秸秆方格屏障协同人工植物群落提升铅锌矿废弃地重金属稳定化效率的机制研究

针对铅锌矿废弃地重金属(Cd/Pb/As)通过径流-泥沙迁移引发的生态风险问题，云南农业大学团队创新性地将秸秆方格屏障(SCBs)与人工植物群落(草本/灌草/乔灌草)结合开展研究。发现SCBs可使植物群落的径流削减17.20%～25.10%、泥沙产量降低39.22%～46.30%，并显著提升对颗粒态重金属的拦截效率(Cd 19.27%、Pb 17.11%、As 35.66%)，为矿区生态修复提供了协同增效新策略。

　　

在横断山脉纵谷区的兰坪铅锌矿废弃地，一场关乎"三江并流"世界遗产地生态安全的攻坚战正在上演。这片海拔2900米的矿区因长期开采导致植被退化，每年70%的集中降雨将富含镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)的泥沙冲入怒江-澜沧江水系。更令人担忧的是，研究显示周边稻田稻米的Cd、Pb超标率分别达29%和100%，重金属通过"大气-土壤-水"界面的迁移已成为区域生态安全的重大威胁。传统人工植物群落虽能控制49.55%～75.78%的土壤侵蚀，但在暴雨(>25 mm·h^-1)时仍有80%的重金属以颗粒态形式流失。云南农业大学资源与环境学院的研究团队创新性地将荒漠治理中常用的秸秆方格屏障(Straw Checkerboard Barriers, SCBs)引入矿区生态修复，在《Ecological Engineering》发表的研究揭示了这种"工程-生物"协同增效的新机制。

研究团队通过野外径流小区试验，设置了草本、灌草、乔灌草三种人工植物群落及其与SCBs的组合共六种处理。采用自然降雨观测法监测地表径流和泥沙产量，通过连续六场降雨事件的数据采集，结合重金属形态分析技术，系统评估了SCBs对植物群落固持重金属能力的增强效应。

Effect analysis of soil and water conservation 部分显示，乔灌草群落使累积径流减少40.11%，SCBs的引入使各群落径流再降25.10%。值得注意的是，SCBs使表层土壤含水量提升12.34%～18.67%，有机质增加24.88%，为植物生长创造了"保水-增肥"的微环境。

Coupled analysis of soil and water loss 揭示出重金属流失的关键机制：泥沙产量与颗粒态Cd输出呈极强相关(R²=0.979)。SCBs通过物理拦截使灌草群落的泥沙产量降低46.30%，相应使颗粒态Pb输出减少17.11%。三维植被结构的多层次截留作用使溶解态As迁移降低35.66%。

Conclusions 部分强调，SCBs通过三种途径增强植物群落的修复效能：(1) 机械屏障作用直接拦截含重金属泥沙；(2) 改善的土壤环境促进植物根系固持重金属；(3) 提升的植被覆盖率(27.38%～42.15%)削弱雨滴击溅侵蚀。这种"阻-固-减"三位一体模式，使Cd、Pb、As的综合稳定化效率提升7.45%～35.66%。

该研究为多雨山区矿区生态修复提供了重要范式：SCBs每公顷约需7500元成本，但能显著降低后期管护投入。特别是在"三江并流"这类生态敏感区，这种兼顾短期工程效益与长期生态功能的协同方案，对维护跨境河流生态安全具有战略意义。未来研究可进一步优化SCBs材料(如采用富腐殖质秸秆)与植物配置，以应对更严苛的气候变化场景。