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　 　 　 　 　 生 态 学 报
　 　 　 　 　 　 　 (SHENGTAI XUEBAO)
　 　 第 31 卷 第 6 期　 　 2011 年 3 月　 (半月刊)
目　 　 次
臭氧胁迫对水稻生长以及 C、N、S元素分配的影响 郑飞翔,王效科,侯培强,等 (1479)………………………
高含氮稻田深层土壤的氨氧化古菌和厌氧氨氧化菌共存及对氮循环的影响
王　 雨,祝贵兵,王朝旭,等 (1487)
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气候年际变率对全球植被平均分布的影响 邵　 璞,曾晓东 (1494)………………………………………………
模拟升温和放牧对高寒草甸土壤有机碳氮组分和微生物生物量的影响
王　 蓓,孙　 庚,罗　 鹏,等 (1506)
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……………………………………………………………………………
广州城区生态安全岛典型植物群落结构及物种多样性 莫　 丹,管东生,黄康有,等 (1515)……………………
中亚热带湿地松人工林生长过程 马泽清,刘琪璟,王辉民,等 (1525)……………………………………………
潜流人工湿地中植物对氮磷净化的影响 刘树元,阎百兴,王莉霞 (1538)………………………………………
模拟氮沉降对两种竹林不同凋落物组分分解过程养分释放的影响 涂利华,胡庭兴,张　 健,等 (1547)………
苔藓植物对贵州丹寨汞矿区汞污染的生态监测 刘荣相,王智慧,张朝晖 (1558)………………………………
三峡库区泥、沙沉降对低位狗牙根种群的影响 李　 强,丁武泉,朱启红,等 (1567)……………………………
上海崇明东滩互花米草种子产量及其萌发对温度的响应 祝振昌,张利权,肖德荣 (1574)……………………
栲-木荷林凋落叶混合分解对土壤有机碳的影响 张晓鹏,潘开文,王进闯,等 (1582)…………………………
荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及生态系统碳固持的影响 丁金枝,来利明,赵学春,等 (1594)…………………
黄土丘陵沟壑区小流域土壤有机碳空间分布及其影响因素 孙文义,郭胜利 (1604)……………………………
种间互作和施氮对蚕豆 /玉米间作生态系统地上部和地下部生长的影响
李玉英,胡汉升,程　 序,等 (1617)
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测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响 韩占江,于振文,王　 东,等 (1631)……………………
植被生化组分光谱模型抗土壤背景的能力 孙　 林,程丽娟 (1641)………………………………………………
北方两省农牧交错带沙棘根围 AM真菌与球囊霉素空间分布 贺学礼,陈　 程,何　 博 (1653)………………
基于水源涵养的流域适宜森林覆盖率研究———以平通河流域(平武段)为例
朱志芳,龚固堂,陈俊华,等 (1662)
…………………………………
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黑龙江大兴安岭呼中林区火烧点格局分析及影响因素 刘志华,杨　 健,贺红士,等 (1669)……………………
大兴安岭小尺度草甸火燃烧效率 王明玉,舒立福,宋光辉,等 (1678)……………………………………………
长江口中华鲟自然保护区底层鱼类的群落结构特征 张　 涛,庄　 平,章龙珍,等 (1687)………………………
骨顶鸡等游禽对不同人为干扰的行为响应 张微微,马建章,李金波 (1695)……………………………………
光周期对白头鹎体重、器官重量和能量代谢的影响 倪小英,林　 琳,周菲菲,等 (1703)………………………
应用稳定同位素技术分析华北部分地区第三代棉铃虫虫源性质 叶乐夫,付　 雪,谢宝瑜,等 (1714)…………
西花蓟马对蔬菜寄主的选择性 袁成明,郅军锐,曹　 宇,等 (1720)………………………………………………
基于 Cyt b基因序列分析的松毛虫种群遗传结构研究 高宝嘉,张学卫,周国娜,等 (1727)……………………
沼液的定价方法及其应用效果 张昌爱,刘　 英,曹　 曼,等 (1735)………………………………………………
垃圾堆肥基质对不同草坪植物生态及质量特征的影响 赵树兰,廉　 菲,多立安 (1742)………………………
五氯酚在稻田中的降解动态及生物有效性 王诗生,李德鹏 (1749)………………………………………………
专论与综述
景观遗传学:概念与方法 薛亚东,李　 丽,吴巩胜,等 (1756)……………………………………………………
期刊基本参数:CN 11-2031 / Q*1981*m*16*284*zh*P* ￥ 70． 00*1510*31*
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2011-03
封面图说: 美丽优雅的新疆夏尔西里森林草地原始景观。 夏尔西里国家级自然保护区建立在新疆博乐北部山区无人干扰的中
哈边境上,图中雪地云杉为当地的优势树种。
彩图提供: 国家林业局陈建伟教授　 E-mail: cites. chenjw@ 163. com
生 态 学 报 2011,31(6):1558—1566
Acta Ecologica Sinica
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基金项目:国家自然科学基金(30860025);国家人力资源和社会保障部留学人员科技活动优秀项目(人社厅(2008)86 号);贵州省中长期科技规
划重大专项和重点领域基础培育项目(黔教科(2008)012 号);贵州科技厅社发项目黔科合 SY[2010]3020 号; 贵州师范大学博士科研启动费
收稿日期:2010鄄06鄄02; 摇 摇 修订日期:2011鄄01鄄16
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: academiclife@ 126. com
苔藓植物对贵州丹寨汞矿区汞污染的生态监测
刘荣相1,王智慧2,张朝晖1,2,*
(1.贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室,贵阳摇 550001; 2. 贵州师范大学生命科学学院,贵阳摇 550001)
摘要:采用野外生态学系统取样方法和室内理化分析方法相结合,分别从苔藓植物地球化学特征、物种丰富度、群落类型、群落
的结构等生物学特征上,探讨苔藓植物对丹寨汞矿区汞污染的生态监测。 丹寨汞矿区苔藓植物共 20 个科,34 属 85 种;真藓科
和丛藓科占优势。 在汞污染程度不同的 4 种生境梯度中,汞含量均超出国家土壤环境质量三级土标准的 10 倍以上。 各研究生
境梯度真藓(Bryum argenteum),丛生真藓(Bryum caespiticium)和狭叶小羽藓(Haplocladium angustifolium)体内的汞含量与其生
境基质(土壤)的汞含量在 P<0. 01 水平上呈显著的正相关;且信度系数 R均大于 0. 9,表明被测苔藓植物在地球化学特征上具
有监测环境汞污染的生态功能。 物种丰富度特征方面,汞污染严重区域物种丰富度较低;而污染程度相对较轻区域物种丰富度
则较大;表明了该区苔藓植物丰富度总体上可以作为环境中汞污染的监测指标之一。 群落学特征方面,群落类型丰富度在汞污
染较重的区域丰富度较低;而苔藓植物群落结构方面,在汞污染较重区域过渡到汞污染相对较轻区域,纯群落数在逐渐减少,但
3种及 3 种以上组成的群落数却有所增加。 表现了苔藓群落结构组成越简单则该区汞污染较严重,苔藓植物结构组成越复杂
则该区的汞污染程度相对较轻。 这说明了苔藓植物群落特征也较适合作为汞矿区生态监测的指标。 在汞污染区过渡到相对清
洁区的污染过渡带,苔藓物种多样性和群落类型趋于多样化,产生了较明显群落边缘效应。
关键词:苔藓植物; 汞污染; 生态监测; 丹寨汞矿区
Ecological monitoring of bryophytes for mercury pollution in Danzhai Mercury
Mine Area, Guizhou Province, China
LIU Rongxiang1,WANG Zhihui2, ZHANG Zhaohui1,2,*
1 Key Laboratory for Information System of Mountainous Area and Protection of Ecological Environment of Guizhou Province, Guiyang 550001, China
