CN105478456A

CN105478456A - 一种菱镁矿区生态恢复和植被重建的方法

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Publication number: CN105478456A
Application number: CN201410483876.6A
Authority: CN
Inventors: 贾春云; 方英; 台培东; 李晓军; 张海荣
Original assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Current assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2016-04-13

Abstract

本发明涉及菱镁矿区镁污染荒地重建技术，具体地说是一种菱镁矿区生态恢复和植被重建的方法。将芒麦草种植于镁污染的土壤中，通过根系对污染土壤中镁进行吸收利用，进而使镁污染的土壤得以修复。本发明是采用培养盆对芒麦草进行播种和生长实验，本发明方法可应用于小型的室外和室内模拟试验，简单、方便，能控制环境条件，使研究成为可能。环境条件可控。本发明方法能够提供不同温度、不同光照条件、不同湿度、植物可在不同时间生长等条件。还可使用于不同种类、不同浓度污染物、不同植物品种对污染物吸收、积累和迁移的机理研究。本发明所用的培养盆采用不透明塑料材料，可防止污染物对周围环境造成污染。本发明方法操作方便，可清晰观察植物生长过程分蘖及受害状况。可根据生长状况随时采集样品，进行分析测定和研究。

Description

一种菱镁矿区生态恢复和植被重建的方法

技术领域

本发明涉及菱镁矿区镁污染荒地重建技术，具体地说是一种菱镁矿区生态恢复和植被重建的方法。

背景技术

我国的菱镁矿资源储量、开采、加工及出口均居世界首位，主要集中在辽宁省海城和大石桥一带。随着人们对菱镁矿产资源的开发利用强度提高、规模扩大，引发了一系列的环境问题，对当地的生态环境质量和经济可持续发展带来一定的负面影响。据不完全统计，在辽宁省菱镁矿产资源集中开发地区，矿渣累计堆放量已达到近3亿m³，占用土地5100hm²，其中破坏土地约100hm²，而土地复垦利用率仅为9％，利用面积450hm²。矿区周围的土壤表层常见坚硬而紧实的结皮，造成种子萌发和幼苗破土困难，草本植物种类显著减少，受污染严重区域草本植物几乎不能生存，仅有少量灌木和松树幼树存活。

大面积耕地被迫撂荒，加剧了矿区的人地矛盾，成为区域社会经济发展的制约因素。因此，在菱镁矿资源开发集中地区开展镁污染土壤治理和植被生态恢复技术研究，对于提高矿区环境质量，缓解矿区土地退化趋势，将矿区由生态破坏区转变为具有生态补偿功能的生态岛具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种菱镁矿区生态恢复和植被重建的方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种菱镁矿区生态恢复和植被重建的方法,将芒麦草种植于镁污染的土壤中，通过根系对污染土壤中镁进行吸收利用，进而使镁污染的土壤得以修复。

将所述的芒麦草(学名：Hordeumjubatum)，为禾本科大麦属下的一个植物种，多年生草本植物，民间又称狐尾草。

所述芒麦草种植前经播种，所述播种是先将芒麦草种子经2％H₂O₂消毒10min后，用去离子水冲洗，均匀播种在含有蛭石的盆中，置于人工气候箱培养(湿度50％，温度25℃/20℃，光周16h/8h，光照200μmol·s^-1·m^-2)，播种后以Hoagland营养液浇灌，遮光并保持湿润，培养4周，苗长出后待移栽。

所述苗长出后移栽至污染土壤中，在光照温室内培养，光周为16h/8h，室温为25℃。

所述待处理污染土壤中镁污染量小于20％采用直接播种方式，每年4-5月进行播种芒麦草，生长初期土壤水分保持在田间持水量的60％-80％。出苗后无需浇水，在自然环境下可生长繁殖。

所述的芒麦草(学名：Hordeumjubatum)，该植物生态适应性广，抗逆性强，在形成结皮的土壤上仍能形成植被盖度较高的群落。为禾本科大麦属下的一个植物种，多年生草本植物，民间又称狐尾草。

经考察，因其营养含量和口感较好,牛、羊、马均采食。天然生长条件下的芒麦草产草量高(14000kg/hm²)，抗寒、耐湿、且抗病力较强，在东北寒冷潮湿气候区生长旺盛、分蘖力强、产草量高、种籽成熟良好，越冬正常。在pH为6.4—9.5的壤土或者粘性土壤上，芒麦草都具有较高的生物量产量。在受干扰地区和高盐区，芒麦草经常作为一种先锋植物出现。作为一种野生观赏草，它的适应性比较强，引种容易成活，成活后无需浇水。实验结果表明芒麦草对金属镁有较高的耐性，并且在菱镁矿区具有独特的适应性。因此将其用作菱镁矿区高镁环境造成的撂荒地进行植被恢复重建以修复其生态景观是可行的。

