不同侵蝕強(qiáng)度對(duì)崩崗稀土遷移及阻控的影響

梁美霞,陳志彪,陳志強(qiáng),鄭宗滄,區(qū)曉琳

(1.泉州師范學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，福建 泉州 362000;2.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350007;3.福建師范大學(xué)濕潤亞熱帶生態(tài)地理過程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350007)

崩崗是我國南方紅壤區(qū)花崗巖風(fēng)化殼及其風(fēng)化土體在水力-重力復(fù)合侵蝕交替作用下形成的產(chǎn)物，是粗晶花崗巖紅壤區(qū)生態(tài)系統(tǒng)退化的最高表現(xiàn)形式和最為典型的土壤侵蝕方式，被形象地稱為南方紅壤區(qū)的“生態(tài)潰瘍”[1]。粗晶花崗巖區(qū)發(fā)育的紅壤中普遍富含稀土元素(REEs)，稀土元素指由具有相似的化學(xué)和地球化學(xué)性質(zhì)的15種鑭系元素(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu)以及Sc和Y組成[2]。已有研究發(fā)現(xiàn)在雨水的沖刷作用下，大量稀土元素隨土壤侵蝕而遷移。由于稀土在環(huán)境中的持久性、生物累積性和慢性毒性[3]，稀土可通過食物鏈進(jìn)入人體中，對(duì)人體構(gòu)成潛在的健康威脅，成為一個(gè)新興的環(huán)境問題[4]。目前，關(guān)于崩崗的研究多涉及崩崗基本概念、侵蝕影響因素、侵蝕機(jī)制、土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量及防治等[5-9]，研究崩崗侵蝕區(qū)土壤中稀土元素含量特征及水平遷移情況尚鮮見報(bào)道。

稀土在土壤中的遷移，包括垂直和水平方向的遷移，在垂直層面上，稀土在土壤剖面中的垂直分布因土壤類型而異，通常富集于表層，向下遷移能力很弱。垂直向上的稀土遷移被稱為生物遷移，主要集中在土壤-植物系統(tǒng)之間的遷移、積累，因不同植物的吸收富集能力以及在各個(gè)器官的遷移狀況而異，其中，蕨類植物芒萁(Dicranopterisdichotoma)表現(xiàn)出極強(qiáng)的積累富集、遷移稀土元素能力，器官之間呈現(xiàn)出葉>根>莖的遷移能力差異[10-11]。因此，可通過選擇合適的耐性植物轉(zhuǎn)化污染物形態(tài)，達(dá)到阻控污染物遷移的目的。在水平層面上，稀土遷移則主要通過土壤侵蝕。已有研究發(fā)現(xiàn)土壤侵蝕現(xiàn)狀將影響稀土的水平遷移量[12]。

福建省長汀縣是我國南方粗晶花崗巖紅壤區(qū)崩崗侵蝕最嚴(yán)重的區(qū)域之一，同時(shí)，也是全省稀土儲(chǔ)量最豐富(達(dá)福建省稀土探明儲(chǔ)量的60%以上)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展最早的地區(qū)。因此，選取福建省長汀縣崩崗群中3種不同侵蝕強(qiáng)度的典型崩崗樣地為研究對(duì)象，開展不同土壤侵蝕強(qiáng)度對(duì)崩崗樣地土壤中稀土元素含量特征及水平遷移的影響研究，旨在揭示土壤侵蝕強(qiáng)度對(duì)稀土元素遷移的影響機(jī)制，為制定崩崗系統(tǒng)稀土元素阻控的生態(tài)恢復(fù)措施提供決策參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

