2008年在礦區(qū)的礦渣廢棄地采用2年生欒樹Koelreuteriapaniclata(苗高1.3m，地徑1.5cm)實(shí)生苗，挖穴(0.5m×0.5m×0.5m），客土1.0kg，苗木根系蘸黃土漿造林，株行距為1.0m×1.3m。目前植物生長狀況良好，欒樹能適應(yīng)礦區(qū)廢棄地的土壤條件。2011年10月在造林地測定林木胸徑和樹高，并計(jì)算林分的平均胸徑、平均樹高、林分生物量和林分生產(chǎn)力(見表1）。

研究方法

植物和土壤樣品的采集及樣品分析方法：在2011年10月，在湘潭錳礦植被恢復(fù)地4年生欒樹人工林中，根據(jù)樣地每木調(diào)查的結(jié)果，按林木生長級Ⅰ級木、Ⅱ級木、Ⅲ級木、Ⅳ級木、Ⅴ級木和平均木各選1株，共選6株標(biāo)準(zhǔn)木伐倒，按樹干、樹皮、樹枝、樹葉和樹根[樹根分為細(xì)根(d＜0.2cm)、粗根(0.2cm＜d＜0.5cm)、大根和根頭(d＞0.5cm）]測定各組分鮮質(zhì)量，同時(shí)分別采集各組分的分析樣品，每株標(biāo)準(zhǔn)木的每一組分重復(fù)3個樣品，每一組分分析樣品18個。林下植被主要有草本層和死地被物層，在樣地內(nèi)設(shè)置4個1m×1m小樣方，對小樣方草本植物按同種植物進(jìn)行分別采樣，死地被物層按未分解、半分解和已分解進(jìn)行采樣。樣地內(nèi)隨機(jī)設(shè)置4個土壤采樣點(diǎn)，每個采樣點(diǎn)均按0～15、15～30、30～45cm分層采集分析樣品(約1kg）。植物各組分分析樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后在80℃恒溫下烘干，粉碎過100目篩，裝入樣品袋備用。土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后自然風(fēng)干，按各測定指標(biāo)的測試方法進(jìn)行處理，裝入樣品袋備用。對樣品逐一測定，同一分析樣品取算術(shù)平均值作為最終分析結(jié)果。植物、土壤樣品中Fe、Mn、Cu、Zn元素含量用AA-7000型原子吸收光譜儀測定。

數(shù)據(jù)處理養(yǎng)分積累量(kg/hm2）為生物量與養(yǎng)分含量的乘積，數(shù)據(jù)全部采用Excel2003進(jìn)行處理。

結(jié)果與分析

土壤微量元素的含量

通過表2可以看出，在欒樹人工林中，各微量元素含量的順序?yàn)镕e＞Mn＞Zn＞Cu。元素含量差異顯著，F(xiàn)e的含量要比Cu和Zn高出兩個數(shù)量級以上，Mn比Cu高出一個數(shù)量級以上。在土壤垂直分布中，F(xiàn)e含量隨深度增加而遞增，說明Fe易被淋溶而向下遷移，其它元素的含量隨深度的增加未表現(xiàn)出一致的規(guī)律性。從變異系數(shù)來看，變化幅度的大小順序?yàn)镃u＞Mn＞Zn＞Fe，說明Fe元素的含量在不同的深度變化幅度最小。

林下植被及死地被物層微量元素的含量

經(jīng)過對草本層和死地被物層各種微量元素的測定，結(jié)果（見表3）表明：草本層和死地被物層微量元素的含量高低順序均為Mn＞Fe＞Zn＞Cu；Mn元素含量要高于其它元素，最主要的原因是該廢棄地土壤中Mn元素含量較高。草本層中各元素變化幅度為Cu＞Fe＞Zn＞Mn，死地被物層中變化幅度為Fe＞Zn＞Mn＞Cu，且草本層中各元素的變化幅度都要比死地被物層中要大。值得注意的是，Cu的變化幅度排序由草本層的第一位降至死地被物層的最后一位，說明植物種類不同，其Cu含量差異性較大；而在分解階段，由于Cu的活性低，所以各分解階段含量沒有顯著差異，變化的幅度也小。在死地被物層中，Zn的變化幅度要高于Cu，主要是由于Zn的活性要高于Cu。

欒樹各組分微量元素的含量

地上部分微量元素的含量

表4給出了地上部分微量元素的含量。從表4可以看出，地上部分各組分微量元素含量分別為：樹葉最多，樹干最低，各組分微量元素總量排序?yàn)闃淙~＞樹枝＞樹皮＞樹干。從各元素總量來看，含量最高的是Mn，占地上部分總含量的58.98%；最低是Cu，僅占地上部分總含量的1.04%。各元素含量排序?yàn)椋篗n＞Fe＞Zn＞Cu。

