AM真菌对离子型稀土矿山废弃地土壤修复改良效果研究

【目的】研究3种AM真菌对离子型稀土废弃矿区的生态修复改良效果,为选择适宜的AM菌剂提供技术支撑。【方法】试验采用盆栽方法,供试土壤采自江西省赣州市定南县某废弃的离子型稀土矿区,供试作物为黑麦草。在灭菌的土壤上,分别接种摩西斗管囊霉(Glomus mosseae,G.m)、根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,R.i)、幼套球囊霉(Glomus etunicatum,G.e),以不接种菌剂为对照,每个处理重复6次。播种催芽后的黑麦草,黑麦草生长210天,进行了8次株高和干物量监测,在黑麦草生长195天时(第8次监测),收获3个重复的黑麦草,植株样品用于分析地上部和根部干重、NPK含量,根际土壤样品用于分析pH、有机质、全量和速效氮磷钾含量。其余3个重复停止灌水用于干旱胁迫处理,在黑麦草生长210天时测定了植株超氧化物歧化酶(SOD)活性和脯氨酸含量。【结果】与不接菌空白组相比,接种G.m、R.i、G.e处理根际土壤pH由强酸性(4.60)提高至7.62~7.90,有机质分别提升了123.9%、126.8%、105.0%;G.m处理土壤全氮、碱解氮和全磷分别提升了64.17%、59.93%和84.12%;R.i处理速效钾含量提高了73.31%。接种G.m、R.i和G.e处理的黑麦草株高分别增加了38.13%、34.53%和25.33%;接种R.i真菌的黑麦草地上部干重增加了43.73%,地下部氮、磷、钾含量分别提升了58.60%和83.27%、45.60%。干旱胁迫4天后,G.m、Ri、G.e 3种AM真菌SOD活性分别提高了7.35%、15.94%和4.68%,脯氨酸含量分别提高了34.94%、36.66%和16.87%。【结论】在离子型稀土废弃矿区土壤上接种这3种AM真菌均能有效侵染黑麦草根系,提高植株的耐旱性,有利于植株产生更多的SOD和脯氨酸,以提高抗干旱胁迫能力。接种AM真菌可显著提高离子型稀土废弃地黑麦草根际土壤pH,提高土壤有机质、全氮、全磷和速效氮、钾含量,显著增加植株株高和地上及地下部干物质累积量。因此,接种AM真菌有利于提高离子型稀土废弃矿区的生态修复效果,尤其是G.m和R.i两种真菌有非常可期的推广前景。

离子型稀土矿柱浸过程氨氮平衡及尾矿氨氮形态转化研究

离子型稀土矿柱浸过程氨氮的平衡与迁移转化研究可以对浸矿剂硫酸铵用量的模拟运算提供理论参考。试验以定南某离子型矿土为对象,采用室内柱浸模拟的方式对离子型稀土原矿氨氮的分布、硫酸铵浸矿过程氨氮平衡及尾矿氨氮赋存转化的影响进行了试验。结果发现,离子型稀土原岩风化过程中,还可能伴随着离子相铵盐的生成,在浸矿过程中会伴随稀土一起被浸出,离子相铵盐含量随离子相稀土含量的升高而增加。硫酸铵柱浸过程中残留在尾矿内的氨氮量与浸出液中的氨氮量占比分别为50.76%和49.24%,浸矿剂中半数铵根主要起到保持浸矿过程中铵根浓度的作用,在浸矿后会随浸出液流出。离子型稀土尾矿水溶态和可交换态氨氮在矿土含水率的影响下会发生可逆转化,在尾矿矿土自然风干过程中,尾矿内水溶态氨氮含量占比由63.24%降至32.01%,离子型稀土尾矿水溶态与可交换态氨氮的赋存含量需要前置时间和矿土含水率等条件才能准确定义。