選取福建省長汀縣濯田鎮(zhèn)西南部黃泥坑崩崗群(25°31′49″ N，116°16′52″ E)作為研究區(qū)，該區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，境內(nèi)陡坡、山地和丘陵多，屬于中亞熱帶季風(fēng)性氣候區(qū)，降雨量充足，平均達(dá)1 710 mm。土壤為粗晶花崗巖風(fēng)化發(fā)育而成的侵蝕性紅壤，抗侵蝕性能較弱。加上人類活動(dòng)干擾，大量植被受到破壞，山體裸露，在強(qiáng)降雨條件下，山體表層土被雨水沖刷侵蝕下切至砂土層，由此形成切溝。由于砂土土體疏松且抗蝕性差，在跌水作用下形成崩壁，沖刷下來的泥沙堆積在崩壁底部而形成崩積體，崩積體隨雨水徑流運(yùn)至下游，形成了典型的崩崗地貌。

依據(jù)樣地選擇的典型性和代表性，在長汀縣崩崗群中選取同一集水區(qū)域內(nèi)的海拔和坡度相近、母巖和成土條件相同、地表生境條件相似的 3 條不同侵蝕強(qiáng)度的崩崗作為研究樣地，其崩壁侵蝕皆接近山體分水嶺，均屬于崩崗發(fā)育的后期。由于坡面侵蝕溝匯水特征的差異，崩崗Ⅰ受崩壁跌水影響，屬于強(qiáng)度侵蝕崩崗，崩崗內(nèi)白色粗粒石英顆粒隨處可見；崩崗Ⅱ因降水強(qiáng)度差異受崩壁間歇性跌水的影響，屬于中度侵蝕崩崗，崩崗內(nèi)赤褐色表土裸露，質(zhì)地疏松，有部分植物侵入；崩崗Ⅲ由于崩壁跌水消失，屬于微度侵蝕崩崗，植物侵入后，除了崩壁有部分土體出露，其余部位均有植被覆蓋。崩崗Ⅱ位于崩崗Ⅰ西側(cè)約5 m處，崩崗Ⅲ位于崩崗Ⅱ西南方向約10 m處。3條典型崩崗樣地的環(huán)境特征見表1。同時(shí)，在3條不同土壤侵蝕強(qiáng)度的崩崗侵蝕溝西南約100 m處選擇一處海拔和坡度相近、母巖和成土條件相同的非崩崗侵蝕對(duì)照坡面作為參照樣地，該樣地地表植被以稀疏馬尾松和芒萁、五節(jié)芒為主，植被總覆蓋度為70%，無基巖裸露，用于對(duì)比不同侵蝕強(qiáng)度的崩崗和非崩崗樣地稀土含量特征及遷移情況。

表1 長汀崩崗樣地環(huán)境特征

1.2 樣品采集與分析

于2016年9月28—30日在每條崩崗內(nèi)，按照集水坡面、崩壁、崩積體和溝道4個(gè)不同部位設(shè)置取樣地，而對(duì)照坡面采取與3條崩崗大致對(duì)應(yīng)海拔位置，按照坡頂、坡上部、坡中部和坡下部4個(gè)不同部位設(shè)置間隔4 m的取樣地，每區(qū)均以多點(diǎn)混合方式重復(fù)取樣3次，分別采集0～20 cm表層土壤，按照四分法取0.5 kg左右混合樣置于標(biāo)記好的聚乙烯自封袋內(nèi)。同時(shí)，在毗鄰崩崗樣地100 m處未治理的稀土浸提尾礦崩崗侵蝕溝中選取芒萁生長旺盛點(diǎn)，從芒萁植物的最底部逐段、逐層挖去上層覆土，沿著根系生長方向，找到不定根部分，用剪刀剪下，置于地面的牛皮紙上，重復(fù)取樣3次，用于采集芒萁非根際與根際土壤樣品。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，于2016年10月起對(duì)帶回的土壤樣品去除石英顆粒、植物根系等，并風(fēng)干置于陰涼處，隨后用瑪瑙研缽研磨粉碎、過篩，裝入自封袋編號(hào)，用于后續(xù)稀土元素含量和結(jié)合形態(tài)的測(cè)定。

1.2.1土壤稀土元素變量指標(biāo)

