|
煤矸石堆场自然恢复过程中植物根际养分研究
|
Abstract:
为探究煤矸石堆场自然恢复不同植物根际养分特征,本研究通过对堆场的八种植物根际煤矸石理化性质、有机碳及有效养分含量进行分析,明确不同植物对根际煤矸石养分特征的影响。结果表明:灯芯草(Juncus effusus)、酸模(Rumex acetosa)及苏门百酒(Erigeron sumatrensis)根际矸石pH较对照(CK)分别提高了3.43、3.86、3.18个单位,而类芦(Neyraudia reynaudiana)和酸模根际煤矸石的EC值较低;酸模根际煤矸石中有效磷、速效钾及有机碳含量明显高于其它植物,而辣蓼根际碱解氮含量最高。另外,除酸模外,辣蓼也能显著提高有效磷、速效钾及有机碳含量。综上,酸模和辣蓼在提高煤矸石的养分方面均具有较好的效果,二者均有助于促进矿区生态系统的恢复。因此,贵州煤矸石矿区植被恢复可优先选用酸模和辣蓼。
To explore the nutrient characteristics of the rhizosphere of spontaneous recovery plants in coal gangue dumps, the study analyzed the physicochemical properties, organic carbon, and available nutrient content of the rhizosphere coal gangue of eight plant species, clarifying the impact of different plants on the nutrient characteristics of the rhizosphere coal gangue. The results indicated that the rhizosphere pH of Juncus effusus, Rumex acetosa, and Erigeron sumatrensis increased by 3.43, 3.86, and 3.18 units, respectively, while the EC values of Neyraudia reynaudiana and Rumex acetosa rhizosphere gangue were lower. The content of available phosphorus, available potassium, and organic carbon in the rhizosphere of Rumex acetosa were significantly higher than in other plants, while the content of alkali-hydrolyzable nitrogen in the rhizosphere of Polygonum hydropiper was the highest. Additionally, apart from Rumex acetosa, Polygonum hydropiper can also significantly increase the content of available phosphorus, available potassium, and organic carbon. In summary, both Rumex acetosa and Polygonum hydropiper had good effects in improving the nutrient content of coal gangue, and both were helpful in promoting the restoration of the ecosystem in mining areas. Therefore, in the vegetation restoration of the coal gangue mining areas in Guizhou, Rumex acetosa and Polygonum hydropiper should be given priority consideration.
[1] | 张博超, 童辉, 龙雪颖, 等. 煤矸石固废高值化利用研究现状与进展[J/OL]. 洁净煤技术, 2024: 1-15. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3676.td.20230524.1257.002.html, 2025-02-23. |
[2] | 王小军. 我国矿区煤矸石处置研究及其应用[J]. 采矿技术, 2024, 24(3): 308-312. |
[3] | 崔昕茹, 霍雪萍, 周炳杰, 等. 我国煤矸石空间分布特征与分级分质利用路径[J/OL]. 环境科学, 2024: 1-14. https://doi.org/10.13227/j.hjkx.202401269, 2025-02-23. |
[4] | 竹涛, 武新娟, 邢成, 等. 煤矸石资源化利用现状与进展[J]. 煤炭科学技术, 2024, 52(1): 380-390. |
[5] | 张衎, 王成楠, 王彪, 等. 生态文明背景下江西绿色矿山建设现状及思考[J]. 赣南师范大学学报, 2024, 45(6): 123-128. |
[6] | Chen, J., Jiskani, I.M. and Li, G. (2023) Ecological Restoration of Coalmine-Degraded Lands: Influence of Plant Species and Revegetation on Soil Development. Sustainability, 15, Article 13772. https://doi.org/10.3390/su151813772 |
[7] | 张进德, 郗富瑞. 我国废弃矿山生态修复研究[J]. 生态学报, 2020, 40(21): 7921-7930. |
