全 文 ：收稿日期：2011－05－20
基金项目：环保公益性行业科研专项（201009041-02）；国家高技术研究发展计划（863）资助项目（2006AA06Z359）
作者简介：张 宏（1973—），男，博士研究生，副教授，主要从事矿业废弃地生态修复研究。E-mail：zhh20090@sina.com
*通讯作者：孙庆业 E-mail：sunqingye@ahu.edu.cn
农业环境科学学报 2012,30(11):2285-2293
Journal of Agro-Environment Science
摘 要：基质改良和耐性物种选择是重金属矿业废弃地生态修复的关键。本文通过室内盆栽试验，以 4 kg尾矿为植物盆栽基质，分
别加入腐熟鸡粪 0、8、16、32 g混匀，记作 MA0（CK）、MA8、MA16、MA32处理方式，研究不同比例腐熟鸡粪改良对铜尾矿基质中无
机氮组分及 3种豆科植物决明（Cassia tora）、田菁（Sesbania cannabina）、菽麻（Crotalaria juncea）生长发育的影响。结果表明，添加鸡
粪改良处理后，3种豆科植物生长的尾矿基质中均以硝态氮为有效氮的主要形态，总无机氮含量为 17.96~44.82 mg·kg-1。其中菽麻
MA32处理组尾矿基质中铵态氮含量（5.31 mg·kg-1）最高，菽麻 MA16处理组尾矿基质中硝态氮含量（43.06 mg·kg-1）和总无机氮含
量（44.82 mg·kg-1）最高。MA16处理时，田菁和菽麻叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素 a+b值均表现最大。3种豆科植物叶绿素 a/b为 0.92~
1.08。在同一鸡粪比例处理中，菽麻叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素 a+b值均显著高于决明和田菁（P＜0.05）。鸡粪改良铜尾矿基质能够促
进 3种豆科植物生长，植物株高、冠幅、根长均增加，并且随着生长期延长，增加明显。其中 MA32处理菽麻 70 d株高（94.40 cm）最
大，阻止尾矿风蚀水蚀的效果最好。综合分析表明，MA16处理方式可作为鸡粪改良铜尾矿基质理想的比例模式，菽麻可作为铜尾
矿生态修复优选植物种。
关键词：铜尾矿；基质改良；豆科植物；生态恢复
中图分类号：X713 文献标志码：A 文章编号：1672- 2043（2011)11- 2285- 09
鸡粪改良对铜尾矿基质中无机氮组分及
3种豆科植物生长发育的影响
张 宏 1，2，沈章军 1，3，阳贵德 1，安宗胜 1，孙庆业 1*
（1.安徽大学生命科学学院 安徽省生态工程与生物技术重点实验室，合肥 230039；2.江苏电大昆山学院，江苏 苏州 215300；
3.合肥师范学院生命科学系，合肥 230061）
Effect of Chicken Manure-Amended on Inorganic Nitrogen Components of Copper Mine Tailings and Grow－
ing Development of Three Leguminous Species
ZHANG Hong1,2, SHEN Zhang-jun1,3, YANG Gui-de1, AN Zong-sheng1, SUN Qing-ye1*
（1.Anhui Key Laboratory of Ecological Engineering and Biotechnology, School of Life Sciences, Anhui University, Hefei 230039, China;
2.Kunshan Academy, Jiangsu Radio and Television University, Suzhou 215300, China; 3.School of Life Sciences, Hefei Normal University,
Hefei 230061, China）
Abstract：Substrate amendment and tolerant species selection is the key to the ecological restoration for heavy metals mining wastelands. In
this work, several potted tests were performed using 4 kg tailings as the substrate to explore the effects of different proportions of composted
chicken manure-amended on inorganic nitrogen components of copper mine tailings and growing development of three legumes（Cassia tora,
Sesbania cannabina and Crotalaria juncea）. In each test, four levels of compost chicken manure were added at 0 g, 8 g, 16 g, and 32 g, re－
spectively and the treatment numbers were recorded as MA0（CK）, MA8, MA16 and MA32, respectively. After adding chicken manure, the
main form of available nitrogen in the tailings substrate of three legumes was nitrate nitrogen and total inorganic nitrogen content achieved
17.96~44.82 mg·kg-1. Among these, the content of ammonium nitrogen（5.31 mg·kg-1）reached the highest in the tailings substrate of C.
