物区系地理与生物地球化学研究可为矿区环境污染生态修复与生物资源的保护和利用提供有价值的科学资料。然而,我国岩溶型铝土矿区完整植物区系地理与地球化学特征的关系还尚不清楚。本论文以中国贵州4个典型岩溶型铝土矿区(修文上硐铝土矿、务川瓦厂坪铝土矿、正安红光坝铝土矿、道真洛龙铝土矿)植物为研究对象,综合采用现代苔藓植物学、植物地理学和生物地球化学等理论和方法,通过野外调查和实验分析相结合,建立岩溶型铝土矿区植物名录,分析区系地理特点与性质。应用ICP-MS分析植物及其土壤金属元素浓度,植物中土壤金属的转移特征,评估土壤金属污染风险,揭示其生物地球化学特征。综合分析发现,区系地理成分呈现热带向亚热带及其温带过渡的性质特点,硬叶扭口藓和蜈蚣草适合铝土矿区污染环境的监测者和生态修复者。主要结果如下:1.植物区系分类群组成(1)植物区系组成有81科176属285种。苔藓植物有20科47属124种,维管植物有61科129属161种。植物种类组成丰富。区系优势科属现象明显,科内属、种贫乏,大多数是单属、单种。(2)苔藓植物生活型包括矮丛集型、高丛集型、平铺型和交织型4类,丛集型占绝对优势。维管植物生活型以草本植物科、属、种占据主导地位。区系生活型组成单调,丛集型苔藓和草本植物适合于矿区干旱、贫瘠的土壤环境生长。2.区系地理成分组成特点与性质(1)区系地理成分多样化,苔藓植物含9种分布型,北温带分布、热带亚洲分布为主。维管植物科、属、种区系分布以泛热带和北温带分布占主导,科含7大类分布型,属含11大类分布型,种含有12大类分布型。(2)区系地理成分呈现热带向亚热带及其温带过渡的性质特征,植物区系地理成分丰富,表明区系地理成分自然历史演变、进化与亚热带、热带及其温带地区的渊源关系。3.植物中金属元素含量变化特征(1)硬叶扭口藓对Al、Mg、Ca、Fe、K和Ti元素有较好耐受性和吸附能力,是一种嗜Al和Fe植物。相关分析表明,硬叶扭口藓植物中Al和Fe呈正相关(r=0.910),可能存在协同效应,是一种矿区土壤污染环境指示良好的先锋植物。(2)蜈蚣草较易吸附和累积Al、Fe元素,是一种嗜Al和Fe植物。相关分析发现,蜈蚣草根中Al、Fe呈强烈正相关(r=0.921),茎中Al、Fe呈极显著正相关(r=0.958),叶中Al、Fe呈明显正相关(r=0.984),是废弃矿区植被恢复与重建的优势植物。4.土壤中金属元素浓度的差异特点(1)苔藓植物表土中Al元素浓度较高,Ti元素浓度较低。硬叶扭口藓表土中Al、Fe呈显著正相关(r=0.503)。主成分分析(PCA)充分表明,硬叶扭口藓对岩溶型铝土矿区污染环境的耐受性和富集能力,适合开矿早期土壤环境污染的监测者。(2)维管植物根际土壤中Al和Fe元素浓度较高,Ti元素浓度较低。蜈蚣草根际土壤中Al、Fe元素浓度较高,存在显著正相关。PCA分析发现,蜈蚣草植物中Al和Fe呈强烈正相关,适合废弃矿区金属污染环境治理的生态修复者。5.植物金属富集特征与土壤污染评价(1)生物富集系数(BCF)分析发现,硬叶扭口藓中Al和Fe富集能力相对较大(BCF>1),处于相对富集。蜈蚣草根中Al、Fe元素处于相对富集。转移系数(TF)分析表明,蜈蚣草中Al、Fe元素的转移系数最小(TF<1),植物中Al、Fe元素主要富集在根部,根部累积能力明显高于茎和叶。说明,硬叶扭口藓和蜈蚣草在铝土矿区土壤污染生态监测与植被恢复中具有潜在的功能作用。(2)土壤中6种金属的单因子污染指数(P_i)和内梅罗综合污染指数(P_c)均大于3,地质累积指数(I_geo)在偏中度到重度污染的水平,说明土壤受到金属中度到重度污染的风险。