稀土變量包括稀土總量(TREE)、重稀土(HREE)含量、輕稀土(LREE)含量以及稀土元素的結(jié)合形態(tài)。

由表4中可以看出，西部礦業(yè)股份有限公司近五年的存貨周轉(zhuǎn)率分別為17.68、15.03、25.62、20.78、13.14，呈現(xiàn)先減后增再減的狀態(tài)，其增減幅度較大，尤其是2015與2017年三年間，因?yàn)槠髽I(yè)的營業(yè)成本及存貨平均余額都是呈直線上升狀態(tài)，存貨周轉(zhuǎn)率直線下降，企業(yè)的存貨周轉(zhuǎn)相對(duì)較差，表明企業(yè)積壓的存貨較多，可能與有色金屬業(yè)產(chǎn)能過剩有關(guān)。

首先，將土壤樣品用瑪瑙磨碎，過0.149 mm孔徑聚乙烯篩研磨后，加入混合酸(1.5 mL HF和0.5 mL HNO3)后，稱取0.04 g土壤樣品在150 ℃條件下干燥15 h，所得鹽再溶于HNO3和高純水中，稀釋至60 mL進(jìn)行分析。在福建師范大學(xué)亞熱帶山地生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(科技部福建省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)[13]采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS (X系列2，Thermo-Fisher，USA)測(cè)定15種稀土元素含量。因此，稀土總量(TREE)為所測(cè)定的15種稀土元素含量之和(不含Pm、Sc)；輕稀土(LREE)含量指La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu這6種稀土元素含量之和；重稀土(HREE)含量指Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y這9種稀土元素含量之和。

稀土元素結(jié)合形態(tài)則采用Tessier連續(xù)提取法，TESSIER等[14]將其分為可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)，形態(tài)測(cè)定方法見表2。連續(xù)提取過程中提取前4種結(jié)合形態(tài)，殘?jiān)鼞B(tài)用差減法求得，不會(huì)造成稀土各形態(tài)間的再分配。用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS(X系列2，Thermo-Fisher，USA)測(cè)定提取液中稀土含量。

表2 土壤中稀土元素形態(tài)分析法(連續(xù)提取法)

1.2.2非根際與根際土壤樣品稀土元素前4態(tài)含量測(cè)定

根據(jù)根際土與非根際土的區(qū)分要求，手捧上部約20 cm土體輕輕抖動(dòng)，收集掉落的大塊不含根系的土壤，放入聚乙烯自封取樣袋中作為非根際土壤樣品；用軟毛刷輕刷緊貼芒萁根系的包土，收集芒萁根系包土樣，放入聚乙烯取樣袋作為根際土壤樣品，然后按照上面所述的Tessier連續(xù)提取法用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS(X系列2，Thermo-Fisher,USA)測(cè)定提取液中芒萁非根際與根際稀土元素前4態(tài)含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Excel軟件整理室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)，采用SPSS 22.0軟件分析數(shù)據(jù)。首先，判斷樣本數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布，若服從正態(tài)分布，用算術(shù)平均值表示其平均含量；若不服從正態(tài)分布，但服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，用幾何平均值表示其平均含量；若既不服從正態(tài)分布，也不服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，則用中位數(shù)表示其平均含量。然后，進(jìn)行樣本之間的顯著性差異檢驗(yàn)。若符合正態(tài)分布，且滿足方差齊次檢驗(yàn)，用one-way ANOVA進(jìn)行單因素方差分析及LSD多重比較顯著性檢驗(yàn)。若不符合正態(tài)分布或未能通過方差齊次檢驗(yàn)，則采用非參數(shù)分析過程中的Kruskal Wallis秩和檢驗(yàn)方法。最后，采用Origin 9.0軟件繪制圖形。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同侵蝕強(qiáng)度崩崗與非崩崗坡面稀土含量對(duì)比