juncea MA32 treatment and the content of nitrate nitrogen（43.06 mg·kg-1）and total inorganic nitrogen（44.82 mg·kg-1）were the highest in
the tailings substrate of C. juncea MA16 treatment. The highest contents for chlorophyll a, chlorophyll b and chlorophyll a+b were observed in
MA16 treatment of S. cannabina and C. juncea. The ratios of chlorophyll a/b was 0.92~1.08 in three legumes. In the same chicken manure
proportion treatment, the contents for chlorophyll a, chlorophyll b and chlorophyll a+b of C. juncea were significant higher than those of C. to－
2011年 11月
铜尾矿基质作为生境来说是十分极端的，如物理
性质不良（极端的水湿条件和温度变化等）、贫瘠（有
机质、N含量极低或无）、重金属毒害等，不利于植物
生长、定居[1-2]。
氮素是土壤养分的重要组成部分，不仅限制着植
物的生长发育，而且对植物群落乃至生态系统的发
展、演化也产生重要影响[3]。土壤中的氮主要以有机和
无机两种形态存在，无机氮主要为铵态氮和硝态氮，
是植物可利用性氮的主要形式。研究表明，植物生长
能够增加铜尾矿基质中 N、P等主要养分积累[4]，且不
同植物对于尾矿基质中 N、P等营养成分的增加具有
不同的影响[5]。但关于铜尾矿废弃地基质改良后植物
生长对土壤无机氮组分的影响以及基质改良和植物
生长发育之间相关性的研究报道不多。
铜陵是我国六大铜业基地之一，区内堆存着大量
矿业废弃物，形成大面积矿业废弃地，对当地的社会、
经济和生态环境造成严重影响。目前，国内外关于重
金属矿业废弃地生态恢复主要采用人工辅助措施，即
通过基质改良和耐性物种筛选方法在重金属矿业废
弃地上建立人工植被[6]。在人工辅助生态恢复过程中，
耐性植物尤其是具有固氮作用的豆科植物的选择受
到特别的重视[7-8]。这是由于豆科植物所固定的氮素不
仅供其自身需要，还可以供给其他非豆科植物[9]。野外
调查表明，在铜陵铜尾矿废弃地上自然定居着多种豆
科植物，如马棘（Indigofera pseudotinctoria）、天蓝苜蓿
（Medicago lupulina）、鸡眼草（Kummerowia Striata）、黄
香草木樨（Melilotus officinalis）等[10]。同时，在尾矿基质
中添加富含有机质材料（如污泥、堆肥、禽粪等），改良
效果好、改良成本也较低[11]。Ye等[12]研究了 2种田菁
属植物（Sesbania rostrata 和 Sesbania cannabina）在活
性污泥改良后的铅锌尾矿上的生长状况，发现前者更
适合于尾矿废弃地生态恢复。
决明（Cassia tora）、田菁（Sesbania cannabina）、菽
麻（Crotalaria juncea）是 3种大型豆科草本植物，决明
的种子（决明子）是良好的中药材[13]，田菁和菽麻是良
好的绿肥[14]，这 3种植物在安徽广泛分布或栽培[15]。本
研究选择上述 3种豆科植物，以养殖废弃物鸡粪作为
改良材料，通过室内盆栽试验，研究添加鸡粪对铜尾
矿基质中无机氮组分及豆科植物生长发育的影响，以
便为铜尾矿废弃地的人工生态修复提供理论参考。
1 材料和方法
1.1 盆栽试验
1.1.1 试验材料
铜尾矿取自铜陵杨山冲尾矿库内。尾矿基质基本