本发明所具有的优点：

本发明是采用培养盆对芒麦草进行播种和生长实验，本发明方法可应用于小型的室外和室内模拟试验，简单、方便，能控制环境条件，使研究成为可能。环境条件可控。本发明方法能够提供不同温度、不同光照条件、不同湿度、植物可在不同时间生长等条件。还可使用于不同种类、不同浓度污染物、不同植物品种对污染物吸收、积累和迁移的机理研究。本发明所用的培养盆采用不透明塑料材料，可防止污染物对周围环境造成污染。本发明方法操作方便，可清晰观察植物生长过程分蘖及受害状况。可根据生长状况随时采集样品，进行分析测定和研究。

本发明采用的芒麦草抗寒、耐湿、且抗病力强，在东北寒冷潮湿气候区生长旺盛、分蘖力强。在pH6.4-9.5的壤土或者粘性土上，芒麦草都具有较高的产量。在受干扰地区和高盐区，芒麦草经常作为一种先锋植物出现。芒麦草是马、牛、羊等草食牲畜的优质饲草。将芒麦草用作菱镁矿区镁污染造成的撂荒地进行植被重建以修复其生态景观是可行的。

本发明采用的芒麦草的株型优美，颜色由营养期的绿色渐变为生长期的黄色，成熟时变为黄红色，景观效果非常好。芒麦草经常做成干花产品，并且被用于各种工艺项目。本发明利用种植芒麦草不仅可以恢复重建菱镁矿区镁污染撂荒地，同时还可获得更好的生态、社会和经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例中不同镁浓度处理条件下芒麦草植物组织中镁含量对比图。

图2为本发明实施例中不同镁浓度处理条件下单株生物量的比较图。

图3为本发明实施例中不同镁浓度处理条件下株高的比较图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

实验地点设在中国科学院沈阳生态站内，采用盆栽模拟镁污染土壤的方法，土壤采集于本实验站。所述土壤理化性质：pH为6.8，有机质为2.64％，全碳含量为17.8g/kg，全氮含量为1.1g/kg，全磷为0.35g/kg。采集的土壤放于室内自然风干，一周后用研钵磨细，使其全部过2mm筛，备用。

芒麦草采用播种方式。所述芒麦草种子购于厦门爱垦园艺有限公司。种子经2％H₂O₂消毒10min后，用去离子水冲洗，均匀播种在装有蛭石的盆中，置于人工气候箱培养(湿度50％，温度25℃/20℃，光周16h/8h，光照200μmol·s-1·m-2)。播种后以Hoagland营养液浇灌，遮光并保持湿润，培养4周。苗长出后待移栽。

备用土壤称重1500g装入盆中作为对照，另称1425g，在盆内土壤表面投加菱镁矿粉75g，使其形成镁污染程度5％的土壤。所述菱镁矿粉尘主要成分为轻烧氧化镁，过100目筛，由辽宁省镁资源管理办公室提供。投加菱镁矿粉后，喷水200ml，此时菱镁矿粉尘初步形成结皮。

选取长势基本一致的芒麦草植株幼苗移栽入盆栽土壤中，每盆定苗30株，放在光照温室内培养，光周为16h/8h，室温为25℃。培养40天后，对芒麦草植物采样，植物鲜重用电子天平称取重量，并测量植株高度，各重复3次，取平均值为实验结果。植物样品90℃电热鼓风干燥箱中杀青20min，于75℃烘干至恒重，用电子天平称取重量，烘干的植物样品用于镁含量分析。

在该镁污染土壤中，芒麦草中镁含量为0.85g/kg，无污染土(对照)中芒麦草中镁含量为0.57g/kg，该实施例芒麦草中镁含量比对照高50％。对照土壤中芒麦草生物量115.21mg，在该镁污染土壤中芒麦草植物生物量(干重)180.83mg，比对照高57％。对照土壤中芒麦草株高为24.21cm,在该镁污染土壤中芒麦草株高为30.10cm,比对照高24％。

实施例2

供试土壤理化性质和育苗方法同实施例1.

