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随着我国社会经济的发展,因煤矿开发活动造成的环境污染和生态破坏问题日益突出。近年来,吉林省加大了煤矿整合力度,然而由于对煤矿废弃地缺乏必要的环境修复措施,使区域内大量土地因重金属污染而弃耕抛荒,严重影响吉林省经济的可持续发展。因此,开展吉林省煤矿废弃地重金属污染评价及生态修复措施研究,具有重要的应用价值和实践意义。本文在资料收集和野外调查的基础上,以黄花草木樨斯列金1号(Melilotussuaveolens)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、白花三叶草(Trifolium repens L.)为研究材料,以吉林省九台市煤矿废弃地为研究区,系统研究了煤矸石废弃地和经简单复土的两类土壤特性、三种豆科植物营养器官中重金属分配规律、废弃地适宜植物以及生态景观等,对研究区废弃地土壤肥力及重金属污染程度进行评价,探讨重金属元素在土壤-植物界面间的再分配关系及重金属元素在植物体内不同部位的分配规律和富集过程;筛选出适宜研究区煤矸石废弃地生态景观重建的技术方法与规划设计思路,旨在为吉林省煤矸石废弃地生态景观的重建工作提供理论依据及实践经验。通过研究得出以下结论:(1)研究区两种土壤中复垦土综合肥力指数属于3级,土壤肥力中等,但水解性氮、有机质含量较低,镉污染极严重;矸石土肥力4级,接近贫瘠土壤,且有机质、水解性氮、有效磷、速效钾含量都很低,重金属镉的污染极强。(2)两种土壤在种植三种豆科植物后,肥力综合指数明显提高,土壤重金属污染减轻,复垦土上紫花苜蓿改良效果最好,污染强度降至中度污染,矸石土上黄花草木樨改良效果最好;污染强度降至轻度污染,综合肥力指数随着种植时间的延长不断提高,污染强度则与其成反比,重金属在土壤-植物界面间随着种植时间的延长逐渐向植物界面转化,建议将紫花苜蓿、黄花草木樨均作为研究区废弃地修复草种,以达到最好的修复效果。(3)植物不同营养器官在不同土壤上对重金属富集转化特征不同。黄花草木樨营养器官富集转换能力在复垦土上为叶>根>茎,在矸石土上为茎>根>叶;紫花苜蓿营养器官富集能力在复垦土上为叶>根、茎,在矸石土上为茎>叶>根。(4)两种植物的营养器官在不同土壤上富集特异性不同,同一重金属在同一植物的不同营养器官的分配规律不同。黄花草木樨根在复垦土上主要对Zn、Pb、Ni元素富集,而在矸石土几乎对五种元素不富集,茎在复垦土上主要富集了Zn、Ni两个元素,在矸石土上主要富集Cu、Zn、Cd、Ni四个元素,叶在复垦土上主要富集Cu、Pb、Cd三个元素,矸石土上主要富集Pb、Ni两个元素;紫花苜蓿的根在复垦土上主要富集Cu、Zn两个元素,矸石土上对五个元素几乎不富集,茎在复垦土上只富集Zn一个元素,在矸石土对五种元素富集富集能力均强,叶在复垦土上主要富集Cu、Pb、Cd、Ni,在矸石土上对五种元素富集能力均强。(5)通过对两种牧草的营养器官茎、叶的富集重金属(Zn、Pb、Cd、Cu、Ni)进行风险分析可知,两种牧草的茎部两年内五种重金属的单项污染指数均小于1.0,重金属富集量未超过食品卫生标准,能作为饲料使用,叶部两年内五种重金属中Cd的单项污染指数均超过1.0,重金属富集量超过食品卫生标准,污染严重,不能作为饲料使用。(6)在对研究区土壤肥力及重金属污染综合研究的基础上,结合研究区畜牧规划进行植物筛选,确定了研究区最佳修复模式,即生态农业综合模式和生态景观模式相结合的生态修复模式。生态农业综合模式以种植玉米、黄花草木樨、紫花苜蓿为主,由此可以形成一个以种植-养殖为生物链的综合基地,而生态景观模式则在研究区现有环境条件下将其分为三部分:一是北部坡度较大的地带种植樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica Litv.)、新疆杨(Populus alba var. pyramidalisBunge)、紫穗槐(Amorpha fruticosa Linn.)、茶条槭(Acer ginnala Maxim)等植物,以起到防风固沙、保持水土的作用;二是厂区部分土地,主要选择了耐贫瘠、美观的乔、灌、草-油松(Pinus tabuliformis Carrière)、银中杨(Populus alba’Berolinensis’ L.)、垂柳(Salix babylonica)、接骨木(Sambucuswilliamsii Hance)、抗寒月季(Sect. Chinenses DC.)、翠菊(Callistephuschiensis)、金盏菊(Calendula officialis)、鸡冠花(Celosia cristata L.)、紫茉莉(Mirabilis jalapa)、蜀葵(Althaea rosea)等进行绿化,以修复土壤重金属污染的同时,美化厂区环境;三是由于D区土地畜牧利用的特殊性,需在其边界设定防护隔离带,在本次研究中选用油松、垂柳、玫瑰(Rosa rugosa)为隔离带主要树种,此三个树种据资料介绍其杀菌效果良好,且树体较大,用于牧区隔离带效果较好。