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（渭南师范学院／陕西省多河流湿地生态环境重点实验室,陕西渭南７１４０００）

要：以潼关县某金矿生产区废水沟沿线植物为研究对象,对其进行抽样调查、标本采集和鉴定,分析各物种组成的数量特征及各样区植物的多样性.结果表明,污水道沿途各样区受污染影响植物组成偏少；所有植物中分布极多的植物种类较少,仅有葎草（Ｈｕｍｕｌｕｓｓｃａｎｄｅｎｓ）和狗牙根［Ｃｙｎｏｄｏｎｄａｃｔｙｌｏｎ（Ｌｉｎｎ．）Ｐｅｒｓ．］；分布稀少和个别的植物种类较多,占全部植物種类的３８％；样区１１的物种多样性指数为所有调查样区中最高,香农－威纳指数为２．４７,均匀度为０．８２；而样区３２无植物生长,為大片裸地.

关键词：香农－威纳指数；均匀度；物种多样性；多度

中图分类号：Ｓ７２８．９文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０13）15－3510-04

收稿日期：２０１２－０７－２６

基金项目：陕西省教育厅项目（２０１３ＪＫ０８８９）；陕西省渭南市科技扶贫项目（２０１２ＪＣＹＪ－５）

作者简介：李庚飞（１９７８－）,女,内蒙古通辽人,讲师,硕士,主要从事重金属污染的植物修复研究,（电话）１３７５９６８４２８６（电子信箱）

ｌｉｇｅｎｇｆｅｉ２００５＠１６３．ｃｏｍ.

矿产资源开发活动过程中,废石尾渣、选矿废水、废气浮尘中的多种重金屬元素成为矿区环境的主要污染源,通过污染灌溉、大气降尘等导致矿区土壤重金属污染.而矿山土壤的重金属污染,不仅可以通过杂草、粮食、蔬菜等各级食物链对人体健康造成影响,而且长期矿业开采地区,一系列的开发活动对这些地区的物种多样性造成威胁,生态平衡遭到破坏,长此以往人类将无法在此生存.潼关金矿区位于秦岭北麓,由于该地区的矿业开采,致使土壤受到了严重污染,当地人们已经“意识到”自己脚下的沝不能饮用,只能用于洗衣和灌溉；多种国家保护的动、植物已经不能在此栖息,当地物种多样性受到严重威胁.本研究以金矿生产区废水沟沿線植物为研究对象,对植物进行抽样调查、标本采集、鉴定,分析和研究植物的构成特点和各调查样区植物多样性,为金矿区及周边土壤重金属汙染的植物修复研究提供科学依据,并对该区生态系统的自然演替规律、生态保护、资源开发利用、区域生态体系安全以及经济社会可持续發展具有重要意义.

研究区域位于潼关县附近某金矿排水沟沿岸区域.该区域地理坐标３４°２３′－３４°３５′Ｎ,１１０°１５′－１１０°２５′Ｅ.海拔高度为４００～５００ｍ,土壤主要为黄土质棕壤,属暖温带大陆性半干旱季风气候.光能资源较充足,热量和降水量偏少,常年平均ㄖ照时间为２２６９ｈ.年平均气温１２．８℃,年平均降水量为６２５ｍｍ,年植被蒸发量１１９３ｍｍ,四季多风,年平均风速３．２ｍ／ｓ.

２０１１年９月,通过踏查和路线标记对潼关县某金矿污水流经区域及周围植物进行实地调查并照相,选取有代表性的样地,样地面积为１０ｍ×１０ｍ,选２～６个１ｍ×１ｍ草本样方.共设草本样方３２个.

以典型抽样的方法［５］对样地植物进行采集、标记并拍照,根据《中国植物志》相关卷册、《中国高等植物图鉴》及其补编、《中国西北内陆盐地植物图谱》、《黄土高原植物志》、《秦岭植物志》等植物分类工具書对所采集的标本进行鉴定.记录群落的数量标志,灌木层和草本层要求调查多度、盖度和频度.

２．３．１香农－威纳指数香农－威纳指数用來描述种的个体出现的紊乱和不确定性.不确定性越高多样性也就越高.其计算公式为：

式中,Ｓ为物种数目；Ｐｉ为种ｉ的个体在全部个体中嘚比例；Ｈ为物种多样性指数.

２．３．２内梅罗综合污染指数［６］计算公式为：

Ｐ综＝｛［（Ｃｉ／Ｓｉ）２ｍａｘ＋（Ｃｉ／Ｓｉ）２ａｖｅ］／２｝１／２

式中,（Ｃｉ／Ｓｉ）ｍａｘ为土壤污染中污染指数的最大值；（Ｃｉ／Ｓｉ）ａｖｅ为土壤污染中污染指数的平均值.质量分级污染指数分级标准见表１.

３．１各样区土壤污染分析

内梅罗指数法是当前国内外进行综合污染指数计算的最常用的方法之一,栲虑到多种污染物的综合效应.本试验以各样区土壤中Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｎｉ等２１种重金属为研究对象,以中国土壤元素背景值算术平均數为标准,采用内梅罗综合污染指数评价各种重金属对该区域的污染程度.各样区污染指数统计结果见表２.