2 School of Life Sciences, Guizhou Normal University, Guiyang 550001, China
Abstract: Mercury (Hg) is a global pollutant and poses a worldwide concern due to its high ecological risk. Ecological
monitoring of mercury pollution in Danzhai Mercury Mine Area was studied using bryophytes by means of a systematic
sampling design in the field and a physicochemical analysis in the laboratory. Geochemical characteristics, species
abundance, community types and community components of bryophytes in this mining area were investigated. Four kinds of
habitats with different mercury pollution levels were sampled in the field. Slage area and Mullock area are both serious
mercury pollution areas in the Danzhai Mercury Mine Area, and Gaopai area was 4 km and Jingzhong area was 8 km away
from mercury pollution area respectively. A 10 m伊2 m plot was subdivided into 15 subplots 10 cm伊10 cm in size. In each
subplot the position of a first sample unit was determined randomly. From the first sample unit of each subplot a second
sample unit was taken at a random angle. This sampling strategy resulted in a total of 180 sample units and aimed at a
regular coverage of the sampling area.
The results showed that a total of 85 bryophyte species belong to 20 families and 34 genera were found, and Bryaceae
and Pottiaceae were the dominant families. The mercury content in all habitats were about ten times higher than the Grade
芋 (pH>6. 5,Hg臆1. 5 mg / kg) of National Soil Environmental Quality Standard of China (GB15618鄄1995). It suggests
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that the Danzhai Mercury Mine Area had been seriously polluted by mercury. With Regression Analysis, a significant
positive correlation ( P < 0. 01 ) was found between mercury contents in the bryophytes Bryum argenteum, Bryum
caespiticium, Haplocladium angustifolium and in their substrates, and the reliability coefficients (R) were all greater than
0. 9. It explains that if the habitats mercury polluted seriously, the mercury content in bryophytes which grew in the habitats
would be increased remarkably. Therefore, the geochemical characteristics of the three species could be used as an indicator
of mercury pollution in Danzhai Mercury Mine Area. The best species suited for monitoring mercury pollution was Bryum
caespiticium, followed by Haplocladium angustifolium, and for Bryum argenteum in this study area. The index of species
abundance of bryophytes were -0. 73, -0. 54, 1. 32 and -0. 05 respectively in Slage area, Mullock area, Gaopai area and
Jinzhong area, and the bryophytes abundance were lower in the seriously polluted areas while higher in the lightly polluted
areas. It demonstrates that the bryophyte abundance was suitable for monitoring mercury pollution in this mine area. In the
component of community aspect, the number of single鄄species communities was reduced gradually while the multi鄄species
communities composed of three or more bryophyte species increased observably, and the number of communities composed
with two species was not remarkable from the seriously polluted areas to the lightly polluted areas. This phenomenon shows
that the community structure component was simple in the seriously mercury pollution areas, but the structural component
was more complex in the slightly pollution areas. Therefore, the characteristics of bryophyte community might be one of the
indexes of ecological monitoring in Danzhai Mercury Mine Area. Moreover, species abundance and community types of
bryophytes increased in transition zone between polluted and less polluted regions (Gaopai area) . This may be an obvious
edge affect. Therefore, when ecological monitoring in mining areas according to species abundance and community type
abundance of bryophytes are considered one should consider the community edge effect.
