铁尾砂尾矿覆绿中微生物对绿肥植物的调控机制研究

作     者：黎馨月 

作者单位：沈阳大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑冬梅;张珣

授予年度：2024年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 07[理学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 0713[理学-生态学] 

主      题：牧草 铁尾砂 土壤菌群 植物指标 微生物调控 

摘      要：随着矿产资源需求的增长和持续开发,矿山环境污染问题与尾矿堆积现象凸显,对矿山生态系统造成严峻挑战。铁尾砂是铁矿石选矿后生成的废弃物,通常具有粒度小、碱度高、透水性差等特点,是对环境和生物构成重大威胁的主要基质之一。本研究以鞍山钢铁厂废弃尾矿库的铁尾砂为研究对象,以铁尾砂为主要土壤基质,混合少量表土,通过盆栽实验分析微生物对铁尾砂基质绿肥植物生长的调控机制,并辅以少量生物炭及晒干的鸡粪作为土壤改良剂,以达到促进植物生长,优化矿区覆绿效果的目的。主要结论如下: (1)通过实验对牧草种类和铁尾砂比例进行筛选,结果表明:在添加土著菌液后,实验组的牧草与未添加的对照组相比长势更为优越。微生物的添加使得黑麦草、狼尾草、草木樨、紫花苜蓿的株高和根长均显著增长,验证了植物-微生物联合修复方法的有效性。通过测试不同混合比例的铁尾砂和表土组合,发现两种比例2:1和3:1对植物生长表现没有显著影响。在高效利用铁尾砂的目标下,选择铁尾砂:表土=3:1的比例进行实验。 (2)对引入微生物和土壤改良剂的牧草生长指标进行检测发现:微生物和土壤改良剂的添加显著提高了牧草的根长、根重、株高和叶片鲜重。SJ(只添加土壤改良剂)和SJJ(添加土著菌液和土壤改良剂)处理组比对照组牧草株高增长了16.448%-169.38%和26.37%-174.49%,表明外源物质的引入有助于促进垂直生长。此外,添加菌液后牧草叶片鲜重明显增加,其中狼尾草的变化最为显著,提升了77.17%。加入土著菌液后,狼尾草叶片中叶绿素增长率最高为57.54%,说明土壤微生物能够有效促进植物生长和光合作用的进行。 (3)微生物和土壤改良剂的引入使牧草可溶性蛋白含量、POD酶和PAL酶活性显著提高。表明外源物质的加入有利于促进植物的氮代谢,且土著菌液的引入对植物的生理适应性和防御系统的激活有积极的调控作用。不同植物在相同处理下表现不同,说明了微生物对不同植物生长发育具有差异性影响。 (4)土著微生物和土壤改良剂的引入显著影响了土壤微生物群落,进而促进了植物生长。SJJ实验组数据显示,添加菌液后,土壤微生物多样性指数在30d时提升至3.594,丰富度为38,均匀度为0.988。研究表明,狼尾草、黑麦草、草木樨和紫花苜蓿的种植对土壤微生物的多样性产生了积极影响,且不同牧草在生长过程中对土壤微生物的影响具有差异性。 (5)添加土著菌液和土壤改良剂提高了牧草对土壤中铵态氮、有效磷和速效钾的利用率。并且,土著菌液的引入进一步加强了草木樨和紫花苜蓿的固氮效果,提高了豆科植物土壤中铵态氮含量。表明微生物在植物生长发育和土壤养分循环中发挥了积极作用。