重金屬污染土壤生態(tài)修復的蘆竹適應機制研究結題摘要

本項目系統(tǒng)研究了蘆竹對土壤中As，Cd和Pb等重金屬的適應機制以及對污染土壤的修復作用。在我國南方典型有色金屬礦冶區(qū)野外調查結果表明，蘆竹生態(tài)型分布廣泛，逆境適應能力強；可以提高污染土壤中脲酶、脫氫酶和蔗糖酶活性，改善土壤微生物群落特征。 田間長期定位試驗表明，單施有機肥或同時施用有機肥和粉煤灰，土壤中有效態(tài)As和Pb分別從8.45%和29.6%降低至2.19% 和13.5%，有效態(tài)Cd從25.3% 降低至6.49%。蘆竹明顯改良土壤中微生物脲酶，蔗糖酶和脫氫酶活性，活力分別達到了358 NH4-Nμg/g?d，777 glucose mg/g?d和178 TPF μg/g?d。As，Cd和Pb通過蘆竹體內COO-，羰基以及Me2 -CH2-CH3等結合從地下部運移地上部。SOD是蘆竹抗氧化作用的主要途徑，過氧化物在谷胱甘肽循環(huán)中通過GSH氧化成GSSG得到還原。同時施用有機肥和粉煤灰，蘆竹生物量，蘆竹地下部As，Cd和Pb累積量增加；土壤中脫氫酶活性、微生物條帶數和微生物多樣性指數明顯增加。 野外長期修復結果表明，污染土壤上蘆竹中As，Cd和Pb主要累積在根系。根部Cd與Pb含量存在顯著相關性（p<0.05）。根部重金屬主要沉積在蘆竹根表鐵膜中。蘆竹顯著降低了土壤中酸提取態(tài)Cd對土壤微生物群落的影響。 盆栽試驗結果表明，污染土壤上蘆竹葉片中丙二醛含量明顯降低，SOD酶活性降低而CAT酶活性增強。葉片中POD酶活性的降低有利于蘆竹對重金屬的富集，同時GSH與氧化基團結合生成GSSG，提高了蘆竹的抗氧化作用。須根為蘆竹地下部Cd主要的富集部位，也是蘆竹阻隔Cd向蘆竹體內運移的屏障。蘆竹和其他修復植物組合修復增強了蘆竹對污染土壤中重金屬的耐受能力；土壤中蔗糖酶、酸性磷酸酶和總磷酸酶活性得到明顯改善。修復植物組合提高了土壤中微生物數量和物種多樣性，尤其是蘆竹與桑樹或構樹間種修復下土壤中微生物數量明顯高于蘆竹單一修復。 上述結果表明，蘆竹是一種理想的生態(tài)修復先鋒植物，有機肥和粉煤灰等施用可提高蘆竹的生態(tài)修復效率，可用來生態(tài)修復礦冶區(qū)重金屬污染土壤。

有色金屬礦冶區(qū)重金屬污染土壤面廣量大，開展重金屬污染土壤生態(tài)修復是國家重金屬污染綜合防治的重大需求之一。本研究以砷鎘鉛污染土壤蘆竹生態(tài)修復為對象，通過野外調查，研究我國南方有色金屬礦冶區(qū)蘆竹生態(tài)型的生理特性響應機制；通過溫室盆栽試驗，采用透析法提取根系有機酸分泌物，結合HPLC技術，探討蘆竹根系有機酸分泌物對根區(qū)重金屬進入蘆竹體內的截留/誘導機制；采用SEM/EDX、XRD和SR-EXAFS技術，研究蘆竹根細胞壁、細胞膜、液泡膜等亞細胞組織結構、蘆竹莖維管束內腔分泌物對根區(qū)重金屬的響應特征,以及蘆竹根中As、Cd、Pb化學形態(tài)及其區(qū)室化特征，揭示蘆竹應答根區(qū)重金屬的抗性機制；通過田間試驗，采用PCR-DGGE技術研究根區(qū)土壤中微生物的群落結構與功能多樣性，研究叢枝菌根真菌對蘆竹修復體系生態(tài)穩(wěn)定性的促進作用機制，為有色金屬礦冶區(qū)重金屬污染土壤生態(tài)修復提供科學理論依據。

