汤旺河流域林地土壤重金属含量及优势种富集特征

发布时间：2020-08-09 09:44

【摘要】：针对汤旺河流域林地土壤重金属含量开展定量分析,以植物的吸附功能为理论基础,基于重金属污染土壤特征研究,开展重金属迁移、富集规律研究。利用野外样地调查与苗木栽植试验相结合的方法,开展了以下研究内容:(1)定量开展土壤重金属污染程度分析,确定主要金属污染物类型;(2)对现有兴安落叶松(Larixgmelinii)林植株重金属富集能力进行定量分析;(3)开展苗木栽植试验,对比分析兴安落叶松不同生长阶段、不同树种苗木对于土壤的重金属净化能力。研究取得以下结果:(1)六种重金属元素在土壤中含量分布的规律性不明显,反映出在试验区内,林地土壤遭受重金属污染的情况十分复杂,需要继续深入开展研究。试验区土壤中六种重金属平均含量为以Zn元素的含量最高,Cr的含量最低。Cr、Cu、Ni、Pb和Zn五种元素的含量较背景值要高出很多,其中Cd的含量超出背景值将近5倍,Pb也有1倍多的差值;Cr的含量值较低,不足背景值的50%。在全部的108个取样点中,全部六种元素的含量值均有不同数量的取样点含量超过背景值,其中尤以Zn元素最为显著,Cd的超标量最少。除Ni以外,Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的平均数与中数相差不大,六种重金属元素含量的变异系数由大到小的顺序是CrPbCdNiCuZn,都未超过1.0,均属中等变异,土壤中重金属元素含量的分布具有很高的的均匀性。Cd、Cr、Cu、Pb和Zn元素的分布具符合正态分布。(2)兴安落叶松对于Cr、Cu Ni、Pb与Zn都有不同程度的富集作用,对于Cd则表现出零星检出。从重金属元素分布规律看,大致规律为树皮中的含量最高,根部的其次,木质部的最低。部分重金属元素,如Cr、Cu的一些分布规律与土壤层的含量分布规律不同程度的吻合,其他元素的耦合度较低,甚至存在着极为复杂的分布规律,与土壤层之间,根部、木质部与树皮三部分之间都没有规律可循。从落叶松对于五种重金属元素的吸附性能的相关作用来看,Zn对于其他元素存在着不同程度的负相关;Cr则与Ni、Pb表现出强烈的正相关作用。Cr、Cu、Ni与Pb这4种元素的富集系数以及转运系数大致表现出地上高于地下、末端高于前端的趋势,显示出强烈的向上、向外迁移的能力;全部5种元素转运系数均超过“修复重金属污染的优良植物”的标准,可以认为落叶松在实验区发挥了有效的重金属修复作用。(3)兴安落叶松苗木以茎干为最高富集、以叶片为最低富集的趋势;林木则是叶片/枝条最高、茎干(木质部)最低的趋势。由此可以推测,在兴安落叶松幼苗期,由于植株矮小,物质运输路程较短,重金属随着水分养分从根部向地上部分、向运输末端转移的力量较弱,因此,较多的重金属富集在茎干之中;植株生长到大树阶段,由于植株高大,需要强烈的力量才能将水分养分向上、向末端运输,因此可以将更多的重金属上枝条、叶片部位搬运。苗木与林木对于5种重金属元素的转运能力有所不同。从元素种类上看,大部分情况下,苗木与林木的转运系数相差不明显,其中仅对于Ni和Pb的转运系数差异较大,在对于同一元素的转运能力对比上看,苗木与林木不同器官对于重金属的转运趋势大致是相反的,由于苗木植株较小,向上运输的能力较弱,因此,大量表现为茎干、枝条的转运系数较高,而林木由于植株高大,存在着强烈的向上运输的力量,从而也表现出对重金属强烈的转运作用,即:叶片、枝条的转运系数往往要高于茎干。(4)红松(Pinus koraiensis)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、兴安落叶松(L.gmelinii)与水曲柳(Fraxinus mandschurica)苗木对于Zn元素都表现出强烈的吸附能力,其次是Cu元素,对其余三种元素的吸附能力相对前两者较低。从栽植年限对于吸附能力的影响上看,红松、樟子松、兴安落叶松均表现出对于Zn与Cu随着时间而增加的吸附能力,对于其余三种元素增加程度不明显;水曲柳则随着年限的增加,吸附能力呈现下降的趋势。实验可以证明,红松、樟子松、兴安落叶松可以作为较好的重金属Zn与Cu的吸附树种,同时对于Ni、Pb和Cr的稳定的吸附能力,可以通过持续增加的生物量,获得逐年增加的吸附效果。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X53

【参考文献】