离子型稀土柱浸过程铵与稀土的分布及传质行为研究

(NH_(4))_(2)SO_(4)柱浸过程中铵与稀土在矿土内的分布行为研究能为浸矿剂硫酸铵用量估算提供理论参考。试验以定南某矿区某离子型稀土矿土为研究对象,采用室内柱浸和等比例分割取样分析方法,对(NH_(4))_(2)SO_(4)柱浸离子型稀土各阶段柱内矿土中铵与稀土的分布及传质行为进行了研究。结果发现,离子型稀土柱浸过程中的传质行为最终表现为铵与稀土离子在滞留水层和黏土颗粒表面双电层间的离子交换及滞留水层和流动水层间的物质传递过程,在柱浸过程中矿土内会形成一条“稀土浸出带”随浸出液向下渗透逐渐完成柱内矿土的浸取。离子型稀土黏土颗粒表面双电子层的扩散层可能存在空缺亚层,在柱浸过程中会对铵与稀土离子进行吸附,这也是黏土颗粒对稀土离子具有反吸附行为的原因。根据硫(NH_(4))_(2)SO_(4)柱浸过程中铵与稀土的分布规律及传质行为特征,推导出一种较为简便的估算离子型稀土浸取时(NH_(4))_(2)SO_(4)最低用量的方法,通过理论最低用量浸矿和电解质淋洗相结合的方式,可以获得较高的稀土浸出率,稀土产品品质与(NH_(4))_(2)SO_(4)单独浸矿基本一致,希望可以为赣南地区离子型稀土矿区早日复产和绿色开采提供理论参考。

人工BSCs对稀土尾砂理化性质及抗蚀性的影响

以赣州市定南县岭北镇一座离子型稀土矿尾砂为研究对象,通过采集现场生物土壤结皮与尾砂,采用碎皮接种法在尾砂上培育人工生物土壤结皮(BSCs),以不接种BSCs的尾砂作为对照组,对比分析人工BSCs对离子型稀土矿尾砂的改良作用.在结皮发育300d后,分析了结皮下层尾砂的pH值,容重,有机质含量,全量和速效养分含量,机械组成等基本理化性质,以及土壤侵蚀,土壤径流,保水性能等水文性质.结果表明,碎皮接种法可在短期内快速培育出人工BSCs,且人工BSCs的发育对离子型稀土矿尾砂的理化和水文性质都具有积极影响,与对照相比pH值从5.88提高至6.28,提高了6.8%,土壤酸性减弱;容重降低了11.6%,有机质,全氮,速效氮,全磷,速效磷,全钾,速效钾分别提高了294%,21.6%,81.8%,100%,260%,8.9%和52.4%;粉粒和粘粒的组成有少量提高,土壤被粘化;土壤抗侵蚀能力和保水性能均有显著提高.研究表明适宜的人工生物土壤结皮技术是稀土矿山生态修复的有效选择之一.

丛枝菌根(AM)真菌扩繁试验研究

为获得侵染性强、质轻的丛枝菌根菌剂,以紫花苜蓿和高粱为宿主,以摩西斗管囊霉和根内根孢囊霉两种AM真菌为供试菌种,在以沸石、河砂、珍珠岩、蛭石、草炭土5种原料组成不同配比的3种基质中进行培养,通过检测侵染率和产孢量评价菌剂质量,从而获得最佳扩繁条件。结果表明,G.m、G.i两种AM真菌最佳宿主植物均为为紫花苜蓿;P1基质适合培养G.m真菌,P2基质适合培养G.i真菌。

轮胎微塑料污染对分蘖期水稻生长的影响

随着汽车使用量的激增,由汽车轮胎磨损产生的大量轮胎磨损颗粒物(tire wear particles,TWP)引发的环境污染问题,日益受到人们重视。但关于TWP对植物生长影响的研究相对较少,其影响机制也尚不明确。本文以分蘖期水稻为受试植物,通过水培实验探究不同粒径(90、100、125、150和180μm)、不同浓度(100、500和1000 mg·L^(-1))TWP污染对植物生长的影响。结果表明,TWP对水稻生长的影响有明显的浓度效应,无显著的粒径效应。TWP污染对水稻地上部指标(根长、株高、根质量、叶质量等)和根系形态(根长、根表面积、平均直径、根体积、根尖数等)均具有明显的抑制作用。随着TWP浓度升高,叶绿素含量先被促进后被抑制,CAT活性先被促进后被抑制;TWP污染促进水稻根和叶SOD活性,但抑制根系活力和根POD活性,且浓度越高抑制效果越显著;当TWP浓度为100 mg·L^(-1)时,所有处理组水稻叶POD活性均被抑制,而在TWP浓度为500 mg·L^(-1)时,对所有处理组水稻叶POD活性均产生促进作用,当TWP浓度为1000 mg·L^(-1)时,促进效果有所减弱。可见,轮胎磨损颗粒显著改变水稻的抗氧化酶活性,同时诱导水稻根胁迫反应,通过植物根系和叶的氧化-抗氧化系统诱导应激反应。