Key Words: bryophytes; mercury pollution; ecological monitoring; Danzhai Mercury Mine Area
汞是一种潜在的高毒性物质,能参与全球性的生物地球化学循环[1鄄2]。 汞污染具有迁移性和高度生物富
集性;同时环境中的汞在一定条件下均可转化为剧毒的甲基汞[2鄄3]。 甲基汞能在食物链中逐级富集,最终危
害到人类的健康。 日本“水俣病冶事件、伊拉克“毒种子冶中毒事件;以及近年来,北美、北欧等地区偏远湖泊鱼
体中高含量甲基汞的陆续发现,汞污染已引起了世界范围内的高度关注[4鄄9]。 环境中汞污染的主要来源于矿
产的开采,含汞工业,化石燃料的燃烧等[10]。 社会经济的发展是全球生物多样性丧失的主要原因,利用植物
监测环境变化是国内外研究热点和需要加强的领域[11]。
苔藓植物由于其特殊的生理结构特点,对污染物的敏感度约是种子植物 10 倍,且其体内重金属的累积量
还可以准确地反映出污染的强度与程度,是一类良好的生物指示植物[12鄄13]。 特别是对大气重金属沉降污
染[14鄄17]、酸雨沉降[18]、水体重金属污染[5,7]、放射性污染[19]等方面的监测已有大量的研究。 但汞矿区苔藓植
物生物学特征对环境污染的响应及苔藓植物能否作为汞矿区重金属污染生态监测材料等相关研究国内外还
鲜见报道。
丹寨汞矿区汞矿的开采及冶炼据历史记载已逾 600 余年[20],前期研究显示了汞矿开采已给当地环境带
来了严重的重金属污染[21]。 本文拟以丹寨汞矿最大采矿和冶炼于一体的宏发厂及其周边环境进行研究,应
用系统取样方法,设置一定的环境梯度,系统的、定量的调查该区苔藓植物。 以期探讨苔藓植物对汞矿区汞污
染生态监测的可行性,为矿区污染评价和矿区的生态综合治理等提供参考资料。
1摇 研究区域概况
丹寨汞矿位于贵州省东部丹寨县城东南部的乌水河峡谷中,汞矿的平均品位超过 1% ,是国内汞矿矿床
平均品位最高的矿床之一。 地处亚热带季风性气候区,气候湿润,四季分明;最高气温 40益,最低气温
-5. 5益,年均气温 12. 6—17. 2益,年均降雨量 1400mm[21]。 研究区域的废渣区位于丹寨汞矿宏发厂废渣上,
经纬度为 N26毅 09忆37. 2义, E107毅 51忆53. 3义,海拔 648m。 废石区也位于宏发厂汞矿废石堆上,经纬度为
9551摇 6 期 摇 摇 摇 刘荣相摇 等:苔藓植物对贵州丹寨汞矿区汞污染的生态监测 摇
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N26毅09忆37. 0义, E107毅51忆50. 5义,海拔 653m。 高排区位于距宏发厂矿区直线距离约 4km 的丹寨龙泉镇高排村
周边山区,N26毅09忆30. 1义, E107毅51忆27. 7义, 海拔:811m。 金钟区位于龙泉镇金钟附近的山上,距宏发厂矿区直
线距离约为 8km。 经纬度为 N26毅09忆31. 0义,E107毅50忆38. 7义, 海拔 944m。
2摇 研究方法
2. 1摇 野外工作
按生态学[22]、环境监测学[23]系统取样的样地设置方法,在丹寨宏发厂汞矿的废渣区、废石区等污染核心
区,以及周边环境相似、相对污染高排区和相对清洁的金钟区等 4 种有一定污染梯度的生境中分别设置 3 个
10m伊2m的样地,在样地内按 S形布点法设置 3 个 1m伊1m的样方,每个样方内再按 5 点取样法设置 5 个 10cm
伊10cm的小样方,采集小样方内的全部苔藓,并且把小样方内的全部苔藓记为一个群落[24鄄25]。 野外共设置了
12 个样地,36 个样方,共采集到苔藓植物标本 180 份。
2. 2摇 室内标本的整理
苔藓标本室内整理、鉴定、群落的划分等方法参见文献[26鄄27]进行。
2. 3摇 实验样品的制备
选取了在预设的生境梯度———废渣区,废石区,高排区和金钟区内分布较广,且生物量较大的苔藓———真
藓(Bryum argenteum),丛生真藓(Bryum caespiticium)和狭叶小羽藓(Haplocladium angustifolium)及其基质进行
元素分析;除苔藓植物体内汞含量消解方法为高压密闭容器内 130益,3—4h 消解外,其余样品处理及上机测
定过程均参考相关文献[28]进行。
土壤中 pH值测量方法是按土水比为 1 颐2. 5,混合振荡,用便携式酸度计(pHB)测量。
2. 4摇 分析与评价方法
2. 4. 1摇 苔藓植物及基质总汞含量分析方法
苔藓植物及其基质的总 Hg用 AF鄄640 原子荧光光谱仪冷原子法测定。
2. 4. 2摇 苔藓植物丰富度指数法
在汞污染程度不同的 4 种生境内采集同量的标本数,比较研究不同生境苔藓植物丰富度,探讨物种丰富
度与环境污染间的关系。 丰富度指数(Abundance index) [29]计算公式为:
Si =移
n
j = 1
X ij - 軈X ij
軈X ij
(1)
式中,X ij为 k个地区中第 i个地区 n个分类单元中的第 j个分类单位数据;軈X ij为 k个地区中 n个分类单位
中第 j个分类单位的数据平均值。 某区域丰富度指数越大,苔藓植物在该区域的丰富度相对较高,反之则
越低。
数据统计处理、回归分析等在 Excel2003、SPSS16. 0 软件上进行。
3摇 结果与分析
3. 1摇 丹寨汞矿区苔藓植物物种多样性组成概况
野外调查发现,尽管丹寨汞矿废弃已近 30a,但废渣、废石上占优势的植物仍为具先锋作用的苔藓植物。
丹寨汞矿区的废渣区,废石区,高排区和金钟区的 4 种生境中共发现苔藓植物 85 种 34 属,隶属于 20 科(表
1)。 其中,藓类 13 科 27 属 78 种;苔类有 6 科 6 属 6 种;角苔 1 科 1 属 1 种。 藓类植物在该研究区域内占
优势。
根据生境中苔藓植物组成,把该矿区中属数大于 2 属的科定为优势科。 从表 1 可以看出,该区优势科是
丛藓科 ( Pottiaceae )、真藓科 ( Bryaceae )、灰藓科 ( Hypnaceae )、青藓科 ( Brachytheciaceae ) 和羽藓科
(Thuidiaceae)。 丛藓科有 7 属 25 种,分布频度较大的阔叶小石藓 Weisia planifolia、卷叶毛口藓 Trichostomum
involutum、花状湿地藓 Hyophila rosea、长尖扭口藓 Barbula ditrichoides 等。 真藓科植物有 5 属 19 种,分布频度