备用土壤称重1350g装入盆中，在盆内土壤表面投加菱镁矿粉150g，使其形成镁污染程度10％的土壤。所述菱镁矿粉尘主要成分为轻烧氧化镁，过100目筛，由辽宁省镁资源管理办公室提供。投加菱镁矿粉后，喷水200ml，此时菱镁矿粉尘初步形成结皮。

选取长势基本一致的芒麦草植株幼苗移栽入盆栽土壤中，每盆定苗30株，放在光照温室内培养，光周为16h/8h，室温为25℃。培养40天后，对芒麦草植物采样，植物鲜重用电子天平称取重量，并测量植株高度，各重复3次，取平均值为实验结果。植物样品90℃电热鼓风干燥箱中杀青20min，于75℃烘干至恒重，用电子天平称取重量；烘干的植物样品用于镁含量分析。

无污染土(对照)中芒麦草中镁含量为0.57g/kg，在该镁污染土壤中，芒麦草中镁含量为0.87g/kg，比对照高53％。对照土壤中芒麦草生物量115.21mg，在该镁污染土壤中芒麦草植物生物量(干重)209.83mg，比对照高82％。对照土壤中芒麦草株高为24.21cm,在该镁污染土壤中芒麦草株高为32.04cm,比对照高32％。

实施例3

供试土壤理化性质和育苗方法同实施例1.

备用土壤称重1275g装入盆中，在盆内土壤表面投加菱镁矿粉225g，使其形成镁污染程度15％的土壤。所述菱镁矿粉尘主要成分为轻烧氧化镁，过100目筛，由辽宁省镁资源管理办公室提供。投加菱镁矿粉后，喷水200ml，此时菱镁矿粉尘形成结皮。

无污染土(对照)中芒麦草中镁含量为0.57g/kg，在该镁污染土壤中，芒麦草中镁含量为1.95g/kg，比对照高242％。对照土壤中芒麦草生物量115.21mg，在该镁污染土壤中芒麦草植物生物量(干重)139.63mg，比对照高21％。对照土壤中芒麦草株高为24.21cm,在该镁污染土壤中芒麦草株高为23.90cm,比对照低1％，可以说无显著差异。

实施例4

供试土壤理化性质和育苗方法同实施例1.

备用土壤称重1200g装入盆中，在盆内土壤表面投加菱镁矿粉300g，使其形成镁污染程度20％的土壤。所述菱镁矿粉尘主要成分为轻烧氧化镁，过100目筛，由辽宁省镁资源管理办公室提供。投加菱镁矿粉后，喷水200ml，此时菱镁矿粉尘初步形成结皮。

无污染土(对照)中芒麦草中镁含量为0.57g/kg，在该镁污染土壤中，芒麦草中镁含量为2.24g/kg，比对照高295％。对照土壤中芒麦草生物量115.21mg，在该镁污染土壤中芒麦草植物生物量(干重)79.35mg，比对照少31％。对照土壤中芒麦草株高为24.21cm,在该镁污染土壤中芒麦草株高为18.20cm,比对照低25％。

Claims

1.一种菱镁矿区生态恢复和植被重建的方法,其特征在于:将芒麦草种植于镁污染的土壤中，通过根系对污染土壤中镁进行吸收利用，进而使镁污染的土壤得以修复。

2.按权利要求1所述的菱镁矿区生态恢复和植被重建的方法,其特征在于:将所述的芒麦草(学名：Hordeumjubatum)，为禾本科大麦属下的一个植物种，多年生草本植物，民间又称狐尾草。

3.按权利要求2所述的菱镁矿区生态恢复和植被重建的方法,其特征在于:所述芒麦草种植前经播种，所述播种是先将芒麦草种子经2％H₂O₂消毒10min后，用去离子水冲洗，均匀播种在含有蛭石的盆中，置于人工气候箱培养，播种后以Hoagland营养液浇灌，遮光并保持湿润，培养4周，苗长出后待移栽。

4.按权利要求3所述的菱镁矿区生态恢复和植被重建的方法,其特征在于:所述苗长出后移栽至污染土壤中，在光照温室内培养，光周为16h/8h，室温为25℃。

5.按权利要求1所述的菱镁矿区生态恢复和植被重建的方法,其特征在于:所述待处理污染土壤中镁污染量小于20％采用直接播种方式，每年4-5月进行播种芒麦草，生长初期土壤水分保持在田间持水量的60％-80％。出苗后无需浇水，在自然环境下可生长繁殖。