表3顯示，強(qiáng)度侵蝕崩崗(崩崗Ⅰ)LREE、HREE和TREE最高值均出現(xiàn)在溝道部位，中度(崩崗Ⅱ)和微度侵蝕崩崗(崩崗Ⅲ)出現(xiàn)在崩積區(qū)部位，而非崩崗的對(duì)照坡地LREE、HREE和TREE最高值則出現(xiàn)在坡面最頂部，說明隨著崩崗侵蝕強(qiáng)度的加深，稀土呈現(xiàn)向下游遷移能力增強(qiáng)的趨勢(shì)；不同部位LREE/TREE值均大于70%，說明土壤中LREE占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。從崩崗系統(tǒng)TREE含量來看，呈現(xiàn)出崩崗Ⅲ(380.11 mg·kg-1)>對(duì)照(314.56 mg·kg-1)>崩崗Ⅱ(214.51 mg·kg-1)>崩崗Ⅰ(199.38 mg·kg-1)的規(guī)律。

表3 不同侵蝕強(qiáng)度崩崗與非崩崗不同部位稀土含量

同一土壤侵蝕強(qiáng)度下，崩崗與對(duì)照坡面不同部位土壤中TREE含量均達(dá)到顯著性差異(P<0.05)，如圖1所示，TREE含量在崩崗Ⅰ溝道、崩崗Ⅱ和崩崗Ⅲ崩積區(qū)、對(duì)照坡面坡頂含量最高。同一部位不同樣地間，除崩壁區(qū)外，其他部位在不同樣地間土壤中TREE含量也均達(dá)到顯著性差異(P<0.05)，TREE含量集水坡面部位最高值出現(xiàn)在對(duì)照樣地，崩積區(qū)部位最高值出現(xiàn)在崩崗Ⅲ，溝道部位最高值出現(xiàn)在崩崗Ⅰ。

TREE含量以算術(shù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。英文大寫字母不同表示同一侵蝕強(qiáng)度不同部位間TREE含量差異顯著(P<0.05)；英文小寫字母不同表示同一部位不同侵蝕強(qiáng)度樣地間TREE含量差異顯著(P<0.05)。

2.2 崩崗與非崩崗坡面稀土結(jié)合形態(tài)分異

表4 不同侵蝕強(qiáng)度崩崗與非崩崗不同部位稀土結(jié)合形態(tài)含量

圖2反映了不同侵蝕強(qiáng)度崩崗與非崩崗坡面稀土元素結(jié)合形態(tài)在土壤稀土全量中所占比例的變化。按重要性及占比，基本上稀土元素不同結(jié)合形態(tài)的排序?yàn)闅堅(jiān)鼞B(tài)>可交換態(tài)>鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)>有機(jī)物結(jié)合態(tài)>碳酸鹽結(jié)合態(tài)，與前述各稀土元素結(jié)合形態(tài)的分布規(guī)律相一致。

圖2 不同侵蝕強(qiáng)度崩崗與非崩崗坡面稀土元素各結(jié)合形態(tài)在土壤稀土全量中的占比

圖3中不同侵蝕強(qiáng)度崩崗的稀土可交換態(tài)占比較對(duì)照坡地高，經(jīng)單因素方差分析，不同侵蝕強(qiáng)度崩崗的稀土可交換態(tài)占比與對(duì)照樣地之間達(dá)到顯著性差異(P<0.05)，而對(duì)照坡地稀土殘?jiān)鼞B(tài)占比明顯高于不同侵蝕強(qiáng)度崩崗占比，稀土殘?jiān)鼞B(tài)占比在對(duì)照樣地與崩崗間也達(dá)到顯著性差異(P<0.05)。各樣地有機(jī)物結(jié)合態(tài)僅占紅壤稀土總量的2%左右，可見，紅壤中能直接被利用的稀土含量或者說“速效”稀土的量總體來說是較低的，大部分稀土以無效態(tài)形式存在。

稀土可交換態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)占比均以算術(shù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。英文大寫字母不同表示不同侵蝕強(qiáng)度間稀土可交換態(tài)占比或殘?jiān)鼞B(tài)占比差異顯著(P<0.05)。