较大的真藓 Bryum argenteum、丛生真藓 Bryum caespiticium、卵蒴真藓 Bryum blindii 和拟双色真藓 Bryum
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pachytheca等。 青藓科常见的种类有灰白青藓 Brachythecium albicans 和脆枝青藓 Brachythecium thraustum。 灰
藓科常见的种类有灰藓凹叶变种 Hypnum cupressiforme var. lacunosum 和直叶灰藓 Hypnum vaucheri。 羽藓科常
见的种类有狭叶小羽藓 Haplocladium angustifolium。 丛藓科和真藓科在该汞矿区的优势明显,分别占属总数
的 20. 59%和 14. 71% ,总种数的 29. 41%和 22. 35% 。
表 1摇 丹寨汞矿区的苔藓科的统计表
Table 1摇 The families of bryophytes in Danzhai Mercury Mine Area
科名
Family name
属数
Number of genera
种数
Number of species
种所占百分比 / %
Percentage of the species
凤尾藓科 Fissidentaceae 1 2 2. 35
丛藓科 Pottiaceae* 7 25 29. 41
真藓科 Bryaceae* 5 19 22. 35
紫萼藓科 Grimmiaceae 1 1 1. 18
葫芦藓科 Funariaceae 1 2 2. 35
缩叶藓科 Ptychomitriaceae 1 1 1. 18
提灯藓科 Mniaceae 1 3 3. 53
珠藓科 Bartramiaceae 1 1 1. 18
青藓科 Brachytheciaceae* 2 10 11. 76
灰藓科 Hypnaceae* 2 5 5. 88
绢藓科 Entodontaceae 1 3 3. 53
羽藓科 Thuidiaceae* 3 4 4. 71
平藓科 Neckeraceae 1 1 1. 18
葫芦藓科 Funariaceae 1 2 2. 35
叶苔科 Jungermanniaceae 1 1 1. 18
羽苔科 Plagiochilaceae 1 1 1. 18
溪苔科 Pelliaceae 1 1 1. 18
蛇苔科 Conocephalaceae 1 1 1. 18
地钱科 Marchantiaceae 1 1 1. 18
角苔科 Anthocerotaceae 1 1 1. 18
总计 Total 34 85 100
摇 摇 *为优势科
3. 2摇 苔藓植物对丹寨汞矿区汞污染的生态监测研究
3. 2. 1摇 苔藓植体内汞含量及其基质汞污染特征
研究生境梯度内苔藓植物及其基质的汞含量见表 2。 将表 2 中各生境内苔藓植物基质的汞含量值平均,
并以此平均值作为这类生境中(土壤)总汞的含量值。 废渣区、废石区、高排区和金钟区土壤中汞平均含量分
别为 157. 269、277. 163、61. 386mg / kg和 15. 724mg / kg;分别超出了国家土壤环境质量(GB15618—1995)三级
标准(pH>6. 5,Hg臆1. 5mg / kg)的 104. 8、184. 8、40. 9 倍和 10. 5 倍。 同时,由于该研究区地处喀斯特地质背
景,经测定,该区土壤 pH值范围为 6. 65—9. 85,适用于国家土壤环境质量三级评价标准。 以上研究表明了丹
寨汞矿区研究生境梯度内汞污染已极为严重,其严重程度为废石区>废渣区>高排区>金钟区。
表 2摇 苔藓植物及其基质汞含量
Table 2摇 Concentration of mercury in bryophytes and their substrates (mg / kg)
种类
Species
废渣区 Slage area
植物体
Body
基质
Substrate
废石区 Mullock area
植物体
Body
基质
Substrate
高排区 Gaopai area
植物体
Body
基质
Substrate
金钟区 Jinzhong area
植物体
Body
基质
Substrate
丛生真藓 Bryum caespiticium 14. 895 200. 913 13. 311 264. 845 2. 883 23. 050 2. 437 13. 858
真藓 Bryum argenteum 14. 776 264. 697 4. 553 99. 721 2. 876 15. 985
狭叶小羽藓 Haplocladium angustifolium 7. 621 113. 624 10. 578 301. 947 1. 621 17. 329
平均值 Average value 157. 269 277. 163 61. 386 15. 724
摇 摇 “ 冶表示该生境内数据缺失
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同时,从表 2 还可看出,同种生境内,不同苔藓体内汞含量不同。 如废渣区,丛生真藓汞含量为
14郾 985mg / kg,而狭叶小羽藓的汞含量仅为 7. 621mg / kg。 且不同在境内,同种苔藓体内汞含量有差异。 如真
藓体内汞含量在废石区、高排区和金钟区分别为 14. 776、4. 553mg / kg 和 2. 876mg / kg。 此研究结果与
Folkeson[30]、Olajire[31]和刘敏[32]等学者的研究结果一致。
3. 2. 2摇 苔藓植物地球化学特征上对汞污染的生态监测
利用表 2 中苔藓植物体与其基质的汞含量进行回归分析,建立回归模型以检验苔藓体内汞含量与土壤基
质汞含量的关系,并对其信度系数 R进行评价。 为消除数据数量级上的差异,将研究的苔藓植物体内及其基
质汞含量数据进行以 2 为底的对数转换处理。 丛生真藓、真藓和狭叶小羽藓体内汞含量与其生境中汞含量的
回归模型见图 1。 图 1 中,丛生真藓体内的汞含量与其生长的基质中汞含量在(P<0. 01)的水平上呈显著正
相关,回归方程 y = 0. 6408x-1. 2367(R2 = 0. 9803,P<0. 01);真藓体内汞含量与其生长生境基质中汞含量在
(P<0. 01)的水平上也呈显著正相关,回归方程 y= 0. 5405x-0. 8345(R2 = 0. 8323,P<0. 01);狭叶小羽藓体内
汞含量与其生长生境基质中汞含量在(P<0. 01)的水平上亦呈显著正相关,回归方程为 y = 0. 679x-1. 998
