CN101438663B - 尾矿废弃地隐花植物结皮快速定植生长方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种尾矿废弃地隐花植物结皮快速定植生长方法，其特征在于采用海藻酸钠水溶液与牛粪水浸渍液浇湿铜尾矿，然后在铜尾矿中浇接藻种悬浮液，选择适宜的温度与光照、湿度气候条件，浇水，进行培养，促进藻类生长，直至在铜尾矿上产生结皮为止。本发明利用海藻酸钠和牛粪浸渍液改良铜尾矿，能使藻类结皮在铜尾矿上的快速生长定植，有利于保持铜尾矿中水分，改善了生态环境。运用藻类结皮快速定植技术对尾矿库及矿业废弃地进行快速生物治理有着积极意义。
Description
技术领域
本发明属于一种促进藻类结皮在尾矿上的快速生长定植方法，具体是一种尾矿废弃地隐花植物结皮快速定植生长方法。
背景技术
我国对生物结皮的研究开始于20世纪80年代中后期。2000年以后，随着人们对沙漠生态环境，特别是对沙尘暴问题的关注，沙漠生物结皮的研究进入快速发展时期，并初步形成了四大研究群体。其中，中国科学院寒区旱区环境工程研究所重点在沙坡头研究站进行了沙漠生物结皮水文特征及其对固沙植物的影响等研究；中国科学院水生生物研究所的研究重点是沙漠藻类结皮组成及其生物结皮胶结机理和微结构特征等；中国科学院新疆生态与地理研究所在古尔班通古特沙漠较***地研究了生物结皮的种类组成、分布特征及其环境特征等；内蒙古大学的研究重点是苔藓结皮特征。从国内目前的研究现状看，研究者紧密结合专业优势和地域特点，全方位地对沙漠生物结皮进行研究，并取得了明显的结果，使人们对沙漠生物结皮生态功能的认识有了明显的提高。总的来说我国沙漠生物结皮研究的主要内容包括：结皮的生物组成；结构与发育特性；结皮物理化学特性和酶活性；结皮生态作用；干扰对沙漠生物结皮的影响；结皮生物代谢产物及其作用等方面。
安徽铜陵是我国重要的铜矿开采和冶炼基地，它为人类提供大量金属铜的同时，留下了对当地居民和动植物有害的固体废弃物——尾矿(tailings)。目前在铜陵市有大小面积不等的尾矿库(场)累计36处，其中面积较大、停用的尾矿库有五公里尾矿场、黑沙河尾矿场、铜官山尾矿库、凤凰山尾矿库、狮子山尾矿库，占地总面积达280hm2。尾矿长期堆置不仅占用了大量的土地，也破坏了景观环境，对周围的生态***产生严重的影响。同时因其粒径较小，产生严重的“尾沙风暴”，对周边地区带来严重的环境污染，居民为此叫苦不迭，因此尾矿废弃地的治理引起各部门及有关专家的重视。目前关于尾矿废弃地治理措施主要有三种：物理法、化学法和植被法。物理法和化学法的优点是快速，但投入大而且并不能改变原有的景观。植被重建(复垦)是尾矿废弃地治理最好方式之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种促尾矿废弃地隐花植物结皮快速定植生长方法，利用海藻酸钠和牛粪浸渍液改良铜尾矿，能使藻类结皮在铜尾矿上的快速生长定植，有利于保持铜尾矿中水分，改善了生态环境。运用藻类结皮快速定植技术对尾矿库及矿业废弃地进行快速生物治理有着积极意义。
本发明的技术方案如下：
尾矿废弃地隐花植物结皮快速定植生长方法，其特征在于采用海藻酸钠水溶液与牛粪水浸渍液浇湿铜尾矿，然后在铜尾矿中浇接藻种悬浮液，选择适宜的温度与光照、湿度气候条件，浇水，进行培养，促进藻类生长，直至在铜尾矿上产生结皮为止。
所述的尾矿废弃地隐花植物结皮快速定植生长方法，其特征在于所述的海藻酸钠∶干牛粪∶铜尾矿的重量比例为0.10-0.5∶2-3∶500，所述的海藻酸钠水溶液与牛粪水浸渍液中的水分总量以浇湿铜尾矿为度。
所述的尾矿废弃地隐花植物结皮快速定植生长方法，其特征在于所述的光照培养条件：温度28℃、光照、空气湿度75％，每两天浇水一次，总共培养两个月，直至产生结皮。
所述的尾矿废弃地隐花植物结皮快速定植生长方法，其特征在于所述的接藻种悬浮液的接藻种量为多少5-10％。
通过大量的室内实验证明，本发明的工艺条件，能促进藻类结皮在铜尾矿上的快速生长定植，有利于保持铜尾矿中水分，改善了生态环境。
附图说明
图1为本发明的工艺技术流程图(室内实验工艺)。
