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。

Changes of nitrogen components in wastelands of copper mine tailings with the formation of natural plant communities