崩岗系统稀土元素赋存形态分布特征及其迁移与阻控

发布时间：2020-05-04 13:06

【摘要】：福建长汀是我国南方花岗岩红壤侵蚀区典型代表,其中崩岗是严重水土流失类型的典型地貌,同区域分布着丰富的稀土矿,对稀土资源的开采和崩岗侵蚀问题对水土流失产生叠加作用。1940年“福建省研究院”在长汀设立“土壤保肥实验区”,开始了水土流失治理。在近二十年开展的几次大规模治理之后,已经使得该区域内的生态环境状况得到了很大改善。但由于研究区内稀土矿的开采使得崩岗侵蚀区下游产生土壤中稀土污染。之前的研究多是将崩岗问题和稀土污染问题单独研究,或是针对稀土元素的总量迁移和生物有效性进行研究。而对于崩岗-植被-稀土的复合体进行系统阐述,尤其对稀土元素各种赋存形态的崩岗系统特征与芒萁生物阻控作用方面的研究,以及崩岗内部部位子系统间差异的元素活动及其再分异过程研究还很不足,对稀土元素在崩岗系统不同组成部位的形态特征和形态行为研究尤为缺失。芒萁生长分布影响不同稀土元素赋存形态的“机械组成差异性阻控”和“生物化学循环过程的稀土元素吸收迁移”过程,二者也是稀土元素参与到生物化学循环过程的重要形式。崩岗内不同子系统的微环境特征差别对其上芒萁生长有重要影响。因此本研究探究崩岗系统内稀土元素的赋存形态特征和对芒萁的影响,可以为稀土矿崩岗侵蚀及稀土污染治理提供实验依据。本研究选取长汀县稀土矿与崩岗侵蚀现象均典型的复合分布区——濯田镇黄泥坑为实验区,分别选取2个不同恢复阶段的崩岗:黄泥坑1号崩岗区和黄泥坑2号崩岗区。对土壤样品做内业处理和ICP-MS测定,再对崩岗系统内土壤属性指标、LREE、HREE等在稀土元素含量及各稀土元素的赋存形态分布差异,四大问题进行探讨,进而分析崩岗系统与芒萁生长对土壤稀土元素赋存形态的分布影响,及各稀土元素迁移变化的特征。探究稀土元素不同赋存形态在崩岗系统内和芒萁影响下的迁移、阻控和转化的特征。主要研究结论如下:(1)LREE/HREE值表现为:裸露崩岗低覆盖度崩岗高覆盖度崩岗。稀土元素的分异情况为轻稀土富集,并且在崩岗内表现为:随芒萁覆盖度越低,轻稀土元素越富集,重稀土元素流失愈严重。在芒萁大量生长的情况下,各稀土元素得到了很好的迁移阻控,芒萁生长对轻稀土元素的阻控效果较好。(2)崩岗系统内不同部位的稀土分布存在差异。稀土元素总量变化在不同部位的主要特征为:在集水坡面、崩壁、崩积体、沟道中轻稀土普遍富集,重稀土元素普遍亏损;Gd元素之后的8种稀土元素总量受影响不大,重稀土元素在CK对照区内的总量稳定。(3)按照裸露崩岗、低覆盖度崩岗、高覆盖度崩岗序列横向比较稀土元素含量呈现出:芒萁覆盖度降低,则稀土元素迅速流失;芒萁侵入则快速阻控稀土元素迁移;芒萁大量生长则减少稀土元素流失,并通过根系吸收稀土元素,可能因此影响土壤中稀土元素的积累速率。可能因为芒萁覆盖度差异,影响崩岗系统稀土元素总量和各态含量的阻控、迁移和转化效果。(4)裸露崩岗、低覆盖度崩岗、高覆盖度崩岗中的Ce元素,在各崩岗内的纵向迁移对比、崩岗间的横向分布对比中均与其他元素差异较大。(5)崩岗系统内各子系统稀土元素赋存形态分异:CK对照区内以残渣态稀土为主要赋存形态,基本占80%以上,沟道的赋存占比接近95%;裸露崩岗沟道以残渣态稀土为主要赋存形态,集水坡面、崩壁、崩积体均以可交换态稀土为主要赋存形态,其中集水坡面占比最大,达到稀土元素总量的76.63%;低覆盖度崩岗内以可交换态为主要赋存形态,从集水坡面向沟道方向有可交换态稀土元素富集现象;高覆盖度崩岗系统内按崩积体下部、崩积体上部、沟道和崩壁下部的顺序,阻控效果逐渐降低。集水坡面、崩壁中部、崩积体上部以残渣态稀土元素赋存为主,崩壁上部、崩壁下部、崩积体下部以可交换态稀土为主。(6)崩积体阻控效应——碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机质结合态稀土元素受各部位影响不明显,而可交换态、残渣态稀土元素受崩积体的影响较为明显,形成明显的崩积体阻控效应。相较于裸露崩岗,芒萁生长的生物阻控效果很可能影响各赋存形态稀土元素的总量,在崩积体下部表现最佳。(7)根际土壤中La元素残渣态含量明显较多,这可能与通过壤中流迁移而来的La元素受到芒萁根系影响有关。根系土壤、非根系土壤、底部土壤中残渣态La元素含量表现出根系土壤非根系土壤底部土壤,这一规律,体现了芒萁根系对稀土元素残渣态的阻控效果。(8)芒萁生长通过根系等影响土壤稀土元素的阻控。地表植株直接阻控水沙流失,根系可能通过截留壤中流的方式影响迁移的动力,造成芒萁的原位阻控——机械阻控,即地表行为和地下行为相对独立;对活性较高的La、Nd、Pr等元素,芒萁对稀土元素特定形态的吸收形成阻控——生物阻控,即地下部分的稀土被部分吸收固定到芒萁生物体中,芒萁体内叶部对稀土具有强富集作用,因此如果对稀土流失区的芒萁个体进行移除(如人为采集利用等),将会造成稀土元素的流失和迁移。
【图文】：