(R2 =0郾 9684,P<0. 01)。 回归方程中解释两变量共变比例———测定系数 R2值范围为 0. 8323—0郾 9803,即信
度系数 R均大于 0. 9,说明了苔藓体内与其生境的汞含量两变量间具有很高的共变稳定性。
图 1摇 丛生真藓、真藓、狭叶小羽藓及其生长基质汞含量的回归分析
Fig. 1摇 Regression analysis based on the content of mercury between Bryum caespiticium, Bryum argenteum, Haplocladium angustifolium
and their substrates
综上,丛生真藓、真藓和狭叶小羽藓均在废渣区、废石区、高排区和金钟区等生境梯度的地球化学上其特
征上,它们体内的汞含量与所生长基质的汞污染在 P<0. 01 水平上显著的正相关。 即环境汞污染含量为
13郾 858—301. 947 mg / kg的区间范围内,3 种苔藓植物体内的汞含量随环境中汞污染的加重而增加,其信度系
数 R均大于 0. 9(R2>0. 81),说明了研究是 3 种苔藓体内汞含量与其所在生境中汞污染程度有很好的稳定性。
表明在 3 种苔藓植物在地球化学特征上具有监测环境中汞污染生态功能。 对汞污染监测稳定性最高是丛生
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真藓,其次为狭叶小羽藓,再次为真藓。
表 3摇 丹寨汞矿区不同生境苔藓植物物种丰富度
Table 3摇 The bryophyte species abundance among different habitats from Danzhai Mercury Mine Area
生境类型
Types of habitats
科
Families
属
Genera
种
Species
丰富度指数
The index of species
abundance
丰富度排序
Ordinal number of
species abundance
废渣区 Slage area 6 10 25 -0. 73 4
废石区 Mullock area 7 13 21 -0. 54 3
高排区 Gaopai area 13 20 40 1. 32 1
金钟区 Jinzhong area 8 13 32 -0. 05 2
图 2摇 苔藓植物科、属、种的丰富度在 4 种生境的变化
摇 Fig. 2 摇 Line chart for the families, genera and species of
bryophytes in the four habitats
3. 2. 3摇 苔藓植物物种丰富度上对汞污染的生态监测
对不同汞污染程度生境内苔藓植物的鉴定,废渣区
发现苔藓植物 6 科 10 属 25 种;废石区发现苔藓植物 7
科 13 属 21 种;高排区苔藓植物 13 科 20 属 40 种;金钟
区苔藓植物 8 科 13 属 32 种(表 3)。 从表 3 可以看出,
生境梯度内,丰富度指数由高到低顺序为:高排区>金
钟区>废石区>废渣区。 废渣区和废石区苔藓植物物种
丰富度指数较低,而高排区和金钟区苔藓物种丰富度指
数较高;物种丰富度指数的变化可能与环境中汞污染程
度有关。 为探讨苔藓植物不同分类单元的丰度在不同汞污染环境梯度上变化,由于基质的汞含量与苔藓植物
各分类单元的丰度在数量级上有差异,故将研究的各区基质中平均汞含量的数据进行以 2 为底的对数转换处
理后,与该研究各区的苔藓植物分类单元的丰度进行比较研究(图 2)。 图 2 显示了苔藓植物的科、属、种 3 个
分类单元丰度最低的均是废渣区,其次是废石区,再次是金钟区,丰度最高的是高排区。 污染程度较低的高排
区和金钟区科、属、种的丰度均高于污染较严重的废渣区和废石区。 同时,3 个分类单元上的变化趋势也较一
致,说明该矿区苔藓植物物种丰富度指数和科、属、种丰度能较好的显示各研究区污染程度。 表明苔藓植丰富
度总体上可以作为研究区环境汞污染的监测指标之一。
3. 2. 4摇 苔藓植物群落学特征上对汞矿区的生态监测
通过对苔藓植物按群落学方法的统计,废渣区苔藓植物群落类型有 27 种,常见的群落有南亚石灰藓纯群
落、北地扭口藓纯群落、大叶石灰藓纯群落、刺叶真藓———南亚石灰藓群落、大叶石灰藓———卵蒴真藓群落、直
叶灰藓———狭叶小羽藓:南亚石灰藓群落等。 废石区苔藓植物群落类型有 33 种,常见的群落有拟双色真藓纯
群落、卷叶石灰藓纯群落、阔叶小石藓纯群落、真藓———阔叶小石藓群落、丛生真藓———小扭口藓群落、狭叶小
羽藓———卷叶毛口藓———阔叶小石藓群落等。 高排区苔藓植物群落类型有 49 种,分布频度较大的群落有花
状湿地藓纯群落、双色真藓———真藓群落、小凤尾藓原变种———疏网美喙藓群落、疏网美喙藓———花状湿地
藓:狭网真藓群落、花状湿地藓———短叶扭口藓:中华短月藓群落,卷叶毛口藓———玉龙羽苔:鳞叶凤尾藓群落
等。 金钟区苔藓植物群落类型有 42 种,分布频度较大的群落有长尖扭口藓纯群落、丛生真藓———真藓群落、
北地扭口藓———真藓群落、小石藓原变种———狭边大叶藓群落、卷叶毛口藓———小石藓原变种:地钱群落、狭
网真藓———阔边大叶藓:卷叶毛口藓群落、密枝青藓———狭叶小羽藓:长尖扭口藓群落等。
苔藓植物群落类型及群落的组成在研究生境梯度上的变化情况见图 3。 群落类型上,废渣区苔藓类型数
最少,废石区次之,再次是高排区,而群落类型最多的是金钟区。 这种现象说明,污染程度较重的废渣区和废
石区在苔藓群落类型丰富度上小于污染相对较轻的高排区和金钟区。 还值得注意的是,在汞污染较重区域
(废渣区和废石区)过渡到相对清洁的区域(金钟区)时,苔藓植物物种丰富度(图 2)和群落类型丰富度(图
3)在汞污染过渡带(高排区)均出现增多的现象,表明了该受汞污染核心区过渡到相对清洁区时,在相对污染
3651摇 6 期 摇 摇 摇 刘荣相摇 等:苔藓植物对贵州丹寨汞矿区汞污染的生态监测 摇
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区出现群落的交错区(Ecotone);该区可能由于生境内的物质、能量、信息或系统属性的差异及协同作用,生物
多样性增多、群落类型趋于多样化,产生了边缘效应(Edge affect) [23,33鄄34]。 在生物交错带内生物富于多样性,
但随着环境污染、生态破坏和栖息地片断化对生物多样性的影响,人们意识到边缘效应对野生生物有正负两
