱分析24-25
• 第四章 研究区域地球化学与植物群落特征25-44
• 4.1 研究区域地球化学特征25-33
• 4.1.1 研究区域基岩、土壤地球化学特征25-29
• 4.1.2 研究区域流域水化学特征29-33
• 4.2 研究区域植物群落特征33-44
• 4.2.1 研究区域植被情况及优势植物物种概述33-35
• 4.2.2 研究区域植物对环境中金属元素的富集能力35-41
• 4.2.3 研究区域植物生长特征、植被演替特征41-44
• 第五章 野外环境中植物群落对蛇纹石风化过程的影响44-50
• 5.1 植物群落对蛇纹石的风化速率的影响44-46
• 5.2 植物群落对蛇纹石风化壳矿物相变化的影响46-48
• 5.3 植物群落对蛇纹石风化壳元素成分变化的影响48-50
• 第六章 植物群落在蛇纹石分布区的综合利用的模拟实验研究50-59
• 6.1 植物物种筛选与预实验50-51
• 6.2 高金属元素浓度下的植物对环境的适应与元素富集能力51-55
• 6.3 与原生真菌Talaromyces flavus的共生能力与形成之生物群落的元素富集能力55-59
• 第七章 结论59-60
• 参考文献60-67
• 致谢67-68
• 附表68-69

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1 孙晟;植物群落在蛇纹石风化过程中的作用与应用研究[D];南京大学;2016年

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本文编号：823052