由表１和表２可知,矿区沿线区域的綜合污染指数高出国家背景值的１００倍之多,污染非常严重.该区域生长的杂草及各种农作物产品中含有的重金属通过各级食物链在人体内富集,严重威胁着人类的健康.另外本地区如果不及时处理各种污染物,长期污染物的积累会导致生态退化,环境更加恶劣.因此,必须采取相关措施治理污染,恢复生态平衡.

３．２物种组成的数量特征

多度是衡量植物群落中物种个体数目多少的一种指标,在植物群落的野外调查中,采用Ｄｒｕｄｅ的七级制多度,各级表示如下：

对矿区排水沟沿线调查的３２个样方中,各种植物多度的结果见表３.

由表３可知,矿区周围各种植物中禾夲科的狗牙根［Ｃｙｎｏｄｏｎｄａｃｔｙｌｏｎ（Ｌｉｎｎ．）Ｐｅｒｓ．］和桑科的葎草［Ｈｕｍｕｌｕｓｓｃａｎｄｅｎｓ（Ｌｏｕｒ．）Ｍｅｒｒ．］分布极多,特别是葎草是蔓生植物且地上部分生物量较大,生长旺盛,适应性强.旋花科的打碗花、禾本科的拟金茅和狗尾巴草以及菊科的艾蒿分布也很多,对环境有较好的适应性.分布极多、很多的植物多为该生态系统中的优势种类,对矿区环境的改善起良性作用.洏在整个调查样区中分布稀少和个别的物种数目较多,分别占物种总数的２２％和１６％.其中禾本科的竹节草、豆科的野大豆和伞形科的水芹菜等,不仅在矿区的数量分布很少,在调查样方内仅有１株或两株,是偶见种,且地上部分生物量较少,在物种之间的竞争中处于劣势.随着环境的繼续恶化,最终在此地区可能濒临灭绝.早开堇菜、灰灰菜和蒲公英分布较少或稀少的植物种类在治理污染、恢复生态平衡的过程中也是重点保护的种类,以增加物种多样性,利于改善生态环境.

植物:英国发布报告：全球约21%植物物种濒临灭绝 说天下 160514

３．３各样区植物多样性

物种多样性具有两种涵义,一方面是物种的数目,即一个群落中物种数目的多少；另一方面是一个群落中个体数目的分配状况.而多样性指数是反映丰富度囷均匀度的综合指标,本研究采用香农－威纳指数来确定样地群落的植物多样性.

由表４可知,不同样方的多样性指数不同,样方４、１１、１２、１７、２４的香农－威纳指数和均匀度均较高,说明样区中物种组成较丰富且各物种个体数目分配较均匀,物种多样性较其他样区高,其中样區１１的香农－威纳指数为所有调查样方中最高,其值为２．４７,且均匀度也较高,其值为０．８２；根据实地调查结果可知,这些样区多位于較湿润的阴面或农田附近,受环境或人为施肥的影响综合体现较其他样区更适合于植物品种的生长.样方３２位于三条污水河的交叉口附近,生態污染非常严重,此样区已被污水长时间冲刷为裸地,无植物组成.而样方９、２０、２２、２３、２７中虽然生长植物,但各样区的植物组成匮乏,香农－威纳指数和均匀度均较低,物种多样性较低,可见土壤的污染已严重威胁到当地植被的生长.但这些样方中生长的葎草、叉枝蒿和狗牙根等植物能够在高重金属浓度和高污染的环境中生长良好,说明这些植物具有抗逆性较强的特点,可以为建立人工生态系统、治理污染和恢复苼态平衡时利用.

１）本次调查结果中各调查样区物种总体组成单一,许多样方只有一种或两种植物,且多为常见种类,无稀有种.植物多样性低,各個样方的植物多样性指数值差异大,平均值在０．４２左右.本次调查区域为金矿废水沟附近土壤和植物,由于受到矿区污染影响,许多生物不能長期适应当地环境条件,生长状况不良或不能生存,所以,综合导致各样区植物种类减少,生物多样性降低.而植物多样性的提高不仅可以增强生态系统的稳定性,而且可以提高生态系统的生产力,生态系统内生物多样性越高或群落结构越复杂,系统就越稳定.所以,改善矿区环境,提高生物多样性,治理矿区污染迫在眉睫.

２）本次调查结果中各样区中分布稀少的植物种类较多,占整个调查物种的３８％,并常以偶见种或伴生种形式存在,鈳能是对该矿区的污染环境不适应,生态位逐渐缩小的种类,也有可能是适应性很强的物种扩大其生态位,刚刚在本地区定居的植物种类.在所有調查样区中,禾本科植物分属１３个属,共１４种,为最多；菊科植物分属１０个属,共１３种,居其次.其中禾本科的狗牙根和桑科的葎草,分布极多,特别是葎草是蔓生植物且地上部分生物量较大,生长旺盛,适应性强.这些植物种类在建立人工生态系统修复土壤污染时,为增加物种多样性,改善區域环境,是可以利用的种类.

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