藏中典型矿区先锋植物对重金属积累特性及其繁殖生态学研究

系统监测西藏中部典型铜锌矿区的植被组成特征、土壤的重金属污染程度及污染区植物对重金属的积累特性，并筛选出金属矿区理想植物修复材料；重点研究植物修复材料中先锋植物对重金属积累特征及其繁殖生态特性。通过计测土壤中重金属含量和植物中重金属含量，系统分析矿区土壤和植物重金属污染状况；通过对先锋植物的水培、土培试验，研究高寒矿区先锋植物对重金属的耐性和吸收性及重金属积累特性。开展先锋植物年龄结构、生长型、适合度、行为、优势种的克隆生长与有性繁殖、繁殖规模和存活的研究。测定先锋植物的繁殖配置和繁殖投资、繁殖产量，探索不同年龄阶段的最佳繁殖配置格局，以及繁殖、生存和生长间的协同进化关系。确定高海拔铜矿尾矿库先锋植物的繁殖生态学特性。为西藏中部高寒矿区重金属污染土壤的植物修复提供理想的植物材料和可靠的理论依据。

研究西藏高寒矿区先锋植物重金属积累特征和繁殖生态，可以为矿区土壤修复提供理想的植物材料、对改善矿区生态环境具有重要意义。近几年，随着经济发展，矿产的采冶对藏中草地破坏严重，使得矿区及其周边地区的生存环境适宜性降低，生物多样性下降，生态系统脆弱性增加。本项目以西藏中部典型矿区为研究对象，以系统监测西藏中部典型铜锌矿区的植被组成特征、土壤的重金属污染程度及污染区植物对重金属的积累特性，筛选金属矿区理想植物修复材料为主要研究内容。研究发现6种先锋植物（尼泊尔酸模(Rumex nepalensis Spreng.)、紫羊茅(Festuca rubra L.)、高山嵩草(Kobresia pygmaea C. B. Clarke )、高原荨麻(Urtica hyperborea jacq. ex Wedd)、珠芽蓼（Polygonum viviparum L.）、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb. )）对重金属的吸收表现出3种特征：尼泊尔酸模和紫羊茅属于富集型植物；高山嵩草、高原荨麻、珠芽蓼属于根部囤积型植物；垂穗披碱草属于重金属规避型植物；在复合污染条件下，尼泊尔酸模对Zn的吸收超过1000 mg/kg，高原荨麻对Cd的吸收超过50mg/kg，高原荨麻和尼泊尔酸模具备超富集植物的特征和潜能，对尾矿库区重金属污染有较强的耐性，可作为治理该地区污染环境的修复材料。通过重点研究2种蓼科植物（珠芽蓼和尼泊尔酸模）重金属含量及蓄积特征。发现珠芽蓼和尼泊尔酸模中重金属含量分别达到62.79mg/kg和125.32mg/kg，珠芽蓼受Zn和Cd污染，尼泊尔酸模受Cu、Zn、Pb、Cd污染，珠芽蓼和尼泊尔酸模重金属含量均不符合绿色行业标准。经过四年的系统研究，本项目超额完成了项目计划书的原定目标，取得了一批建设性的科研成果。研究发现西藏中部部分矿区周边草地土壤、牧草重金属污染严重；通过研究发现了一种重金属超积累植物；发明了一项高原矿山草本植物种植方法，并申请获得了国家专利。项目综合集成高寒矿区植被恢复生态学的理论，为高寒矿区植被的恢复和重建提供理论支撑，同时为恢复生态学基础理论的发展和完善提供实证案例。本项研究，对于藏中矿区高寒草地的恢复、矿区生态安全和局势稳定等诸多方面具有重要的作用，为重金属污染土壤的植物修复提供理想的植物材料和可靠的理论依据。