2.3 芒萁生長對(duì)土壤中稀土元素結(jié)合形態(tài)的影響

20世紀(jì)60年代末、70年代初，Riley等根據(jù)在根系表面抖落和粘著的程度來區(qū)分根際土與非根際土。松散粘附在根系表面，距根面0～4 mm的土壤為根際土，抖落下的為非根際土(原土體)[15]。根際是養(yǎng)分、水分或有害物質(zhì)進(jìn)入根系參與食物鏈物質(zhì)循環(huán)的門戶，是植物體與土壤之間物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的紐帶。通過研究芒萁生長地非根際與根際土中稀土前4態(tài)含量的差異，旨在揭示芒萁生長對(duì)于土壤中稀土結(jié)合形態(tài)的影響及稀土元素在土壤-植物體之間的遷移能力。

稀土結(jié)合態(tài)中的前4態(tài)在某些特定條件下是不穩(wěn)定的，易轉(zhuǎn)化為生物可給態(tài)，統(tǒng)稱為“非穩(wěn)定態(tài)”。由圖4所示，非根際土與根際土中稀土可交換態(tài)與其他3態(tài)之間均達(dá)到顯著性差異(P<0.05)，在生物可給態(tài)中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。非根際土生物可給態(tài)平均含量為214.90 mg·kg-1，根際土生物可給態(tài)平均含量可達(dá)231.78 mg·kg-1。

稀土4態(tài)含量以算術(shù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。柱子上方英文大寫字母不同表示芒萁生長地非根際或根際土壤中稀土4態(tài)含量間差異顯著(P<0.05)。

3 討論

3.1 不同侵蝕強(qiáng)度崩崗與非崩崗坡面稀土含量特征

土壤中稀土主要來源于包括石英、長石等未完全風(fēng)化的主礦物和大部分副礦物(磷灰石、褐簾石、獨(dú)居石等及鐵錳結(jié)核)及主礦物分解物質(zhì)，前者分布廣泛，但稀土含量較少，后者分布雖少，卻富含稀土[16]。而土壤中稀土元素含量的多寡除了受其母質(zhì)、質(zhì)地、風(fēng)化歷史和成土過程、有機(jī)質(zhì)含量和反應(yīng)活性等影響外，還受人為干擾的影響[17]。朱溪流域部分地區(qū)由于當(dāng)?shù)鼐用竦幕顒?dòng)干擾，大量植被遭受破壞，使得山體裸露，形成了不同侵蝕強(qiáng)度的崩崗地貌。已有研究發(fā)現(xiàn)，在雨水的沖刷作用下，大量稀土元素隨土壤侵蝕有向低海拔地區(qū)遷移的趨勢(shì)，筆者對(duì)不同侵蝕強(qiáng)度崩崗不同部位稀土含量的研究結(jié)果與之相一致，崩崗地貌中，植被覆蓋度越低，土壤侵蝕強(qiáng)度越強(qiáng)，隨泥沙向下游遷移的稀土量就越大。因此，侵蝕強(qiáng)度最大的崩崗，其稀土含量最大值出現(xiàn)在溝道部位，而未發(fā)生崩崗的對(duì)照坡面稀土含量最大值則位于坡頂部。這說明崩崗系統(tǒng)在植被自然恢復(fù)過程中，隨著先鋒植物芒萁的入侵并成功定植及生長，植被狀況得到改善，崩崗侵蝕強(qiáng)度得到一定遏制，表層稀土的水平遷移也得到了一定程度的阻控。