性质为：pH7.61，氨氮 2.30 mg·kg-1，硝态氮91.20 mg·
kg-1，总氮 233.33 mg·kg-1，有效磷 12.70 mg·kg-1，总磷
5.228 g·kg-1，有效态铜 35.88 mg·kg-1，有效态锌 4.49
mg·kg-1。鸡粪取自合肥郊区养鸡场。决明、田菁、菽麻
3种植物种子来自野外采集，同种植物种子采自野外
同一生境。试验前选择大小均匀、颗粒饱满、成熟度一
致的种子，并剔除有虫蚀和裂口等病虫害颗粒种子，
保证种子的一致性。
1.1.2 盆栽方法
尾矿和鸡粪自然风干，均过 2 mm筛。以 4 kg尾
矿为植物盆栽基质，按照倍增规律分别加入腐熟鸡粪
0、8、16、32 g，记作 MA0（CK）、MA8、MA16、MA32 处
理方式。这一鸡粪添加比例设定有利于在铜陵尾矿区
进行大面积的人工生态修复，开展实践应用。鸡粪混
匀后装入直径为 20 cm、深为 30 cm的塑料花盆中，放
置 1周备用。
将 3种植物种子用自来水冲洗数次后再用蒸馏
水冲洗 3次，播种于盆中，深 0.5~1.0 cm，每盆 30粒，
种子萌发后每盆保留 5株健壮植株，定期浇水、测定。
每种处理方式设置 4个重复，3种植物共栽植 48盆，
生长时间为 70 d。试验在安徽大学生命科学院植物园
进行。
1.2 样品处理和分析方法
1.2.1 植物生长状况测定
自播种后第 28 d 开始每周测量 1 次各株的株
高、冠幅。生长至第 70 d时，小心将植株与栽培基质
分离开，用自来水和蒸馏水将植株根系上的尾矿清洗
ra and S. cannabina（P＜0.05）. Chicken manure-amended copper mine tailings substrate could promote three legumes growth by improving its
height, crown width and root length, increased significantly along with the growth period extended. The plant height（94.40 cm）of C. juncea
on the 70th day was the highest and the effect to prevent tailings wind-water erosion was the best in MA32 treatment. These results demon－
strate that the MA16 treatment was a suitable method for copper mine tailings amendment with chicken manure and Crotalaria juncea was
found to be the favorable plant for ecological restoration of copper mine tailings.
Keywords：copper tailings; chicken manure amendment; leguminous plants; ecological restoration
张 宏等：鸡粪改良对铜尾矿基质中无机氮组分及 3种豆科植物生长发育的影响2286
第 30卷第 11期 农 业 环 境 科 学 学 报
干净，测量根长。
1.2.2 尾矿基质样品的处理
栽培结束后的尾矿基质风干后，研磨、过筛，用于
基质基本理化性质分析。
1.2.3 分析方法
pH值用 pH计测定（尾矿W ∶水V =1 g∶5 mL）；含水
量用烘干法进行测定；尾矿基质中无机氮以 2 mol·L-1
KCl提取（尾矿W ∶溶液V =1 g∶5 mL），振荡 30 min后过
滤，滤液中的铵态氮、硝态氮和亚硝态氮含量分别用
苯酚-次氯酸钠分光光度法、紫外分光光度法和 N-1
萘-乙二胺比色法测定[16]；尾矿基质总氮、有效磷分别