示意图,崩岗,示意图

图２崩岗系统示意图逡逑Ｆｉｇ邋２．邋Ａ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋Ｂｅｎｇｇａｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑会经济概况逡逑是远近闻名的客家首府，著名的革命老区，下辖１８个乡镇约５０万等粮食作物，每年两熟，另有杨梅、板栗等代表性果园；油茶、烟叶、种植也较为普遍；米酒、花生和豆干是当地有名的特产。区域开发过问题治理方面的重要成果也使得长汀县闻名遐迩，总结有著名的“长。２０００年后开展的综合整治和有计划的稀土矿开采，改原有的搬山提的开发方式，该方式也在南方地区逐步推广开，有效地对稀土矿区效的生态控制。根据（福建省）２０１５年长汀县国民经济和社会发展县域社会经济水平逐渐放缓增速的同时，，稀土精深加工却作为战略持较快发展，实现产值４４．邋３７亿元，比上年增长２６．０％，为环比增

崩岗,黄泥,地貌特征,覆盖度

逦福建师范大学硕士学位论文逦逡逑２．邋２实验设计逡逑２．邋２．１野外调查与样地选取逡逑（１）野外调查逡逑在１号黄泥坑崩岗群内选择典型而相邻的３条不同植被盖度的崩岗侵蚀沟，和一条逡逑临近相似且未发生崩岗侵蚀的平行坡面作为对照区。按照植被盖度（基本除了几棵马尾逡逑松，就剩芒萁）自低到高分别对应命名：裸露崩岗（５％覆盖度崩岗）；低覆盖度崩岗（２０％逡逑覆盖度崩岗）；高覆盖度崩岗（９８％覆盖度崩岗）；对照区ＣＫ邋（芒萁覆盖度８５％）。逡逑黄泥坑２号崩岗群与１号毗邻，且自然状况差异逦邋逦逡逑
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S157.1

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