方面的影响[33鄄34]。 前者表现出交错区比所相邻的群落具有更为优良的特性,如生产力的提高、物种多样性的
增加等。 后者则表现为交错区的种类组成减少、生物量和生产力的降低等[35]。 因此,在以苔藓群落物种丰富
度及群落类型丰度来监测矿区污染时还应当考虑到群落边缘效应。
图 3摇 苔藓植物群落类型及组成在 4 种生境的变化
摇 Fig. 3 摇 Line chart for the types of communities and their
composition of bryophytes in the four habitats
从群落结构组成的复杂程度上,最简单的群落———
纯群落数量的变化趋势为:废渣区最多(14 个),占废渣
区样地内苔藓总群落达 31. 11% ;次之为废石区 (10
个),占样地内苔藓总群落 22. 22% ;高排区和金钟区纯
群落数量最少,均为 6 个,占样地内苔藓总群落仅为
13. 33% 。 由 2 种苔藓组成的群落在废渣区、废石区、高
排区和金钟区的数量分别为:22 个、19 个、20 个和 19
个,各区群落数变化不大。 而较复杂的群落———3 种及
3 种以上苔藓组成的群落,其变化趋势则为:废渣区最
少(9 个),仅占废渣区样地内苔藓总群落 20% ;废石区
已经增加为 16 个,占样地内苔藓总群落 35. 56% ;高排
区数量达 19 个,占样地内苔藓总群落 42. 22% ;最多的
是金钟区,数量达 20 个,占了金钟区总群落数的
44郾 4% 。 结果显示了苔藓植物纯群落在汞污染较重的
废渣区、废石区过渡到汞污染相对较轻的高排区和金钟区,纯群落数在逐渐减少;而相反的现象出现在 3 种及
3 种以上苔藓组成的群落中;即汞污染较严重的废渣区、废石区过渡到汞污染较轻的高排区和金钟区,3 种及
3 种以上苔藓组成的群落数逐渐增加。 这种现象表明了,研究区内,苔藓群落构成越简单,该区汞污染较严
重;苔藓植物组成越复杂,该区的汞污染程度就相对较轻。 即在所研究群落取样为 10cm伊10cm 小尺度范围
内,苔藓植物群落类型丰度和群落组成的复杂程度也与该研究区汞污染程度有良好的对应关系。
4摇 结论
(1)丹寨汞矿区样地内苔藓植物共 20 个科,34 属 85 种。 该区优势科为真藓科(Bryaceae)、丛藓科
(Pottiaceae)、灰藓科(Hypnaceae)、青藓科(Brachytheciaceae)和羽藓科(Thuidiaceae)。 丛藓科和真藓科优势
明显。
(2)丹寨汞矿区各研究生境梯度内受汞污染严重。 在同种生境中,不同苔藓植物汞含量不同;而不同生
境中,同种苔藓体内汞含量有差异。 表明了苔藓植物对汞矿区汞污染较为敏感。
(3)苔藓植物体内的汞含量均与所生长基质的汞污染在 P<0. 01 上呈显著正相关;回归分析也显示苔藓
体内汞含量与其所在生境中汞污染程度有很好的稳定性。 表明研究苔藓植物在地球化学特征上具有监测丹
寨汞矿区汞污染生态功能。
(4)苔藓植物在物种丰富度指数及分类单元的丰度上,均表现出在汞污染相对较轻的高排区和金钟区,
苔藓植物丰富度较高;汞污染相对严重的废渣区和废石区,苔藓植物丰富度较低。 表明了苔藓植丰富度总体
上可以作为研究区汞污染的监测指标。
(4)苔藓植物在群落特征方面,汞污染程度较重的废渣区和废石区苔藓群落类型丰度小于污染相对较轻
的高排区和金钟区。 而群落结构上,表现为群落结构越简单,该区汞污染较严重;而群落结构趋于复杂,该区
的汞污染程度就相对较轻。 说明了汞矿区苔藓植物类型和群落结构组成的复杂程度可也作为研究区汞污染
生态监测的指标之一。 但研究还显示了在汞污染严重区过渡到相对清洁区时,在过渡带的相对污染区出现物
4651 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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种和群落类型趋于多样化现象;产生了较明显的群落边缘效应。
致谢:野外考察期间得到了李冰博士、杨再超同学等的大力支持,室内标本鉴定及写作过程得到李晓娜博士,
汪文云博士等的热心帮助,元素分析过程中得到贵州师范大学分析测试中心秦樊鑫老师悉心指导,特此致谢。
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6651 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 6 March,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Influences of elevated ozone on growth and C, N, S allocations of rice
ZHENG Feixiang, WANG Xiaoke, HOU Peiqiang, et al (1479)
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
Coexistence, biodiversity and roles of ammonia-oxidizing archaea and anaerobic ammonium-oxidizing bacteria in deep soil layer
of high nitrogen loaded paddy field WANG Yu, ZHU Guibing, WANG Chaoxu, et al (1487)……………………………………
The impact of interannual climate variability on the mean global vegetation distribution SHAO Pu, ZENG Xiaodong (1494)…………
Labile and recalcitrant carbon and nitrogen pools of an alpine meadow soil from the eastern Qinghai-Tibetan Plateau subjected
to experimental warming and grazing WANG Bei, SUN Geng, LUO Peng, et al (1506)…………………………………………
The structure and species diversity of plant communities in ecological safety islands of urban Guangzhou