采用高氯酸-硫酸消化凯氏定氮法、碳酸氢钠提取-
钼锑抗比色法测定[17]；有效态重金属 Cu、Zn测定采用
醋酸铵提取，ICP-AES测定[18]；叶绿素含量采用丙酮
和乙醇混合液（1∶1）浸提，分光光度法测定[19]。
1.3 数据的处理和分析
试验数据用 SPSS13.0软件处理，采用 One-Way
ANOVA（Duncan检验）进行多重比较（P＜0.05），双变
量相关分析采用 Pearson相关系数。
2 结果与分析
2.1 鸡粪改良处理栽种豆科植物后对尾矿基质无机
氮组分含量的影响
由表 1可看出，添加鸡粪改良处理后，3种豆科
植物生长的尾矿基质中总无机氮含量为 17.96~44.82
mg·kg-1。决明 MA32处理组尾矿基质中总无机氮含量
（27.08 mg·kg-1）高于未添加鸡粪处理组（CK）的含量
（25.30 mg·kg-1）；田菁 MA8处理组尾矿基质中总无机
氮含量（28.21 mg·kg-1）和 MA32处理组尾矿基质中总
无机氮含量（27.54 mg·kg-1）高于未添加鸡粪处理组
（CK）的含量（26.74 mg·kg-1）；菽麻 MA16处理组尾矿
基质中总无机氮含量（44.82 mg·kg-1）高于未添加鸡
粪处理组（CK）的含量（33.10 mg·kg-1）。
栽培 3种豆科植物的尾矿基质中均以硝态氮为
有效氮的主要形态。添加鸡粪改良处理后，尾矿基质
中铵态氮含量表现为：决明未添加鸡粪处理时为 2.60
mg·kg-1，鸡粪改良后为 2.60~3.13 mg·kg-1；田菁未添
加鸡粪处理时为 2.24 mg·kg-1，鸡粪改良后为 1.90~
2.54 mg·kg-1；菽麻未添加鸡粪处理时为 1.29 mg·kg-1，
鸡粪改良后为 1.69~5.31 mg·kg-1。添加鸡粪改良处理
后，尾矿基质中硝态氮含量表现为：决明未添加鸡粪
处理时为 22.09 mg·kg-1，鸡粪改良后为 15.28~23.88
mg·kg-1；田菁未添加鸡粪处理时为 24.24 mg·kg-1，鸡
粪改良后为 22.15~26.30 mg·kg-1；菽麻未添加鸡粪处
理时为 31.47 mg·kg-1，鸡粪改良后为 21.47~43.06 mg·
kg-1。亚硝态氮在栽培 3种豆科植物的尾矿基质中含
量均较低，从未检出到 0.62 mg·kg-1。统计分析表明，
仅菽麻 MA32处理组尾矿基质中铵态氮含量与未添
加鸡粪处理组（CK）有显著差异（P＜0.05）。
由表 1还可看出，在同一鸡粪比例处理方式中，
MA32处理时，栽培 3种豆科植物的尾矿基质中铵态
氮含量均达到最大值，其中菽麻尾矿基质中铵态氮含
量为 5.31 mg·kg-1，显著高于决明和田菁（P＜0.05）。
MA16处理时，菽麻尾矿基质中硝态氮和总无机氮达
最大值，分别为 43.06 mg·kg-1和 44.82 mg·kg-1。
2.2 鸡粪改良处理对豆科植物体内叶绿素含量的影响
对植物叶绿素含量进行检测发现（表 2），叶绿素
a含量表现为：田菁未添加鸡粪处理时为 0.79 mg·g-1，
鸡粪改良处理后为 0.51~0.81 mg·g-1；菽麻未添加鸡
粪处理时为 1.05 mg·g-1，鸡粪改良处理后为 1.00~
1.15 mg·g-1。叶绿素b含量表现为：田菁未添加鸡粪处
理时为 0.76 mg·g-1，鸡粪改良处理后为 0.48~0.80 mg·
g-1；菽麻未添加鸡粪处理时为 1.04 mg·g-1，鸡粪改良
处理后为 1.04~1.25 mg·g-1。叶绿素 a+b值表现为：田
菁未添加鸡粪处理时为 1.56 mg·g-1，鸡粪改良处理后
为 0.99~1.61 mg·g-1；菽麻未添加鸡粪处理时为 2.09
mg·g-1，鸡粪改良处理后为 2.04~2.40 mg·g-1。MA16处
理时，田菁和菽麻叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素 a+b值
