【摘要】：針對湯旺河流域林地土壤重金屬含量開展定量分析,以植物的吸附功能為理論基礎(chǔ),基于重金屬污染土壤特征研究,開展重金屬遷移、富集規(guī)律研究。利用野外樣地調(diào)查與苗木栽植試驗(yàn)相結(jié)合的方法,開展了以下研究內(nèi)容:(1)定量開展土壤重金屬污染程度分析,確定主要金屬污染物類型;(2)對現(xiàn)有興安落葉松(Larixgmelinii)林植株重金屬富集能力進(jìn)行定量分析;(3)開展苗木栽植試驗(yàn),對比分析興安落葉松不同生長階段、不同樹種苗木對于土壤的重金屬凈化能力。研究取得以下結(jié)果:(1)六種重金屬元素在土壤中含量分布的規(guī)律性不明顯,反映出在試驗(yàn)區(qū)內(nèi),林地土壤遭受重金屬污染的情況十分復(fù)雜,需要繼續(xù)深入開展研究。試驗(yàn)區(qū)土壤中六種重金屬平均含量為以Zn元素的含量最高,Cr的含量最低。Cr、Cu、Ni、Pb和Zn五種元素的含量較背景值要高出很多,其中Cd的含量超出背景值將近5倍,Pb也有1倍多的差值;Cr的含量值較低,不足背景值的50%。在全部的108個(gè)取樣點(diǎn)中,全部六種元素的含量值均有不同數(shù)量的取樣點(diǎn)含量超過背景值,其中尤以Zn元素最為顯著,Cd的超標(biāo)量最少。除Ni以外,Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的平均數(shù)與中數(shù)相差不大,六種重金屬元素含量的變異系數(shù)由大到小的順序是CrPbCdNiCuZn,都未超過1.0,均屬中等變異,土壤中重金屬元素含量的分布具有很高的的均勻性。Cd、Cr、Cu、Pb和Zn元素的分布具符合正態(tài)分布。(2)興安落葉松對于Cr、Cu Ni、Pb與Zn都有不同程度的富集作用,對于Cd則表現(xiàn)出零星檢出。從重金屬元素分布規(guī)律看,大致規(guī)律為樹皮中的含量最高,根部的其次,木質(zhì)部的最低。部分重金屬元素,如Cr、Cu的一些分布規(guī)律與土壤層的含量分布規(guī)律不同程度的吻合,其他元素的耦合度較低,甚至存在著極為復(fù)雜的分布規(guī)律,與土壤層之間,根部、木質(zhì)部與樹皮三部分之間都沒有規(guī)律可循。從落葉松對于五種重金屬元素的吸附性能的相關(guān)作用來看,Zn對于其他元素存在著不同程度的負(fù)相關(guān);Cr則與Ni、Pb表現(xiàn)出強(qiáng)烈的正相關(guān)作用。Cr、Cu、Ni與Pb這4種元素的富集系數(shù)以及轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大致表現(xiàn)出地上高于地下、末端高于前端的趨勢,顯示出強(qiáng)烈的向上、向外遷移的能力;全部5種元素轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均超過“修復(fù)重金屬污染的優(yōu)良植物”的標(biāo)準(zhǔn),可以認(rèn)為落葉松在實(shí)驗(yàn)區(qū)發(fā)揮了有效的重金屬修復(fù)作用。(3)興安落葉松苗木以莖干為最高富集、以葉片為最低富集的趨勢;林木則是葉片/枝條最高、莖干(木質(zhì)部)最低的趨勢。由此可以推測,在興安落葉松幼苗期,由于植株矮小,物質(zhì)運(yùn)輸路程較短,重金屬隨著水分養(yǎng)分從根部向地上部分、向運(yùn)輸末端轉(zhuǎn)移的力量較弱,因此,較多的重金屬富集在莖干之中;植株生長到大樹階段,由于植株高大,需要強(qiáng)烈的力量才能將水分養(yǎng)分向上、向末端運(yùn)輸,因此可以將更多的重金屬上枝條、葉片部位搬運(yùn)。苗木與林木對于5種重金屬元素的轉(zhuǎn)運(yùn)能力有所不同。從元素種類上看,大部分情況下,苗木與林木的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)相差不明顯,其中僅對于Ni和Pb的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)差異較大,在對于同一元素的轉(zhuǎn)運(yùn)能力對比上看,苗木與林木不同器官對于重金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)趨勢大致是相反的,由于苗木植株較小,向上運(yùn)輸?shù)哪芰^弱,因此,大量表現(xiàn)為莖干、枝條的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)較高,而林木由于植株高大,存在著強(qiáng)烈的向上運(yùn)輸?shù)牧α?從而也表現(xiàn)出對重金屬強(qiáng)烈的轉(zhuǎn)運(yùn)作用,即:葉片、枝條的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)往往要高于莖干。(4)紅松(Pinus koraiensis)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、興安落葉松(L.gmelinii)與水曲柳(Fraxinus mandschurica)苗木對于Zn元素都表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附能力,其次是Cu元素,對其余三種元素的吸附能力相對前兩者較低。從栽植年限對于吸附能力的影響上看,紅松、樟子松、興安落葉松均表現(xiàn)出對于Zn與Cu隨著時(shí)間而增加的吸附能力,對于其余三種元素增加程度不明顯;水曲柳則隨著年限的增加,吸附能力呈現(xiàn)下降的趨勢。實(shí)驗(yàn)可以證明,紅松、樟子松、興安落葉松可以作為較好的重金屬Zn與Cu的吸附樹種,同時(shí)對于Ni、Pb和Cr的穩(wěn)定的吸附能力,可以通過持續(xù)增加的生物量,獲得逐年增加的吸附效果。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X53

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2786943