地下部分微量元素的含量

植物主要通過根系從土壤中吸收養(yǎng)分。因此，根系吸收養(yǎng)分的能力大小及養(yǎng)分元素的含量對植物的生長發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。表5給出了欒樹根部的微量元素含量，可以看出：地下部分各組分養(yǎng)分含量中，細(xì)根含量根高，粗根其次，大根含量最低。細(xì)根為植物從土壤中吸取養(yǎng)分最主要的組分，所以其養(yǎng)分含量較粗根高，占地下組分養(yǎng)分總量的40.50%。粗根與大根微量元素含量相近。各組分微量元素總量排序?yàn)椋杭?xì)根＞粗根＞根頭＞大根。從各元素總量來看，含量最高的是Mn，占地下部分總含量的49.25%；最低的是Cu，僅占地下部分總含量的0.98%。各微量元素總量排序?yàn)椋篗n＞Fe＞Zn＞Cu。

微量元素分布特征

在森林生態(tài)系統(tǒng)中，元素的積累和分布是一個十分復(fù)雜的生理生態(tài)過程，它與生物量的增加和生物量中各組分元素含量緊密相關(guān)，總的積累量是林木與環(huán)境相互作用的結(jié)果[8]。各元素在欒樹人工林生態(tài)系統(tǒng)中各部分的積累量和分布如表6所示。由表6可以看出，欒樹人工林微量元素總積累量為165836.83kg/hm2，其中喬木層養(yǎng)分積累量為13.75kg/hm2，喬木中各組分微量元素總積累量排序?yàn)橹Γ靖桑救~＞根＞皮。各組分對Fe的積累量排序?yàn)橹Γ靖桑靖酒ぃ救~，對Mn的積累量排序?yàn)橹Γ救~＞干＞皮＞根，對Cu的積累量排序?yàn)楦桑局Γ靖救~＞皮，對Zn的積累量排序?yàn)楦桑靖局Γ救~＞皮。林下植被層中草本層養(yǎng)分積累量為10.86kg/hm2，占林下植被層的86.53%，且草本層的養(yǎng)分積累量要大于灌木層。在死地被物層中，養(yǎng)分總積累量為7.10kg/hm2，各階段養(yǎng)分積累量排序?yàn)橐逊纸猓疚捶纸猓景敕纸?。林下植被層和死地被物層總積累量為19.65kg/hm2，占整個生態(tài)系統(tǒng)的0.01%，比例雖小，但仍是重要的養(yǎng)分庫。土壤層微量元素積累量最大，為165804.05kg/hm2，占欒樹人工林生態(tài)系統(tǒng)總積累量的99.98%，且養(yǎng)分積累量隨深度增加呈逐漸減小的趨勢。從整個生態(tài)系統(tǒng)來看，4種微量元素的積累量在空間分布上表現(xiàn)為：土壤層＞喬木層＞草本層＞死地被物層＞灌木層。其中，喬木層和林下植被層微量元素積累量排序?yàn)镸n＞Fe＞Zn＞Cu，死地被物層和土壤層微量元素積累量排序?yàn)镕e＞Mn＞Zn＞Cu。

欒樹不同組分對微量元素的生物吸收系數(shù)

植物在生長過程中，根系從土壤中吸收養(yǎng)分，并輸送到其他組分，因此，土壤中的養(yǎng)分含量與植物體內(nèi)的養(yǎng)分含量存在一定的相關(guān)性，這種相關(guān)性可用生物吸收系數(shù)來表示。生物吸收系數(shù)是植物中某元素含量與土壤中該元素含量的比值，它反映了植物對化學(xué)元素的吸收和積累能力[8]。表7為各組分對這4種微量元素的吸收系數(shù)。由表7可以看出，欒樹各組分對這4種微量元素的吸收系數(shù)有明顯差異，對有的元素累積能力較強(qiáng)，對有的元素累積能力較弱，欒樹林木對各元素的吸收系數(shù)排序?yàn)椋篫n＞Mn＞Cu＞Fe。對Fe的吸收系數(shù)最小，僅為0.05，但并不能由此說明欒樹對Fe的富集能力弱，這可能與土壤中的含量高有關(guān)。從各組分來看，樹葉的富集能力最強(qiáng)，生物吸收系數(shù)達(dá)到0.77；大根的富集能力最弱，為0.26。各組分的生物吸收系數(shù)排序?yàn)椋簶淙~＞樹枝＞樹干＞細(xì)根＞樹皮＞根頭＞粗根＞大根。