自然植物群落形成过程中铜尾矿废弃地氮素组分的变化

为探讨自然生态恢复过程中铜尾矿废弃地氮素各组分的变化,采集铜尾矿废弃地不同植物群落下的表尾矿样品经室内自然风干、研磨、过筛,用2mol/LKCl提取后进行无机氮各组分含量分析,有机氮各组分含量分析采用Bremner法。结果表明,样品中总氮含量为40.9-1366.1mg/kg,其中总无机氮含量为1.7-8.8mg/kg,占总氮的0.5%-4.3%;酸解氮含量为20.8-361.4mg/kg,占总氮的20.3%-51.9%;酸未解氮含量为20.1-1004.7mg/kg,占总氮的48.1%-79.7%。不同植物群落下尾矿中无机氮、有机氮各组分含量存在较大差异。在无机氮中,铵态氮、硝态氮和亚硝态氮含量为1.7-3.0mg/kg、未检出-5.8mg/kg和0.019-0.038mg/kg,所占总氮比例为0.2%-4.2%、0-1.8%和0.003%-0.057%。随着生态系统从裸地→隐花植物结皮→维管植物群落发展,表层尾矿中总无机氮含量逐渐增加,表现为尾矿裸地隐花植物结皮维管植物群落;但对维管植物群落而言,随着植物群落发育时间的增加,表层尾矿中无机氮占总氮的比例逐渐降低。数据分析表明:处于演替初期的裸地、隐花植物结皮生长处的尾矿中铵态氮为有效态氮的主要存在形式,而维管植物群落下尾矿中硝态氮为有效氮的主要形态,占无机氮总量60.0%以上。随着植物群落从裸地、隐花植物结皮向维管植物群落的发展,以及维管植物群落发育时间的延长,表层尾矿中酸解氮和酸未解氮含量逐渐积累。在酸解氮中,氨基酸氮、氨态氮、氨基糖态氮和未知氮含量变化范围分别为4.7-95.7mg/kg、5.8-37.3mg/kg、8.2-38.8mg/kg和2.1-194.6mg/kg,占总氮比例分别为7.2%-11.9%、2.8%-14.1%、2.5%-20.1%和3.4%-19.7%。除杨山冲裸地外,有机氮以酸未解氮为主,同时随着尾矿废弃地弃置时间的延长及植物群落的演替,酸未解氮所占总氮比例有所提高,酸解氮所占比例则呈递减趋势。目前尾矿中有机质和总氮含量仍处于较低的水平,养分的形成、积累尚处于初期阶段,尾矿中氮素的积累过程主要表现为有机氮(尤其是酸未解氮)的积累过程。     

鸡粪改良铜尾矿对3种豆科植物生长及基质微生物量和酶活性的影响

基质改良和耐性植物种选择是重金属矿业废弃地人工生态恢复的关键。通过室内盆栽试验研究不同比例腐熟鸡粪改良铜尾矿后对3种豆科植物决明(Cassia tora)、田菁(Sesbania cannabina)、菽麻(Crotalaria juncea)生长和尾矿基质中土壤微生物量C、N及过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶和脱氢酶活性的影响。结果表明:添加鸡粪改良处理后3种植物茎叶生物量、根系生物量和体内总磷含量均有提高,植物体内总氮含量则只有菽麻明显增加。添加鸡粪可提高尾矿基质中微生物量C以及脲酶和脱氢酶活性,其中菽麻生长的尾矿基质中微生物量C含量增加最显著。尾矿基质中微生物量C与基质中总氮、有效磷呈显著正相关,菽麻生长的尾矿基质中微生物量C与基质中有效态Cu、Zn呈显著负相关。田菁、菽麻生长的尾矿基质中脲酶、脱氢酶与基质中总氮、有效磷呈显著正相关,决明、菽麻生长的尾矿基质中脱氢酶与基质中微生物量C呈显著正相关,决明生长的尾矿基质中脲酶、脱氢酶与基质中有效态Zn呈显著负相关。综合分析表明,铜尾矿∶鸡粪=250∶1的处理方式可作为鸡粪改良铜尾矿基质较好的一种比例模式,该处理方式下菽麻可作为铜尾矿生态修复优选植物种。