[8] | 赵云峰, 张涛, 田志君, 等. 矿区周边重金属污染土壤植物修复技术研究进展[J]. 城市地质, 2020, 15(1): 22-33. |
[9] | 王颖哲. 安太堡矿区不同植被恢复模式对土壤活性有机碳的影响[D]: [硕士学位论文]. 北京: 中国地质大学, 2015. |
[10] | 王从彦, 向继刚, 杜道林. 2种入侵植物对根际土壤微生物种群及代谢的影响[J]. 生态环境学报, 2012, 21(7): 1247-1251. |
[11] | 杨修, 高林. 德兴铜矿矿山废弃地植被恢复与重建研究[J]. 生态学报, 2001, 21(11): 1932-1940. |
[12] | 郭燕. 露天煤矿废弃地植被恢复过程中土壤理化性质及物种多样性特征[J]. 林业科技, 2012, 37(5): 51-54. |
[13] | 鲍士旦. 土壤农业分析[M]. 第3版. 北京: 中国农业出版社, 2000. |
[14] | Stefanowicz, A.M., Kapusta, P., Stanek, M., Rożek, K., Rola, K. and Zubek, S. (2023) Herbaceous Plant Species and Their Combinations Positively Affect Soil Microorganisms and Processes and Modify Soil Physicochemical Properties in a Mesocosm Experiment. Forest Ecology and Management, 532, Article 120826. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2023.120826 |
[15] | 毛凌晨, 叶华. 氧化还原电位对土壤中重金属环境行为的影响研究进展[J]. 环境科学研究, 2018, 31(10): 1669-1676. |
[16] | 王明霞, 周志峰. 植物根系分泌物在植物中的作用[J]. 安徽农业科学, 2012, 40(11): 6357-6359. |
[17] | 刘芷宇. 根际动态及其效应的研究[J]. 世界农业, 1987(8): 39-41. |
[18] | 张建锋, 宋玉民, 邢尚军, 等. 盐碱地改良利用与造林技术[J]. 东北林业大学学报, 2002, 30(6): 124-129. |
[19] | 孟繁昊, 王聪, 徐寿军. 盐胁迫对植物的影响及植物耐盐机理研究进展[J]. 内蒙古民族大学学报(自然科学版), 2014, 29(3): 315-318. |
[20] | 林治安, 赵秉强, 袁亮, 等. 长期定位施肥对土壤养分与作物产量的影响[J]. 中国农业科学, 2009, 42(8): 2809-2819. |
[21] | 臧华栋, 钱欣, 杨学超, 等. 作物根际沉积氮研究进展[J]. 中国农业科技导报, 2014, 16(4): 120-126. |
[22] | 卿悦. 矿山生态型水蓼氮素吸收特性研究[D]: [硕士学位论文]. 雅安: 四川农业大学, 2019. |
[23] | 石文静. 土壤有机磷的研究进展[J]. 安徽农业科学, 2014, 42(33): 11697-11701+11703. |
[24] | 王振月, 李瑞明, 王宗权, 等. 土壤养分与毛脉酸模根中生物活性成分含量之间的相关性研究[J]. 中国中药杂志, 2007, 32(19): 1984-1987. |
[25] | 高志亮. 外来植物苏门白酒草和水花生入侵对土壤碳氮过程的影响[D]: [硕士学位论文]. 南京: 南京农业大学, 2011. |
[26] | 蔺俞月. 磷富集植物水蓼根际微生物群落结构与功能特征[D]: [硕士学位论文]. 雅安: 四川农业大学, 2024. |
[27] | 赵同谦, 赵阳, 贺玉晓, 等. 不同植被恢复类型对矿山废弃地土壤理化性质的影响——以焦作缝山公园为例[J]. 河南理工大学学报(自然科学版), 2017, 36(4): 60-67. |
[28] | 由乐林, 王子芳, 徐曼, 等. 酒糟灰渣等改良剂对酸性紫色土酸度改良和养分提升的影响[J]. 土壤通报, 2024, 55(6): 1745-1755. |
[29] | 包先明, 崔宏. 退耕还湖后不同植被群落湿地土壤剖面磷素形态分布特征[J]. 土壤, 2019, 51(1): 25-31. |
[30] | 邱柏淞, 宋鑫, 谭智诚, 等. 蚯蚓活动下矿物对凋落物分解及腐殖化的影响[J]. 农业环境科学学报, 2024, 43(9): 2050-2059. |
[31] | 吴鹏, 崔迎春, 赵文君, 等. 喀斯特森林植被自然恢复过程中土壤化学计量特征[J]. 北京林业大学学报, 2019, 41(3): 80-92. |
[32] | 王绍强, 于贵瑞. 生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征[J]. 生态学报, 2008, 28(8): 3937-3947. |
[33] | 曾全超, 李鑫, 董扬红, 等. 黄土高原延河流域不同植被类型下土壤生态化学计量学特征[J]. 自然资源学报, 2016, 31(11): 1881-1891. |
[34] | Zhao, F.Z., Sun, J., Ren, C.J., Kang, D., Deng, J., Han, X.H., et al. (2015) Land Use Change Influences Soil C, N and P Stoichiometry under ‘Grain-to-Green Program’ in China. Scientific Reports, 5, Article No. 10195. https://doi.org/10.1038/srep10195 |
[35] | 王永壮, 陈欣, 史奕. 农田土壤中磷素有效性及影响因素[J]. 应用生态学报, 2013, 24(1): 260-268. |