图2为不同改良方案方法的结皮单位面积叶绿素含量。
图3为不同改良方案方法的结皮烧失量。
图4为不同改良方案方法的结皮厚度。
图5为不同改良方案方法的结皮滴穿用水量(结皮抗水侵蚀)。
图6为不同改良方案方法的尾矿土中的微生物量碳。
图7为不同改良方案方法的尾矿土中的微生物量氮。
图8为不同改良方案方法的尾矿土的脱氢酶活性。
图9为不同改良方案方法的尾矿土的过氧化氢酶活性。
图10为不同改良方案方法的尾矿土的碱性磷酸酶活性。
图11为不同改良方案方法的尾矿土的尿酶活性。
图12为不同改良方案方法的尾矿土的呼吸作用。
图13为不同改良方案方法的尾矿土的呼吸熵。
图14为不同改良方案方法的尾矿土的烧失量。
图15为不同改良方案方法的尾矿土的总氮含量。
具体实施方式
本实施例用尾矿采自安徽铜陵市的狮子山镇扬山冲铜尾矿库，本实施例技术方案参照图1。
实验结果表明：
1、海藻酸钠和牛粪浸渍液都能快速的促进藻类结皮的形成和生长。
①结皮的单位面积的叶绿素总量与结皮的生物量有一定的线性关系，结皮的单位面积的叶绿素总量越大说明结皮的生物量越大，结皮生长越快。各浓度梯度海藻酸钠和牛粪浸渍液改良的结皮单位面积叶绿素总量明显高于对照，如表2(见图2)。
表2不同时期结皮单位面积叶绿素总量(chl·ug·cm-2)(见图2)
在第30天时ii、iii、iv、v、vi、vii、viii改良的单位面积叶绿素含量分别是对照的12.7，15.7，25.6，36.22681，36.7，44.3，37.3倍；在第45天时ii、iii、iv、v、vi、vii、viii改良的单位面积叶绿素含量分别是对照的5.0，5.2，11.5，14.8，17.8，16.4，15.3倍；在第60天时ii、iii、iv、v、vi、vii、viii改良的单位面积叶绿素含量分别是对照的2.4，7.1，7.4，14.4，14.4，15.3，6.8倍。所以，从结皮单位面积叶绿素总量上可得海藻酸钠和牛粪浸渍液改良能显著促进结皮生长。
②在不同改良方案结皮的烧失量与结皮的生物量有一定的线性关系，结皮烧失量越大说明结皮的生物量越大，结皮生长越快。各浓度梯度海藻酸钠和牛粪浸渍液改良的结皮烧失量显著高于对照，如表3(见图3)
表3不同改良方案的结皮的烧失量(见图3)
| 改良方案 | 结皮烧失量g·kg-1 | 标准差偏 |
| i | 30.160 | 7.622 |
| ii | 58.723 | 11.781 |
| iii | 97.714 | 3.151 |
| iv | 141.164 | 28.276 |
| v | 195.459 | 38.170 |
| vi | 216.330 | 45.926 |
| vii | 289.212 | 47.447 |
| viii | 296.360 | 33.346 |
由表3可知：ii、iii、iv、v、vi、vii、viii改良的结皮烧失量分别是对照的1.9，3.2，4.7，6.5，7.2，9.6，9.8倍。所以，从结皮的烧失量上可得海藻酸钠和牛粪浸渍液改良能显著促进结皮生长。
2、海藻酸钠改良能显著增加结皮厚度。
结皮越厚表明结皮的生长越快，海藻酸钠和牛粪浸渍液改良的结皮厚度显著大于对照(由于对照组中，藻类只是零星生长而没形成整块结皮，结皮很薄，其厚度难以测量，所以未测对照组的结皮厚度)。如表4(见图4)
表4不同改良方案的结皮的厚度(见图4)
| 改良方案 | 结皮厚度(mm) | 标准偏差 |
| i | 0.00 | 0.00 |
| ii | 0.36 | 0.07 |
| iii | 0.44 | 0.07 |
| iv | 0.53 | 0.11 |
| v | 0.54 | 0.09 |
| vi | 0.71 | 0.12 |
| vii | 0.74 | 0.09 |
| viii | 0.90 | 0.12 |
从表4可看出：结皮的厚度随着海藻酸钠的量的增加而增厚。说明海藻酸钠能和好的促进结皮的形成和生长。
3、形成的生物结皮与对照相比有很强的抗水蚀能力。
(附加说明：穿滴实验设计：人工模拟降雨，雨滴从两米高出滴落，对结皮进行定点穿滴。计算滴穿结皮所用水量。)