均表现最大。3种豆科植物叶绿素 a/b为 0.92~1.08。
统计分析表明，菽麻 MA16处理组叶绿素 b与未添加
鸡粪处理组（CK）有显著差异（P＜0.05）。
在同一鸡粪比例处理方式中，菽麻叶绿素 a、叶
绿素 b、叶绿素 a+b值均显著高于决明和田菁（P＜
0.05）。叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素 a+b值在 MA8、
MA16处理时均表现为菽麻＞田菁＞决明，在 MA32处
理时均表现为菽麻＞决明＞田菁。
2.3 鸡粪改良处理对豆科植物株高的影响
从图 1可以看出，添加鸡粪改良处理后，第 28 d
时株高表现为：决明未添加鸡粪处理时为 3.29 cm，鸡
粪改良后为 3.74~4.33 cm；田菁未添加鸡粪处理时为
3.58 cm，鸡粪改良后为 3.31~4.77 cm；菽麻未添加鸡
粪处理时为 18.20 cm，鸡粪改良后为 17.05~23.75
cm。添加鸡粪改良处理后，第 42 d时株高表现为：决
明未添加鸡粪处理时为 5.18 cm，鸡粪改良后为 6.40~
7.65 cm；田菁未添加鸡粪处理时为 4.75 cm，鸡粪改良
后为 5.45~11.80 cm；菽麻未添加鸡粪处理时为 22.50
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表 1不同改良方式下尾矿无机氮组分（mg·kg-1）
Table 1 Inorganic nitrogen components to copper mine tailings under different amendments（mg·kg-1）
注：表中同列内不同小写字母表示同一植物各处理间的差异达 0.05显著水平，同列内不同大写字母表示同一处理各植物间的差异达 0.05显
著水平。—表示未检出。下同。
Notes：Different small letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level of the different treatments in the same plant，Different capital
letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level of the different plants in the same treatment.— Means not detected. The same below.
植物 Plants 处理 Treatments 铵态氮 Ammonium nitrogen 硝态氮 Nitrate nitrogen 亚硝态氮 Nitrite nitrogen 总无机氮 Total inorganic nitrogen
决明 C. tora MA0（CK） 2.60±0.61aB 22.09±11.79aA 0.62±0.28bB 25.30±11.35aA
MA8 2.60±0.84aA 15.28±6.55aA 0.17±0.01a 17.96±7.15aA
MA16 3.02±1.02aB 18.02±10.10aA 0.43±0.14abB 21.47±9.83aA
MA32 3.13±0.23aA 23.88±14.00aA 0.16±0.07a 27.08±13.99aA
田菁 S.cannabina MA0（CK） 2.24±0.25aB 24.24±1.87aA 0.20±0.06aA 26.74±1.85aA
MA8 1.90±0.69aA 26.30±11.76aA — 28.21±11.96aA
MA16 2.44±0.47aAB 22.15±9.76aA 0.28±0.11aAB 24.84±9.28aA
MA32 2.54±0.23aA 24.83±11.87aA 0.33±0.07a 27.54±11.91aA