緒論/ 1

一、研究背景與意義/ 1

二、研究思路/ 6

三、研究對象/ 8

第一章 適應性的理論與思想/ 13

一、適應性的闡釋 / 14

1. 適應的基本釋義/ 14

2. 達爾文進化論的“適者生存”/ 15

3. 斯圖爾德的“文化適應”/ 16

4. 麥克哈格的“適應標準”/ 19

5. 中國傳統(tǒng)哲學中的適應觀/ 20

6. 人居環(huán)境科學中的適應性基礎/ 23

7. 可持續(xù)發(fā)展觀中的適應性要求/ 24

二、建筑的適應性/ 26

1. 基本含義/ 26

2. 集群性/ 27

3. 普遍性與相對性/ 27

4. 時態(tài)性與時段性/ 28

5. 互動性與共生性/ 29

6. 中性與多維性/ 30

7. 自組織性與可調控性/ 30

三、建筑適應性機制的基本要素/ 33

1. 建筑與自然環(huán)境/ 33

2. 建筑與社會文化環(huán)境/ 36

3. 建筑與經濟技術環(huán)境/ 37

4. 自然選擇與人工選擇/ 39

第二章 湘西土家族地區(qū)的適應性背景/ 41

一、自然地理概況/ 41

1. 地理氣候/ 41

2. 自然資源/ 44

二、土家族的基本情況/ 45

1. 土家族概況/ 45

2. 土家族族源/ 45

3. 土家族的形成時間/ 47

三、湘西土家族地區(qū)的歷史沿革及研究階段劃分/ 48

1. 溪州之役以前——形成時期/ 48

2. 溪州之役至鴉片戰(zhàn)爭——成熟時期 / 51

3. 鴉片戰(zhàn)爭之后——變遷時期/ 53

第三章 湘西土家族村寨的適應性演變/ 55

一、形成時期/ 56

二、成熟時期/ 58

1. 村寨選點/ 58

2. 山環(huán)水繞：老司城/ 60

3. 山岡之巔：雙鳳/ 66

4. 枕山面水：勞莊/ 69

5. 兩山之間：龍西湖/ 70

6. 太極之勢：小干溪/ 72

7. 開門見山：那丘/ 73

8. 適應性特征/ 75

三、變遷時期/ 77

1. 形態(tài)異質/ 77

2. 交通升級/ 78

3. 結構離散/ 78

4. 規(guī)模矛盾/ 79

四、小結/ 79

第四章 湘西土家族民居與宗教建筑的適應性

演變/ 81

一、形成時期/ 82

1. 穴居/ 82

2. 巢居/ 83

3. 半地穴和早期地面建筑/ 84

4. 早期干欄建筑/ 86

5. 適應性特征/ 87

二、成熟時期/ 88

1. 從叉木架屋到木構瓦房/ 88

2. 傳統(tǒng)民居的平面功能/ 89

3. 傳統(tǒng)民居的結構形式/ 108

4. 傳統(tǒng)民居的材料構造/ 108

5. 典型的宗教建筑/ 109

6. 適應性特征/ 110

三、變遷時期/ 111

1. 傳統(tǒng)民居的變遷/ 111

2. 新民居的出現/ 122

3. 宗教建筑的極端異化/ 122

四、小結/ 123

第五章 適應性機制之自然環(huán)境的選擇作用/ 125

一、形成時期：凸顯制約/ 126

1. 聚落：選址的絕對依賴/ 126

2. 住所：基本需求的物化/ 127

二、成熟時期：均衡理應/ 128

1. 村寨之 “理”/ 128

2. 民居之 “應”/ 130

三、變遷時期：自主分化/ 132

1. 自然環(huán)境的生態(tài)異化/ 132

2. 村寨的自主生長/ 135

3. 民居的游離分化/ 136

四、小結/ 138

第六章 適應性機制之社會文化環(huán)境的選擇

作用/ 139

一、形成時期：蒙昧野蠻/ 140

1. 樸素的氏族部落文化：原始的住居/ 140

2. 征戰(zhàn)頻繁，社會動蕩：部落聚居的維持/ 142

二、成熟時期：有機凸顯/ 143

1. 民族共同文化和心理的形成/ 143

2. 文化涵化/ 147

三、變遷時期：徘徊之間/ 153

1. 國家意識形態(tài)的建構/ 154

2. 民族主體意識的徘徊/ 162

四、小結/ 167

第七章 適應性機制之經濟技術環(huán)境的

選擇作用/ 169

一、形成時期：原始萌芽 / 170

1. 從漁獵采集到原始農耕：定居的可能/ 170

2. 從陶器燒制到鐵器鍛打：材料的換代/ 172

二、成熟時期：穩(wěn)定發(fā)展/ 173

1. 封建地主經濟的確立和發(fā)展/ 174

2. 先進技術的傳播/ 177

三、變遷時期：復雜凸顯/ 181

1. 經濟體制的轉型/ 181

2. 技術結構的雜糅/ 191

四、小結/ 199

第八章 結論/ 201

一、湘西土家族建筑適應性演變的特點/ 202

二、湘西土家族建筑演變的適應性機制/ 202

1. 共同進化與螺旋式演變/ 202

2. 選擇限度與短板效應/ 205

3. 自然選擇與人工選擇/ 206

4. 建筑適應性機制的框架/ 207

三、結語/ 208

附錄/ 211

參考文獻/ 217

后記/ 2222100433B