铜矿废弃地生态修复过程中植物的保育效应及机理研究

铜矿废弃地的生态修复是有效降低矿区面临的生态风险，实现地区经济、社会、环境协调发展的重要措施。利用植物的保育效应促进群落重建，实现生态系统结构和功能的恢复是生态修复领域的重要发展趋势。本项目采用野外随机区组实验与室内受控实验相结合的方法，研究铜胁迫条件下海州香薷（Elsholtzia splendens Nakai）对目标植物限制性生态因子的调节作用，以及对幼苗定植和初期演替规律的影响；通过根箱实验、同位素示踪等方法研究海州香薷对铜的富集、区室化、赋存形态的影响，菌根对养分的再分配作用和抗氧化系统的激活作用；试图阐明海州香薷冠层对目标植物的物理庇护机理和植物根系之间的相互作用机理，分析铜胁迫水平、植物多样性、优势度等因素对保育效应的影响，揭示植物间的正相互作用促进铜矿废弃地生态修复的驱动机理，丰富生态修复的理论和方法体系，为实现矿区的可持续发展提供示范和科学依据。

本项目自立项以来严格按照申请书拟定的研究内容开展工作，主要包括（1）铜矿废弃地生态修复过程中的保育效应研究；（2）铜矿废弃地生态修复过程中的保育机理研究。随机选取了4个铜浓度梯度，开展了样方实验。以海州香薷为保育植物，鸭跖草为目标植物，设鸭跖草单独生长和与海洲香薷共生两个处理，每个样方包括4对处理。研究发现，两种植物间的相互作用与铜浓度水平和评价方法有关。铜浓度较低时与海州香薷伴生会降低单株鸭跖草的生物量，两者存在一定的竞急关系，但铜浓度较高时呈现明显的互惠关系。单位面积鸭跖草的总生物量均与海州香薷共生时较高，且铜浓度越高越显著。结果表明，在胁迫水平较高时两种植物间确实存在保育作用。在保育机理方面，海州香薷显著提高了鸭跖草根际的土壤呼吸、酶活性和活性有机质，对土壤微生物量、细菌群落多样性等影响不明显。另外，海州香薷对土壤理化性质也有一定改善作用，增加了土壤有机质，降低了铜浓度，并减少了鸭跖草对铜、锌的积累量，但土壤温湿度变化不大。.根箱实验的目的是评价丛枝菌根真菌（AMF）在保育过程中的作用。该实验以海州香薷、茵陈蒿为保育植物，狗尾草为目标植物。但由于植物生长情况不理想，未能获得有意义的数据。为此，补充了铜胁迫下来源对AMF功能的影响等研究内容。人工构建了5种Glomus属AMF组成的群落，研究了不同来源的AMF对玉米生理、生长的影响。研究发现，铜胁迫显著降低了AMF的孢子丰富度，并改变了其群落组成。来源于铜污染环境以Rhizophagus intraradices 和 Glomus etunicatum为优势种的AMF群落在铜胁迫下对玉米更有益，主要表现在促进了植物根部的生长，增加了生物量，同时对叶绿素含量、脂质过氧化程度存在显著的缓解作用。研究结果表明，来源于铜胁迫的AMF在胁迫环境下对宿主的促生作用更强，同时也有助于更好地理解AMF适应于特定植物与土壤环境的机制。.本项目的研究成果撰写了7篇论文，目前有1篇已发表，两篇已被中文核心期刊接受，另有4篇投到SCI期刊，2篇正在修改，其他2篇正在审稿当中。项目组邀请了美国北卡大学胡水金教授来本学院讲学，培养了4名研究生，其中1人已顺利毕业。