菽麻 C. juncea MA0（CK） 1.29±0.73aA 31.47±3.25abA 0.28±0.01aAB 33.10±2.30aA
MA8 2.86±0.20aA 21.47±6.47aA 0.39±0.08a 24.54±6.60aA
MA16 1.69±0.55aA 43.06±18.93bA 0.16±0.02aA 44.82±19.41aA
MA32 5.31±2.32bB 27.15±3.61abA — 32.46±5.53aA
表 2 不同改良方式下 3种豆科植物体内叶绿素含量
Table 2 The chlorophyll content of three legume species under different amendments
cm，鸡粪改良后为 25．35～37．40 cm。添加鸡粪改良处
理后，第 56 d时株高表现为：决明未添加鸡粪处理时
为 6．73 cm，鸡粪改良后为 9．25～12．47 cm；田菁未添
加鸡粪处理时为 5．48 cm，鸡粪改良后为 9．43～22．55
cm；菽麻未添加鸡粪处理时为 30．25 cm，鸡粪改良后
为 43．60～61．85 cm。添加鸡粪改良处理后，第 70 d时
株高表现为：决明未添加鸡粪处理时为 10．75 cm，鸡
粪改良后为 15．55～21．80 cm；田菁未添加鸡粪处理时
为 11．76 cm，鸡粪改良后为 17．80～40．05 cm；菽麻未
添加鸡粪处理时为 50．00 cm，鸡粪改良后为 71.40 ~
94.40 cm。
统计分析表明，第 28 d时，仅决明、田菁和菽麻
MA32处理组株高与未添加鸡粪处理组（CK）有显著
差异（P＜0.05）；第 42 d时，仅决明 MA32处理组、田菁
MA8及 MA32处理组、菽麻 MA16及 MA32处理组株
高与未添加鸡粪处理组（CK）有显著差异（P＜0.05）；
第 56 d和第 70 d时，除田菁 MA16处理组株高与未
添加鸡粪处理组（CK）无显著差异（P＞0.05）外，其余
各鸡粪处理组株高均与未添加鸡粪处理组（CK）有显
著差异（P＜0.05）。
2.4 鸡粪改良处理对豆科植物冠幅的影响
从图 2可以看出，添加鸡粪改良处理后，第 42 d
植物 Plants 处理 Treatments 叶绿素 aChlorophyll a/mg·g-1
叶绿素 b
Chlorophyll b/mg·g-1
叶绿素 a+b
Chlorophyll a+b/mg·g-1 叶绿素 a/b
决明 C. tora MA0（CK） 0.69±0.05aA 0.70±0.06aA 1.39±0.08aA 1.00±0.10aA
MA8 0.65±0.10aA 0.63±0.09aA 1.28±0.19aA 1.04±0.04a A
MA16 0.65±0.08aA 0.64±0.10aA 1.29±0.18aA 1.02±0.05aB
MA32 0.61±0.12aA 0.65±0.11aA 1.26±0.22aA 0.94±0.08aA
田菁 S.cannabina MA0（CK） 0.79±0.09bA 0.76±0.10bA 1.56±0.19bA 1.04±0.05aA
MA8 0.68±0.17abA 0.67±0.15abA 1.35±0.31abA 1.02±0.07aA
MA16 0.81±0.13bA 0.80±0.17bA 1.61±0.31bA 1.03±0.07aB
MA32 0.51±0.07aA 0.48±0.07aA 0.99±0.14aA 1.08±0.03aB
菽麻 C. juncea MA0（CK） 1.05±0.08aB 1.04±0.08aB 2.09±0.16abB 1.01±0.04bA
MA8 1.09±0.06aB 1.12±0.08abB 2.21±0.14abB 0.98±0.01bA
MA16 1.15±0.06aB 1.25±0.07bB 2.40±0.14bB 0.92±0.01aA
