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植物管理改善水土流失易发区尾矿土壤生态安全

发布时间:2023-11-14        编辑:陈奕勇

研究背景:金属矿区土壤的生态环境问题是人们关注的热点,尤其是易发生土壤侵蚀的矿区。矿区土壤养分和重金属会在强烈的水土流失作用下迁移、转化,破坏周围生态系统的稳定,影响人类健康。植被重建可有效改善生态脆弱地区的生态环境,然而,植物管理策略对水土流失易发矿区土壤质量和生态安全的影响还不清楚。因此,本研究主要揭示不同植物管理措施下黄土高原区金属矿区土壤团聚体的稳定性及其影响因素;评估土壤团聚体的重金属污染程度和风险,并确定该地的最佳植物管理措施。研究结果可以为水土流失的生态脆弱地区尾矿的环境可持续性提供最佳植物管理建议(图1)。

 

图1  植物管理下尾矿土壤结构稳定性和重金属污染风险

 

研究结果:研究结果发现,植物管理显著提高了土壤团聚体的稳定性,表现在>0.25 mm的大团聚体中土壤有机碳、球囊霉素和芳香碳的含量较高。灌木/草本混交林的土壤重金属污染负荷指数(PLI)和生态风险指数(RI)低于天然草地和人工林(图2)。而且,>0.25 mm的大团聚体中重金属污染风险高于<0.25 mm的微团聚体,这与团聚体中有机碳和球囊霉素含量呈现显著正相关,突出了土壤团聚体中的环境质量与重金属归宿的密切相关性(图3)。总之,对水土流失易发区尾矿进行多样化的植被重建可以通过改善土壤团聚和降低重金属生态风险来增强尾矿土壤生态安全。

 

图2  植物管理下尾矿土壤团聚体中重金属污染负荷和生态风险评价

 

图3  土壤团聚体中重金属污染负荷和生态风险水平的潜在驱动因素

 

以上研究成果以“Enhancing soil ecological security through phytomanagement of tailings in erosion-prone areas”为题发表在国际生态环境领域期刊Journal of Hazardous Materials上,鞠文亮(现清华大学博士研究生)为论文第一作者,杨文超教授和方临川研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(41977031)和陕西省杰出青年自然科学基金项目(2020CFA013)等资助。感谢中国科学院水利部水土保持研究所、贵州大学、清华大学、华中师范大学、中国科学院西北生态环境资源研究院、武汉理工大学等单位研究人员的支持。

 

联系地址:湖北省武汉市武汉理工大学
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