要滴穿结皮所用雨滴量越多可表明结皮的抗雨侵蚀能力越大，结皮抗雨侵蚀能力越大说明结皮的结构越完整、结皮的生物量越大，从而可以表示结皮生长越快。
实验表明滴穿海藻酸钠和牛粪浸渍液改良的结皮所用的雨滴量显著高于对照。如表5(见图5)
表5不同改良方案的结皮滴穿用雨滴体积(见图5)
海藻酸钠和牛粪浸渍液改良的结皮滴穿用雨滴体积显著高于对照，ii、iii、iv、v、vi、vii、viii改良分别为对照的3.1，3.7，3.3，3.9，5.8，3.7，4.5倍，表明其抗雨蚀能力明显提高。所以，从结皮滴穿用雨滴体积可看出海藻酸钠和牛粪浸渍液改良能够促进结皮生长。
4、牛粪浸渍液和海藻酸钠改良对尾矿土微生物活性(微生物量碳和氮、土壤酶活性、土壤呼吸、呼吸熵)的影响不明显。如表6-
表6不同改良方案的尾矿土微生物量碳(见图6)
从表6可看出经过海藻酸钠和牛粪改良后的尾矿图中的微生物量碳与对照相比有所增加，特别是牛粪浸渍液改良后的尾矿土微生物量碳含量较大。但是统计检验显示各改良地微生物量碳的差异不显著。
表7不同改良方案的尾矿土微生物量氮(见图7)
| 改良方案 | 尾矿土微生物量氮mg·kg-1 | 标准偏差 |
| i | 0.91 | 0.23 |
| ii | 1.47 | 0.18 |
| iii | 1.13 | 0.39 |
| iv | 1.29 | 0.57 |
| v | 1.11 | 0.19 |
| vi | 1.50 | 0.43 |
| vii | 1.23 | 0.34 |
| viii | 1.45 | 0.27 |
从表7可看出经过海藻酸钠和牛粪改良后的尾矿图中的微生物量氮与对照相比有所增加，特别是牛粪浸渍液改良后的尾矿土微生物量氮含量较大。但是统计检验显示各改良地微生物量氮的差异不显著。
海藻酸钠和牛粪浸渍液改良对尾矿土的四种土壤酶(脱氢酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、尿酶)活性影响不大。如表8、9、10、11(见图8、9、10、11)
表8不同改良方案的尾矿土脱氢酶活性(见图8)
| 改良方案 | 脱氢酶(ul·g-1·d-1) | 标准偏差 |
| i | 0.254 | 0.088 |
| ii | 0.303 | 0.090 |
| iii | 0.170 | 0.044 |
| iv | 0.358 | 0.214 |
| v | 0.160 | 0.052 |
| vi | 0.234 | 0.059 |
| vii | 0.224 | 0.084 |
| viii | 0.476 | 0.318 |
表8可看出牛粪浸渍液改良的尾矿土的脱氢酶较高，但是统计检验显示各改良间的脱氢酶活性差异不显著。
表9不同改良方案的尾矿土过氧化氢酶活性(见图9)
| 改良方案 | 过氧化氢酶(ml·g-1·g-1) | 标准偏差 |
| i | 0.609 | 0.070 |
| ii | 0.716 | 0.118 |
| iii | 0.639 | 0.071 |
| iv | 0.901 | 0.151 |
| v | 0.611 | 0.071 |
| vi | 0.881 | 0.135 |
| vii | 0.829 | 0.127 |
| viii | 0.752 | 0.053 |
表9可看出牛粪浸渍液改良的尾矿土的过氧化氢酶较高，但是统计检验显示各改良间的过氧化氢酶活性差异不显著。
表10不同改良方案的尾矿土碱性磷酸酶活性(见图10)
| 改良方案 | 碱性磷酸酶(ug·h-1·g-1) | 标准偏差 |
| i | 83.842 | 10.472 |
| ii | 65.687 | 1.470 |
| iii | 73.254 | 18.973 |
| iv | 71.205 | 14.801 |
| v | 59.218 | 8.245 |
| vi | 61.588 | 8.760 |
| vii | 74.205 | 19.528 |
| viii | 62.685 | 5.912 |