MO Dan, GUAN Dongsheng, HUANG Kangyou, et al (1515)
……………………………
……………………………………………………………………
The growth pattern of Pinus elliottii Plantation in central subtropical China
MA Zeqing, LIU Qijing, WANG Huimin, et al (1525)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
The effect of two wetland plants on nitrogen and phosphorus removal from the simulated paddy field runoff in two small-scale
Subsurface Flow Constructed Wetlands LIU Shuyuan, YAN Baixing, WANG Lixia (1538)………………………………………
Effect of simulated nitrogen deposition on nutrient release in decomposition of several litter fractions of two bamboo species
TU Lihua, HU Tingxing, ZHANG Jian, et al (1547)
…………
………………………………………………………………………………
Ecological monitoring of bryophytes for mercury pollution in Danzhai Mercury Mine Area, Guizhou Province, China
LIU Rongxiang,WANG Zhihui, ZHANG Zhaohui (1558)
…………………
…………………………………………………………………………
Influence of silt deposition and sand deposition on Cynodon dactylon population in low-water-level-fluctuating zone of the Three
Gorges Reservoir LI Qiang,DING Wuquan, ZHU Qihong, et al (1567)…………………………………………………………
Seed production of Spartina alterniflora and its response of germination to temperature at Chongming Dongtan, Shanghai
ZHU Zhenchang, ZHANG Liquan, XIAO Derong (1574)
……………
…………………………………………………………………………
Effects of decomposition of mixed leaf litters of the Castanopsis platyacantha-Schima sinensis forest on soil organic carbon
ZHANG Xiaopeng, PAN Kaiwen, WANG Jinchuang,et al (1582)
……………
…………………………………………………………………
Effects of desertification on soil respiration and ecosystem carbon fixation in Mu Us sandy land
DING Jinzhi, LAI Liming, ZHAO Xuechun, et al (1594)
………………………………………
…………………………………………………………………………
The spatial distribution of soil organic carbon and it′s influencing factors in hilly region of the Loess Plateau
SUN Wenyi, GUO Shengli (1604)
…………………………
…………………………………………………………………………………………………
Effects of interspecific interactions and nitrogen fertilization rates on above- and below- growth in faba bean / mazie intercropping
system LI Yuying, HU Hansheng, CHENG Xu, et al (1617)……………………………………………………………………
Effects of supplemental irrigation based on measured soil moisture on nitrogen accumulation, distribution and grain yield in win-
ter wheat HAN Zhanjiang, YU Zhenwen, WANG Dong,et al (1631)……………………………………………………………
Anti-soil background capacity with vegetation biochemical component spectral model SUN Lin,CHENG Lijuan (1641)………………
Spatial distribution of arbuscular mycorrhizal fungi and glomalin of Hippophae rhamnoides L in farming-pastoral zone from the
two northern provinces of China HE Xueli, CHEN Cheng, HE Bo (1653)………………………………………………………
Study on optimum forest coverage for water conservation: a case study in Pingtonghe watershed (Pingwu section)
ZHU Zhifang,GONG Gutang,CHEN Junhua,et al (1662)
