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矿山废弃地不仅占用大量土地,而且还是严重的污染源,因此矿山废弃地的生态恢复己成为一项紧迫而重要的研究课题。本研究以广西平乐、荔浦、八一三锰矿区为基地,测试、分析了废弃地土壤的肥力状况、重金属污染状况,主要优势植物中重金属含量,找出限制锰矿废弃地生态恢复的不利因素,初步筛选出适合废弃地植被恢复的耐性植物和具超富集特性的植物,并进行了室内栽培试验探讨其耐性和富集特征。研究结论如下:1.三矿区废弃地土壤均呈弱酸性(pH 5.03-6.33),电导率非常低。肥力状况为:平乐和八一矿区土壤TN属于较差等级,荔浦矿区勉强达到尚可等级。平乐矿区土壤有机质属于尚可等级,荔浦、八一矿区达到优良等级。三矿区土壤TP含量很低,可能已成为植物生长的限制因子。2.三矿区土壤中6种重金属含量范围为Mn 850.3~17839.7 mg·kg-1,Pb 113.09~289.04 mg·kg-1,Zn 87.75~199.64 mg·kg-1,Cu 36.19~90.69 mg·kg-1,Cr 99.09~464.87 mg·kg-1,Cd 4.29~46.50 mg·kg-1,均远远高于广西土壤背景值和全国背景值。其中Mn、Pb、Cd分别是广西土壤背景值的4.93~103.4倍,6.0~15.4倍,69.5~753.6倍。按中国土壤环境质量标准(GB15618-1995 pH<6.5),Pb、Zn、Cu的含量在二级标准范围内,平乐、荔浦矿区的Cr超过污染警戒值,三矿区的Cd均超过三级标准。Mn含量也超过170~1200 mg·kg-1适中标准的上限值,可能成为三矿区土壤重金属污染元素。3.本文使用污染指数、地累积指数、潜在生态危害指数对锰矿废弃地土壤重金属污染状况进行评价。从单因子污染指数看,Pb、Zn、Cu未对三矿区造成污染,Cr为轻微污染,Cd为严重污染。地累积指数表明6种重金属元素的污染等级分别为:中-强-强的Pb污染;轻-中的Zn、Cu污染;轻-中-强的Cr污染;极强的Cd污染;强-极强的Mn污染。潜在生态危害指数反映出:Pb为轻微-中等生态风险程度;Zn、Cu、Cr为轻微生态风险;Cd为极强的生态风险。从P综和RI来看,三矿区综合污染等级和总潜在生态风险程度均达到了重污染等级和很强总风险程度。三种评价方法对锰矿区土壤重金属污染总体趋势反映一致,也存在差异。4.三矿区共记录到主要优势植物27科49属53种,其中平乐矿区23科,42种;荔浦矿区24科,47种;八一矿区21科,35种。平乐矿区植被覆盖率30%左右,荔浦矿区达到90%以上,八一锰矿的思荣矿区约80%,凤凰矿区不到30%。对主要优势植物测试、分析得出:白茅(Imperata cylindrica)、马唐(Digitaria sanguinalis)、飞蓬(Erigeron acer)、苍耳(Xanthium sibiricum)、耳草(Hedyotis auricularia)和芒萁(Dicranopteris linearis)可作为锰矿废弃地生态恢复的先锋植物;地瓜榕(Ficus tikoua)是矿渣、尾矿坝良好的恢复植物;商陆(Phytolacca acinosa)是锰污染土壤理想的修复植物;山茶科木荷(Schima superba)叶锰含量高达9975.6 mg?kg-1,且生物富集系数和转移系数分别为0.96和13.5,可能是一种潜在的Mn超富集植物。5.在室内沙培条件下,当Mn供应水平为60 mmol·L-1时,木荷生长正常; 80 mmol·L-1 Mn处理45 d时,木荷老叶出现枯斑,仍有新叶萌发;150 mmol·L-1、200 mmol·L-1处理60 d时,木荷出现明显中毒症状。随着Mn供应水平增加,木荷根、茎、叶的生物量均呈下降趋势。木荷叶、茎和根Mn的吸收量逐渐增加,叶、茎Mn含量和累积量在Mn处理浓度为150 mmol·L-1时达到最高值,然后下降;在Mn供应水平为40 mmol·L-1 (7.91 g·L-1)以上时,木荷地上部位(叶、茎) Mn含量均超过10000 mg·kg-1,达到Mn超富集植物的临界标准。6.根据以上研究结果及广西本地地理地貌特征、气候特点和区域植被情况,建议锰矿废弃地的恢复措施如下:①对采空区采用土壤整治法;②对尾矿坝、洗矿池和选矿区进行表土覆盖;③对有土壤层的废弃地采取添加营养物质、施加石灰、有机肥料等进行基质改良。建议的植被配置模式:平乐矿区构建上层马尾松+木荷混交林,下层白茅、飞蓬、马唐、耳草、芒萁的草-乔结合林业恢复模式;荔浦矿区构建上层分别为桂花、毛竹单一种植,下层商陆、耳草、飞蓬、苍耳的植被模式;八一矿区采取上层速生桉树,下层芒萁、商陆的配置模式。对三锰矿区尾矿坝、洗矿池、选矿区等重污染区,采取种植白茅、飞蓬、马唐、耳草、地瓜榕等耐性草本植物。八一矿区也可因地制宜考虑作为建筑用地或修建休闲娱乐区。对锰矿废弃地生态系统是否成功恢复可从生物多样性、植被结构、生态过程三方面进行评价。