表10可看出牛粪浸渍液和海藻酸钠改良的尾矿土的碱性磷酸酶比对照的低，但是统计检验显示各改良间的碱性磷酸酶活性差异不显著。
表11不同改良方案的尾矿土尿酶活性(见图11)
表11可看出牛粪浸渍液改良的尾矿土的尿酶较高，但是统计检验显示各改良间的尿酶活性差异不显著。
表12不同改良方案的尾矿土的呼吸作用强度(见图12)
| 改良方案 | 尾矿土呼吸作用(mg·kg-1·d-1) | 标准偏差 |
| i | 34.43 | 4.66 |
| ii | 36.81 | 4.05 |
| iii | 34.06 | 5.23 |
| iv | 43.59 | 6.25 |
| v | 27.64 | 1.59 |
| vi | 37.72 | 9.33 |
| vii | 31.40 | 6.58 |
| viii | 36.26 | 6.65 |
从表12可看出各改良方法对尾矿土的呼吸作用影响不大。
表13不同改良方案的尾矿土的呼吸熵(见图13)
从表13可以看出牛粪浸渍液和海藻酸钠改良后尾矿土的土壤的呼吸熵比对照的高，但是但是统计检验显示各改良间呼吸熵差异不显著。呼吸熵越高表明土壤中碳素的分解速度越快。
所以，从表8-13中显示：在短期内(两个月)海藻酸钠和牛粪浸渍液改良对尾矿土微生物活性影响不大。
5、牛粪浸渍液和海藻酸钠改良对尾矿土的烧失量、尾矿土总氮影响不明显。
尾矿土的烧失量可以用于表征尾矿的有机质总量，有机质和总氮含量高低可以表明土壤的肥力。牛粪浸渍液和海藻酸钠改良后尾矿土的有机质和总氮都略有提高，但是统计检验显示各改良间有机质的差异不显著。另外，牛粪浸渍液能显著提高尾矿土的总氮含量。如表14、15(见图14、15)
表14不同改良方案的尾矿土的烧失量(见图14)
| 改良方案 | 尾矿土烧失量(g·kg-1) | 标准偏差 |
| i | 9.86 | 1.02 |
| ii | 10.88 | 0.65 |
| iii | 10.72 | 0.64 |
| iv | 11.80 | 0.68 |
| v | 10.64 | 1.06 |
| vi | 11.73 | 0.93 |
| vii | 10.52 | 0.66 |
| viii | 11.24 | 0.85 |
从表14看出：海藻酸钠和牛粪浸渍液改良后尾矿土的烧失量比对照的高些，但是统计检验显示各改良间尾矿土的烧失量的差异不显著。
表15不同改良方案的尾矿土的总氮(见图15)
| 改良方案 | 尾矿土总氮含量(mg·kg-1) | 标准偏差 |
| i | 78.09 | 11.38 |
| ii | 117.81 | 16.83 |
| iii | 61.34 | 7.05 |
| iv | 72.66 | 11.66 |
| v | 76.28 | 12.33 |
| vi | 107.08 | 6.27 |
| vii | 72.78 | 13.31 |
| viii | 111.34 | 10.50 |
从表15看出：牛粪浸渍液改良后尾矿土的总氮比对照的高些，统计检验显示差异显著；而海藻酸钠改良的尾矿土总氮含量比对照稍小，统计检验显示差异不显著。
Claims (3)
1.尾矿废弃地隐花植物结皮快速定植生长方法，其特征在于采用海藻酸钠水溶液与牛粪水浸渍液浇湿铜尾矿，然后在铜尾矿中浇接藻种悬浮液，选择适宜的温度与光照、湿度气候条件，浇水，进行培养，促进藻类生长，直至在铜尾矿上产生结皮为止；所述的海藻酸钠∶干牛粪∶铜尾矿的重量比例为0.10-0.5∶2-3∶500，所述的海藻酸钠水溶液与牛粪水浸渍液中的水分总量以浇湿铜尾矿为度。
2.根据权利要求1所述的尾矿废弃地隐花植物结皮快速定植生长方法，其特征在于所述的适宜的温度与光照、湿度气候条件：温度28℃、光照12小时/天、空气湿度75％，每两天浇水一次，总共培养两个月，直至产生结皮为止。
3.根据权利要求1或2所述的尾矿废弃地隐花植物结皮快速定植生长方法，其特征在于所述的接藻种悬浮液的接藻种量为5-10％。
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