已有研究表明，花崗巖地區(qū)土壤中稀土元素含量與鐵、錳含量有關(guān)[10]?；◢弾r風(fēng)化殼中，離子吸附型稀土礦主要以離子態(tài)存在，被高嶺土等黏土礦物吸收[18]。筆者研究得到TREE隨著植被覆蓋度的提高，侵蝕強(qiáng)度降低，土壤中稀土含量越高，說明隨著植被的恢復(fù)，崩崗系統(tǒng)愈加穩(wěn)定，土壤中稀土遷移量越少，表明阻控稀土遷移能力也就越強(qiáng)。但是，不同侵蝕強(qiáng)度崩崗平均稀土含量仍達(dá)到264.67 mg·kg-1，非崩崗坡面稀土含量達(dá)到314.56 mg·kg-1，均高于地殼中稀土元素含量(188.80 mg·kg-1)、地殼上部(約150 mg·kg-1)[10]、中國土壤中稀土元素含量(186.76 mg·kg-1)[19]和福建省土壤背景值(223.47 mg·kg-1)[20]。強(qiáng)度侵蝕的崩崗稀土含量達(dá)199.38 mg·kg-1，雖略低于福建省土壤背景值，但仍富集較多的稀土元素，應(yīng)加強(qiáng)極度退化生態(tài)系統(tǒng)崩崗的生態(tài)恢復(fù)治理，阻控稀土向下游遷移。

筆者研究所得到的稀土元素La、Ce、Pr、Nd含量明顯大于其他稀土元素含量1個(gè)數(shù)量級(jí)，不同侵蝕強(qiáng)度下崩崗和非崩崗LREE/TREE平均值均大于80%，說明土壤中LREE占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(紅壤中稀土元素以輕稀土元素為主)，這符合表生風(fēng)化條件下稀土元素的分布規(guī)律[21]，主要與輕、重稀土元素對(duì)土壤的吸持性差異有關(guān)。輕稀土由于離子半徑較大，易被土壤吸附；而重稀土由于離子半徑相對(duì)較小，易與水中溶體結(jié)合成復(fù)合物而被解吸[22]。這與筆者由之前的人工降雨實(shí)驗(yàn)得到的隨泥沙遷移的輕稀土含量高于重稀土含量結(jié)果[12]相一致。

3.2 不同侵蝕強(qiáng)度崩崗與非崩崗坡面稀土結(jié)合形態(tài)分異特征

雖然稀土元素具有相似的地球化學(xué)行為，但在表生條件下，不同稀土元素之間也可能出現(xiàn)分異現(xiàn)象，造成其在土壤中分布和分配的差異性[21]。所有結(jié)合形態(tài)稀土元素的平均值符合元素分布的Oddo-Harkins規(guī)則，反映了稀土元素由于其基本地球化學(xué)性質(zhì)的相似性，它們之間的分布具有相似的變化規(guī)律[21]。稀土結(jié)合態(tài)中前4態(tài)在某些特定條件下是不穩(wěn)定的，易轉(zhuǎn)化為生物可給態(tài)，統(tǒng)稱為“非穩(wěn)定態(tài)”，而第5態(tài)殘?jiān)鼞B(tài)因保持在礦物晶格中，生物難以利用，成為“穩(wěn)定態(tài)”[17]。在非崩崗坡面以殘?jiān)鼞B(tài)為主，其含量最高，占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，反映了紅壤中稀土元素的大部分以無效態(tài)形式存在，這可能是因?yàn)橄⊥猎刂饕嬖谟谕寥乐幸恍┖⊥恋母钡V物及鐵錳氧化物等難溶氧化物的穩(wěn)定礦物中，被土壤中有機(jī)質(zhì)及被黏粒礦物吸附而可置換的稀土含量較低所致。而在極度退化生態(tài)系統(tǒng)的崩崗系統(tǒng)中，由于地表覆被與覆蓋的變化，土壤基底環(huán)境的改變，可交換態(tài)稀土含量明顯高于非崩崗坡面土壤，其非穩(wěn)定態(tài)所占比例明顯高于非崩崗坡面，由于各種非穩(wěn)定態(tài)稀土元素在某些特定條件下能轉(zhuǎn)化為生物可給態(tài)，使之具有生物有效性。因此，對(duì)于崩崗?fù)嘶鷳B(tài)系統(tǒng)，探討稀土超累積植物的生態(tài)恢復(fù)措施將有利于阻控稀土的水平遷移，減少對(duì)下游的潛在污染性。

