Page 26 - 《广西植物》2020年第8期

８ 期 周佳佳等: 炼锌废渣－修复植物－凋落物体系的生态化学计量学研究 １ ０ ８ １

Ｃ ∶ Ｎ和 Ｃ ∶ Ｐ 可反映植物生长速率快慢和养分利 互关系ꎬ为类似的金属冶炼废渣堆场生态修复、植
用效率高低( Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０１４)ꎬ叶片 Ｎ ∶ Ｐ 可以 物筛选及养分控制提供理论依据ꎮ
判断植物生长受 Ｎ 或 Ｐ 限制的情况( Ｅｌｓｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ
２００７)ꎮ 土壤作为植物生长所需营养的主要来源ꎬ １ 材料与方法
其全氮、全磷含量可在一定程度上调节植物营养

器官中 Ｃ、Ｎ、Ｐ 的化学计量比( Ｙｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０１１)ꎮ １.１ 研究区概况
植物凋落物作为联系植物与土壤的重要纽带ꎬ其 研究区位于贵州省黔西北威宁县猴场镇群发

养分状况可一定程度上反映土壤的养分供应能力 村 某 土 法 炼 锌 废 渣 堆 场 生 态 修 复 示 范 区
及植物对养分的利用状况ꎮ Ｐａｒｔｏｎ ｅｔ ａｌ.(２００７) 研 (１０４°４３′４５″ Ｅꎬ２６°４１′１４″ Ｎ)ꎬ平均海拔 ２ ２００ ｍꎬ
究表明ꎬ在植物凋落物矿化分解过程中ꎬ当凋落物 年平均气温约 １０ ℃ ꎬ亚热带季风气候带ꎬ年降水
的 Ｃ ∶ Ｎ<４０ 时ꎬ凋落物分解释放净 Ｎꎬ且凋落物的 量约 ８９０ ｍｍꎬ无霜期 １８０ ｄꎮ 课题组于 ２０１２ 年初
Ｃ ∶ Ｎ 和 Ｃ ∶ Ｐ 与其分解速率间呈显著负相关ꎮ 生 在研究区通过工程措施进行废渣场地平整ꎬ并通
态化学计量学研究在国内虽然起步较晚ꎬ但在近 过添加有机改良剂对废渣进行必要的基质改良ꎬ
２０ ａ 取得大量研究成果ꎬ主要集中在自然情况下 同时搭配乔木( 构树、刺槐、柳杉) 和草本( 芦竹)
的森林生态系统、农田生态系统及湿地ꎬ且大部分 构成多元植物群落ꎬ随着废渣植生条件不断改善ꎬ

是研究植物叶片的碳氮磷含量及化学计量特征ꎬ 土荆芥在该系统中自然着生ꎬ截至 ２０１７ 年 １２ 月ꎬ
而对非自然生态系统中土壤－植物－凋落物体系的 各类植物已在该堆场稳定生长 ６ ａꎮ
生态化学计量特征研究较少ꎮ １.２ 研究方法
黔西北土法炼锌活动已有 ３００ 余年历史ꎬ煤 １.２.１ 样品采集 ２０１７ 年 １２ 月初ꎬ在研究区开展
炭作为燃料和还原剂的土法炼锌工艺ꎬ将煤炭和 样品采 集 工 作ꎬ 主 要 采 集 桑 科 的 落 叶 乔 木 构 树
铅锌矿原料混匀装罐ꎬ经过高温煅烧得到粗锌ꎮ (Ｂｒｏｕｓｓｏｎｅｔｉａ ｐａｐｙｒｉｆｅｒａ)、 豆 科 的 落 叶 乔 木 刺 槐
由于冶炼工艺粗放ꎬ每生产 １ ｔ 锌会产生 ３.０ ~ ３.８ ｔ (Ｒｏｂｉｎｉａ ｐｓｅｕｄｏａｃａｃｉａ)、 杉 科 的 常 绿 乔 木 柳 杉

废渣(煤渣 １.０ ｔꎬ矿渣 １.５ ~ ２.０ ｔꎬ罐渣 ０.５ ~ ０.８ ｔ) (Ｃｒｙｐｔｏｍｅｒｉａ ｆｏｒｔｕｎｅｉ)、禾本科的多年生草本植物
( 王 海 峰 等ꎬ ２０００)ꎬ 且 废 渣 中 含 有 大 量 重 金 属 芦竹(Ａｒｕｎｄｏ ｄｏｎａｘ)和藜科黎属土荆芥( Ｄｙｓｐｈａｎｉａ
(Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｄ 等)ꎬ常年随意堆放废渣对周边及 ａｍｂｒｏｓｉｏｉｄｅｓ)ꎮ 根据植物的分布特征将研究区划

下游的生态环境带来严重安全隐患ꎮ 生态修复重 分为 ３ 个 ４０ ｍ × ４０ ｍ 的样方ꎬ在每个样方中分别
建是矿山废弃地环境治理的根本途径ꎬ关于废渣 选取长势相同的 ３ 株土荆芥、芦竹、刺槐、构树和
堆场生态修复系统中废渣生物化学、微生物学特 柳杉ꎬ每个样方中选取 ３ 株长势相当的土荆芥和
性及废渣－植物系统中重金属的迁移转化已有报 芦竹整株拔起ꎬ分别采集植物的根系、茎和叶ꎬ并
道(邢容容等ꎬ２０１８ꎻ Ｌｕｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８ꎬ ２０１９)ꎮ 对 收集植株周边的地表凋落物进行混匀ꎻ在刺槐、构
于废渣－植物－凋落物体系中营养元素的生物地球 树和柳杉的 １ ~ １.５ ｍ 胸径处采集树干ꎬ在树冠不
化学循环的研究较少ꎬ对生境恶劣的金属冶炼废 同方位采集枝和叶ꎬ挖取的根按直径大于 ２ ｍｍ 为
渣堆场上修复植物的养分供求与限制的认识存在 粗根和小于 ２ ｍｍ 为细根分别采集ꎬ收集样方中不

不足ꎮ 此外ꎬ以往的研究较少有涉及恶劣生境中 同植物的凋落物ꎬ将采集的样品用四分法缩分至
废渣－植物－凋落物体系中养分的生态化学计量特 剩 ３００ ｇ 左右ꎮ 废渣样品的采集:采集每种植物下
征ꎮ 因此ꎬ本研究以课题组前期在黔西北威宁县 方对应的表层(０ ~ １０ ｃｍ)废渣样品约 ５００ ｇꎮ 将每
猴场镇开展生态修复 ６ ａ 的某土法炼锌废渣堆场 个样方的植物各组分( 细根、粗根、茎 / 干、枝、叶和
上的五种修复植物为对象ꎬ结合生态化学计量学 凋落物)以及对应的表层废渣带回实验室ꎮ
方法ꎬ系统研究废渣－植物－凋落物体系中 Ｃ、Ｎ、Ｐ １.２.２ 样品制备及分析 将采集的植物样品先用
含量及化学计量特征ꎬ探讨该体系中养分间的相 自来水洗去尘土、去离子水冲洗干净ꎬ晾干后于