……………………
…………………………………………………………………………
Spatial point analysis of fire occurrence and its influence factor in Huzhong forest area of the Great Xing′an Mountains in Hei-
longjiang Province, China LIU Zhihua, YANG Jian, HE Hongshi, et al (1669)…………………………………………………
Combustion efficiency of small-scale meadow fire in Daxinganling Mountains
WANG Mingyu, SHU Lifu, SONG Guanghui,et al (1678)
……………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Community structure of demersal fish in Nature Reserve of Acipenser sinensis in Yangtze River estuary
ZHANG Tao, ZHUANG Ping, ZHANG Longzhen, et al (1687)
………………………………
……………………………………………………………………
Behavioral responses of the Common Coots (Fulica atra) and other swimming birds to human disturbances
ZHANG Weiwei, MA Jianzhang, LI Jinbo (1695)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of photoperiod on body mass, organ masses and energy metabolism in Chinese bulbul (Pycnonotus sinensis)
NI Xiaoying,LIN Lin,ZHOU Feifei,et al (1703)
…………………
……………………………………………………………………………………
Larval host types for the 3 rd Helicoverpa armigera in Bt cotton field from North China determined by δ13C
YE Lefu, FU Xue, XIE Baoyu, et al (1714)
……………………………
………………………………………………………………………………………
Selectivity of Frankliniella occidentalis to vegetable hosts YUAN Chengming, ZHI Junrui, CAO Yu, et al (1720)……………………
Genetic structure of Pine caterpillars (Dendrolimus) populations based on the analysis of Cyt b gene sequences
GAO Baojia,ZHANG Xuewei, ZHOU Guona,et al (1727)
………………………
…………………………………………………………………………
Pricing method and application effects of biogas slurry ZHANG Changai, LIU Ying, CAO Man, WANG Yanqin, et al (1735)……
Effects of compost from municipal solid waste on ecological characteristics and the quality of different turfgrass cultivars
ZHAO Shulan,LIAN Fei,DUO Li′an (1742)
……………
………………………………………………………………………………………
Degradation kinetics and bioavailability of pentachlorophenol in paddy soil-rice plant ecosystem
WANG Shisheng, LI Depeng (1749)
………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Review and Monograph
Concepts and techniques of landscape genetics XUE Yadong, LI Li, WU Gongsheng, ZHOU Yue (1756)……………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊★
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊 Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊 Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
　 ★《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1． 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
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生　 态　 学　 报
(SHENGTAI　 XUEBAO)
(半月刊　 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷　 第 6 期　 (2011 年 3 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
　
(Semimonthly,Started in 1981)
　
Vol． 31　 No． 6　 2011
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