MA32 1.00±0.15aB 1.04±0.18aB 2.04±0.33aB 0.97±0.04bA
张 宏等：鸡粪改良对铜尾矿基质中无机氮组分及 3种豆科植物生长发育的影响2288
第 30卷第 11期 农 业 环 境 科 学 学 报
时冠幅表现为：决明未添加鸡粪处理时为 5.83 cm，鸡
粪改良后为 7.65~9.38 cm；田菁未添加鸡粪处理时为
3.49 cm，鸡粪改良后为 4.88~8.45 cm；菽麻未添加鸡
粪处理时为 5.80 cm，鸡粪改良后为 7.45~9.60 cm。添
加鸡粪改良处理后，第 49 d时冠幅表现为：决明未添
加鸡粪处理时为 7.23 cm，鸡粪改良后为 8.55 ~12.65
cm；田菁未添加鸡粪处理时为 4.15 cm，鸡粪改良后为
6.50~12.80 cm；菽麻未添加鸡粪处理时为 5.95 cm，鸡
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2011年 11月
粪改良后为 8.85~11.00 cm。添加鸡粪改良处理后，第
56 d时冠幅表现为：决明未添加鸡粪处理时为 7.60
cm，鸡粪改良后为 11.10~17.00 cm；田菁未添加鸡粪
处理时为 5.15 cm，鸡粪改良后为 9.18~17.95 cm；菽
麻未添加鸡粪处理时为 6.35 cm，鸡粪改良后为
12.65~14.75 cm。添加鸡粪改良处理后，第 70 d时冠
幅表现为：决明未添加鸡粪处理时为 10.05 cm，鸡粪
改良后为 13.85~18.60 cm；田菁未添加鸡粪处理时
为 8.50 cm，鸡粪改良后为 15.80~21.95 cm；菽麻未
添加鸡粪处理时为 9.35 cm，鸡粪改良后为 13.70~
张 宏等：鸡粪改良对铜尾矿基质中无机氮组分及 3种豆科植物生长发育的影响2290
第 30卷第 11期 农 业 环 境 科 学 学 报
14.00 cm。
统计分析表明，除第 42 d时田菁 MA16及 MA32
处理组、第 49 d时决明 MA8及田菁 MA16处理组、
第 56 d时田菁 MA16处理组冠幅与未添加鸡粪处理
组（CK）无显著差异（P＞0.05）外，其余各鸡粪处理组
冠幅均与未添加鸡粪处理组（CK）有显著差异（P＜
0.05）。
2.5 鸡粪改良处理对豆科植物根长的影响（第 70 d）
从图 3可以看出，添加鸡粪改良处理后，根长表
现为：决明未添加鸡粪处理时为 17.50 cm，鸡粪改良
后为 29.00~45.00 cm；田菁未添加鸡粪处理时为
14.75 cm，鸡粪改良后为 31.50 ~36.75 cm；菽麻未添
加鸡粪处理时为 16.00 cm，鸡粪改良后为 24.75~
37.50 cm。
统计分析表明，除决明 MA8、MA16处理组根长
与未添加鸡粪处理组（CK）无显著差异（P＞0.05）外，
其余各鸡粪处理组根长均与未添加鸡粪处理组（CK）
有显著差异（P＜0.05）（图 3）。
3 讨论
自然植被所需氮素基本上依赖于土壤供给，其中
无机氮是植物可利用性氮的主要形式，直接影响到陆
地生态系统的生产力[20]。不同群落下土壤中总无机氮
含量与土壤理化性质及微生物性质的差异有关[21]。本
研究发现，鸡粪改良后菽麻 MA16处理组尾矿基质中
总无机氮由未添加鸡粪时的 33.10 mg·kg-1 增大到
44.82 mg·kg-1，表明鸡粪改良尾矿基质能够增加总无
机氮含量。安宗胜等[22]研究铜陵杨山冲铜尾矿废弃地
发现，裸地中无机氮以铵态氮为主，而植物群落下尾
矿中无机氮以硝态氮为主。本研究也发现，3种豆科
植物尾矿基质中均以硝态氮为有效氮的主要形态，且
硝态氮含量远高于安宗胜研究结果，而铵态氮含量较
低，亚硝态氮含量则更低，甚至未检出。这可能有两方
面原因：一是植物生长有利于增强硝化作用，其作用
机理可能是植物生长能增加基质中水分和氧气含量，
好氧条件下土壤中硝化细菌的数量迅速增加，提高了
