南方花岗岩侵蚀区植被恢复过程中土壤团聚体中重金属、稀土元素分布特征

发布时间：2020-10-27 02:24

　　 历史上,在自然因素和人为因素等多种因素共同影响下,长汀县成为我国南方红壤区严重水土流失的典型代表。自20世纪80年代以来,长汀县开始重视水土流失治理,做了大量植被恢复工作,使生态环境逐步得到改善。由于该区域属粗晶花岗岩发育区,其风化壳富含稀土元素。近30年来,因稀土矿的大规模开采,造成新的水土流失问题及环境污染问题。但过去仅关注该区域的水土流失治理及其植被与土壤养分的恢复状况等,而对土壤重金属、稀土等生态环境污染问题的关注较少,更少涉及土壤团聚体内的稀土、重金属影响特征。土壤团聚体是成工作用与外界因素相互作用的产物,不同粒级团聚体对重金属、稀土等元素的束缚能力及生物有效性都存在较大差异,查明不同植被恢复年限土壤团聚体的稀土、重金属特征,可为水土流失治理出现的新问题提供依据。因此本研究选取福建省长汀县稀土矿区周边不同植被恢复年限六个样地来油坑(未治理地)、来油坑治理地(5a)、龙颈(10a)、游坊(15a)、八十里河(30a)、露湖(80a)),对土壤、植被进行实地野外调查取样和室内ICP-MS测定,对土壤理化性质及土壤团聚体进行测定,在对土壤团聚体中稀土、重金属元素含量及形态特征分析的基础上,探讨研究植被恢复对土壤团聚体、土壤中稀土和重金属含量、形态变化特征及影响因子、不同粒级团聚体中富集、负载量的变化规律,用以揭示植被恢复对团聚体中稀土、重金属的迁移阻控。研究主要结论:(1)Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb 的含量范围分别为 7.67～15.64mg/kg、5.02～10.83 mg/kg、4.82～15.02 mg/kg、66.63～96.40 mg/kg、0.31～0.54 mg/kg、54.45～149.78 mg/kg。与土壤环境质量二级标准相比,除Cd其余均未超标。Cd含量明显超出福建省背景值(最高值是5.7倍),超出国家土壤环境质量二级标准(最高值是1.8倍)。Pb超过福建省背景值(最高值是4倍)。土壤重金属元素随植被恢复时间增加而减少。(2)在0～20cm 土层各重金属元素形态分布均表现为:残渣态交换态铁锰氧化物结合态有机结合态碳酸盐结合态。在20～40cm 土层形态分布表现为:残渣态交换态有机结合态铁锰氧化物结合态碳酸盐结合态。在两个土层中均是残渣态含量最大,碳酸盐结合态最少。随着植被恢复年限的增加,交换态和铁锰氧化物结合态有向有机结合态转变的趋势。(3)两个土层重金属富集特点均是随团聚体粒级增加而减少,且均是随植恢复时间增加而富集增加。0～20cm 土层中各元素富集整体大于20～40cm 土层,但均是Zn富集最小。两个土层中重金属均负载于较大粒级的团聚体中。(4)稀土元素进入土壤后,绝大部分残留在土壤表层(0～20cm),各个恢复年限阶段土壤中稀土含量除游坊(15a)外,均低于废弃矿治理地稀土含量(655.69mg/kg),但都高于福建省土壤背景值(223.47 mg/kg)以及全国土壤背景值(187.60mg/kg)。整体上稀土元素含量均表现为:CeYLaNdScDyGdYbErSmPrHoTbTmEu。稀土元素主要与含水率、粉粒、有机质、全氮、全磷、速效磷显著相关。(5)各样地土壤中各稀土均以残渣态为主,土壤中不同形态稀土含量大小为:残渣态交换态有机物结合态铁-猛氧化物结合态碳酸盐结合态。土壤理化性质及稀土总量主要与稀土可交换态、碳酸盐结合态、有机结合态、残渣态相关性显著相关。(6)总体上稀土元素在各样地均表现出随粒级增加富集系数减少,随植被恢复年限增加,富集系数也整体呈增加的趋势。稀土元素表现出比重金属更明显的更易吸附于0.25mm粒级团聚体中。且轻稀土与重稀土在空间分异上受到团聚体粒级的分配制约。稀土元素主要负载于0.5～1mm、1～2mm、2～5mm、5mm粒级团聚体,其质量分数分别为16.75%～21.68%,16.24%～22.29%,15.61%～29.38%,15.44%～33.92。
【学位单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S153
【部分图文】：

（ＬＹＫ－０ａ、ＬＹＤ－５ａ、ＬＪ－１０ａ、ＹＦ－１５ａ、ＢＳＬ－３０ａ、ＬＨ－８０ａ）??４．?２不同土层土壤中重金属含量变化特征??从图４－１可知，Ｃｄ在０？２０ｃｍ和２０？４０ｃｍ?土层中含量很低差别不大，且随植??被恢复时间增加无明显变化。Ｎｉ、Ｃｕ在两个土层中变化一致，均是随植被恢复时??间增加而减少的趋势，在来油坑（未治理地）０？２０ｃｍ?土层中Ｎｉ、Ｃｕ含量高于２０？??４０ｃｍ?土层含量。Ｃｒ在０？２０ｃｍ?土层先随植被恢复时间增加而增加，到龙颈（１０ａ）??增加到最大，然后并始减少，１５ａ之后又开始增加，至３０ａ之后又减少。在２０？４０ｃｍ??土层中也是先增加，但增加到５ａ后就开始减少，直至１５ａ后才又开始增加，之后??一直呈现缓慢增加的趋势。Ｚｎ在两个土层中含量和变化趋势均比较类似，随植被恢??复时间增加，有略微减少的趋势。Ｐｂ在在两个土层中含量变化特征一致，均是随时??间增加先减少再增加

图４－２?ａ不同植被恢复阶段（０？２０ｃｍ）?土壤重金属不同形态百分比（％）??

图４－２?ｂ不同植被恢复阶段（２０？４０ｃｍ）?土壤重金属不同形态百分比（％）??注：（ＬＹＫ－Ｏａ、ＬＹＤ－５ａ、ＬＪ－１０ａ、ＹＦ－１５ａ、ＢＳＬ－３０ａ、ＬＨ－８０ａ）??４．５重金属各形态的影响因素??表４－３重金属各形态与土壤理化性质、各形态之间以及重金属总量的相关性分??析。由表可知，可交换态与铁锰氧化物结合态、残渣态、ｐＨ值、总量均表现出极??显著正相关（厂＜〇．〇１），与容重、全磷含量、全钾含量、速效磷含量呈显著负相关??２９??
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本文编号：2857882