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三江平原是我国最大的淡水沼泽集中分布区之一。近50年来,三江平原经历数次大规模的垦殖活动,湿地大面积萎缩,耕地面积大幅度增加。景观基质与土地类型均发生了深刻变化,这必将影响到湿地生态系统中元素的集散规律及生物地球化学过程。本论文研究了三江平原土壤中元素的分布规律,探讨了重金属元素在不同土地类型中的集散规律、赋存特征及影响因素,初步分析了重金属元素在沼泽食物链中的传递过程。论文主要得到以下几个结论:
三江平原小叶章湿地、旱田、水稻田、岛状林湿地及人工杨树林中土壤pH、有机质含量、可溶性有机碳、硫、Al、Fe、Hg、Pb、Cu、Mn含量均存在较大差异。土地利用方式改变导致土壤pH和有机质含量变化,可能是引起土壤中其它元素含量及分布特征发生变化的主导因素。四种微量金属元素中,锰含量在不同土地类型中存在显著性差异,在水稻田中,锰流失强烈。
三江平原土壤Hg、Pb、Cu、Mn的元素地球化学基线值分别为0.039mg/kg、20.47mg/kg、19.15mg/kg和326.70mg/kg。不同土地类型中,元素的集散特征存在很大差异。Hg、Cu、Pb、Mn四种重金属元素中,Mn在不同土地类型中集散状态波动最大。土壤中微量元素集散规律的改变,导致土壤作为微量元素“源”或者“汇”的功能的变化。在湿地陆化与陆地湿化两种不同的演变过程中,土壤中汞经历了由分散到富集的过程,锰经历了由富集到分散的过程,土壤中铅经历了由分散到富集的过程,铜则变化不大。
三江平原土壤中锰形态表现出残渣态>可还原态>酸可提取态≈可氧化态的特征,土壤中的锰主要以矿物态或者铁锰氧化物形式存在,铅含量主要以残渣态为主,可氧化态与可还原态次之,酸可提取态最低;土壤中铜含量表现出残渣态>可氧化态>可还原态>酸可提取态的规律。残渣态与可氧化态占土壤中铜的绝大部分,可还原态铜的波动,是导致土壤中铜可利用性变化的主要因素。pH对于重金属元素在土壤中的赋存形态起到决定作用。
三江平原地表水体中重金属含量要远高于世界河流的平均含量,其中锰含量最高,铅、铜含量次之,汞含量最低。三江平原植物汞含量表现出苔藓>乌拉苔草>小叶章>毛果苔草>杨树叶的规律,苔藓对汞具有较高的富集能力。所研究的生物中,蜈蚣体内汞含量最高。三江平原陆生食物链中肉食性昆虫体内汞含量平均为141.66ng/g,植食性昆虫体内汞含量平均为28.24ng/g,汞的生物放大倍数约为5.02。