土壤的硝化活性[23]；二是鸡粪中可能含有大量具有硝
化活性的微生物，提高了土壤的硝化速率，从而促进
了土壤的硝化作用[24]。MA32处理时菽麻尾矿基质中
铵态氮含量、MA16处理时菽麻尾矿基质中硝态氮和
总无机氮含量均高于决明、田菁，说明菽麻生长更有
利于尾矿基质中有效态氮含量的提高。
叶绿素是光合作用的物质基础，叶绿素的含量对
光合作用直接产生影响[25]。叶绿素中又以叶绿素 a为
重要色素，叶绿素 b和类胡萝卜素等都是辅助色素。
与叶绿素含量相比，叶绿素 a/b是衡量叶片对重金属
耐受性的一个相对敏感的生理指标 [26]。大多数情况
下，叶绿素 a对叶绿素 b的比值是 3∶1[27]。在本试验
中，3种豆科植物叶绿素 a/b在 0.92~1.08之间，表明
在相同处理条件下叶绿素 a所受到的重金属伤害比
叶绿素 b大，这是因为重金属首先破坏叶绿素 a的缘
故，具体作用机理可能是重金属抑制原叶绿素酸酯还
原酶合成和影响了氨基酮戊酸的合成 [28-29]。MA16
处理时，田菁和菽麻叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素 a+b
值均表现最大，说明鸡粪改良能够缓解尾矿基质中
重金属对叶片的毒害作用，有利于提高叶片光合作
用的能力，这与袁敏等[30]的研究结论一致。在同一鸡
粪比例处理中，菽麻叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素 a+b
值均显著高于决明和田菁，说明菽麻光合作用能力
最强。
利用有机废弃物如生活垃圾、污泥等能够成功
地促进金属废弃地植被修复[31]。Santibanez等[32]、Odell
等[33]研究均表明，添加有机废弃物如生活污泥、堆肥
等改良铜尾矿基质能有效促进植物生长，增加植物株
2291
2011年 11月
高、冠幅、根长。在本研究中，鸡粪改良铜尾矿基质能
够促进 3种豆科植物生长，提高植物株高、冠幅、根
长，并且随着生长期延长，增加明显。N缺乏是尾矿基
质中植物生长的首要限制因子，所以保障充足的 N
素供应对于尾矿植被重建是非常关键的。P也是植物
生长的必要营养元素，同样是尾矿植被重建的一个限
制因子。而腐熟鸡粪中富含有机质和 N、P等营养元
素[34]，鸡粪改良后基质中 N、P养分供给增加，有利于
植物生长，株高、冠幅、根长等形态学指标均随之增
大。本研究还发现，未添加鸡粪处理组植物根系均呈
发育不良或坏死症状，出现了形似“狮尾”的变形畸形
根，反映出高 Cu浓度的毒害作用。Cu、Zn是植物生长
必需的微量元素，但在生长基质中大量存在时就会产
生毒害作用，重金属毒性是制约先锋植物在铜尾矿上
定居的主要限制因子之一[35]。Khatun等[36]、Monni等[37]
研究均表明，铜尾矿基质中 Cu等重金属对植物根系
产生的毒害作用更大，这可能是因为植物根系首先接
触重金属，是最直接的受害部位。运用有机质改良措
施（如生活污泥、生物肥料等）能够明显降低土壤中重
金属的生物有效性，减少重金属对植物的毒害[38-39]，这
是由于有机肥中的腐殖质能够通过络合、螯合反应固
定重金属，显著降低基质中有效态金属积累[40]。植物
种的选择是铜尾矿植被重建的关键之一。在本研究
中，MA32处理时菽麻 70 d株高为 94.40 cm，分别是
决明、田菁同期株高的4.33倍和 2.36倍。从尾矿废弃
地的复垦角度来看，在相同的生长期内，植株高大的
物种应作为首选的物种。这是因为株高越大其盖度越
大，阻止尾矿风蚀水蚀的效果就越好，所以从 3种植
物的株高来看，菽麻可作为铜尾矿复垦优先选择的物
种。
4 结论
鸡粪改良铜尾矿基质能增加总无机氮含量，促进
3种豆科植物生长。MA16处理具有改良作用，并且改
良成本较低，可作为鸡粪改良铜尾矿基质理想的比例
模式，菽麻可作为铜尾矿生态修复优先选择植物种。
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