3.3 超累積植物芒萁對(duì)稀土水平遷移的阻控

芒萁是一種廣泛分布于我國亞熱帶地區(qū)的古老蕨類植物，具有喜陽、喜酸、耐貧瘠、耐旱的特點(diǎn)[23]，是崩崗系統(tǒng)生態(tài)退化過程中最后退出而生態(tài)恢復(fù)過程中最早進(jìn)入的草本植物之一[24]。芒萁不僅防治水土流失效果好，而且是富集稀土元素的主要植物種類，利用芒萁的生物調(diào)控措施可以有效地阻控稀土元素的水平遷移[11]。

目前已有較多研究集中于土壤-芒萁系統(tǒng)中稀土元素的分布、累積和遷移[25]，關(guān)于非根際與根際土中稀土元素生物可給態(tài)含量如何影響稀土元素向地上部分植物體遷移的研究尚鮮見報(bào)道。已有研究表明，土壤中稀土元素全量不能作為判斷對(duì)植物供給能力的指標(biāo)，只有可給態(tài)對(duì)植物才是有效的[26]。而根際微域內(nèi)稀土可給態(tài)含量直接決定著植物實(shí)際吸收量。筆者研究中，由于芒萁的生長，根際土中稀土可給態(tài)含量大于非根際土，表明稀土可給態(tài)有由原土體向根際土遷移，繼而往上向芒萁植物體遷移、累積的趨勢(shì)。芒萁作為稀土超累積植物之一，其體內(nèi)稀土含量主要來源于根際微域內(nèi)稀土可給態(tài)含量。極度退化生態(tài)系統(tǒng)崩崗可通過自然恢復(fù)，促進(jìn)先鋒種植物芒萁的侵入，一方面提高植被覆蓋度，減少土壤流失量；另一方面促進(jìn)土壤中稀土元素向芒萁植物的遷移、累積，從而達(dá)到阻控崩崗系統(tǒng)稀土元素向下游遷移、降低潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平的目的。

4 結(jié)論

(1)不同侵蝕強(qiáng)度崩崗不同部位稀土含量差異顯著，侵蝕強(qiáng)度最大的崩崗其稀土含量最大值出現(xiàn)在溝道部位，而非崩崗的對(duì)照坡面稀土含量最大值則位于坡頂部。因此，在崩崗系統(tǒng)中，植被覆蓋度越低，土壤侵蝕強(qiáng)度越強(qiáng)，隨泥沙向下游遷移的稀土量就越多，這表明隨著崩崗侵蝕強(qiáng)度的加深，稀土呈現(xiàn)出向下游遷移能力增強(qiáng)的趨勢(shì)。

(2)崩崗系統(tǒng)雖為生態(tài)系統(tǒng)退化的最高表現(xiàn)形式，但土壤中仍富集較多的稀土元素，應(yīng)加強(qiáng)極度退化生態(tài)系統(tǒng)崩崗的生態(tài)恢復(fù)治理，阻控稀土向下游遷移。

(3)極度退化生態(tài)系統(tǒng)崩崗中，可交換態(tài)稀土含量明顯高于非崩崗坡面，生物可給態(tài)稀土所占比例明顯高于非崩崗坡面。因此，對(duì)于退化生態(tài)系統(tǒng)崩崗，探討稀土超累積植物的生態(tài)恢復(fù)措施將有利于阻控稀土的水平遷移，減少對(duì)下游的潛在污染性。

(4)極度退化生態(tài)系統(tǒng)崩崗可通過自然恢復(fù)，促進(jìn)先鋒植物種芒萁的侵入，一方面防治水土流失，減少表層稀土遷移量；另一方面可促進(jìn)土壤中稀土元素向芒萁植物體的遷移、累積，最終達(dá)到阻控崩崗系統(tǒng)稀土元素向下游遷移、降低潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平的目的。