煤矸石山人工植被恢復(fù)技術(shù)研究.pdf

1、煤矸石已經(jīng)成為我國(guó)排放量最大的固體廢棄物之一，并造成了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，如何進(jìn)行煤矸石山生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)，是恢復(fù)生態(tài)學(xué)當(dāng)今探討的熱點(diǎn)之一。由于煤矸石山容易發(fā)生自燃，國(guó)內(nèi)通常采取覆蓋碾壓法封堵空氣，但是碾壓后的土壤結(jié)構(gòu)性較差，植被能否正常生長(zhǎng)，以及植被對(duì)碾壓土壤理化性質(zhì)的影響都直接關(guān)系到煤矸石山生態(tài)恢復(fù)的成敗。
　　在碾壓覆土的基礎(chǔ)上，研究區(qū)共布設(shè)了10種典型的植被措施，分別為自然恢復(fù)A1、草本措施C1（播種波斯菊）、草本措施C2（播

2、種黑麥草）、草本措施C3-植生袋（沙打旺）、喬草措施H1（火炬+紫花苜蓿）、喬草措施H2（刺槐+黑麥草）、喬草措施H3（側(cè)柏+紫花苜蓿）、喬灌草措施T1（火炬+紫穗槐+紫花苜蓿）、喬灌草措施T2（側(cè)柏+紫穗槐+紫花苜蓿）和喬灌草措施T3（刺槐+油松+紫穗槐+黑麥草）?；謴?fù)5年后，2012年對(duì)研究區(qū)裸地及10種典型植被恢復(fù)措施設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)樣地進(jìn)行調(diào)查，重點(diǎn)開(kāi)展以下三方面內(nèi)容:群落特征研究，土壤質(zhì)量變化，水分入滲特性，以期為煤矸石山生態(tài)恢復(fù)提供

3、技術(shù)依據(jù)和相關(guān)指導(dǎo)，并為煤矸石山防火控火植被構(gòu)建技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。本研究的主要結(jié)論如下:
　　(1)經(jīng)過(guò)5年植被恢復(fù)，10種典型植被措施中植物組成結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定變化。自然恢復(fù)措施中黃花蒿為優(yōu)勢(shì)草本;各植被措施中均未出現(xiàn)新樹(shù)種，此外在研究區(qū)煤矸石山植被恢復(fù)過(guò)程中，植物單種科和單種屬占優(yōu)勢(shì)。
　　不同植被措施下草本層群落特征差異尤為顯著。草本措施C2（黑麥草）的Shannon-Wiener指數(shù)最高(1.78)，相應(yīng)的Simpso

4、n指數(shù)也最高(0.76)，均勻性指數(shù)中等(0.81);自然恢復(fù)A1的Shannon-Wiener指數(shù)較高(1.55)，Simpson指數(shù)也較高(0.73)，均勻性指數(shù)中等(0.80);喬草措施H2均勻性指數(shù)最高(0.98)，Shannon-Wiener和Simpson指數(shù)較低，說(shuō)明研究區(qū)10種典型植被措施中草本多樣性差異較大。草本生物量中，自然措施A1最高，其次為草本措施C3-植生袋（沙打旺），喬草措施和喬灌草措施的草本生物量均較低，此

5、外人工植被措施中草本地下生物量明顯高于地上生物量，說(shuō)明植被恢復(fù)初期，草本植物側(cè)重于根系生長(zhǎng)。
　　(2)以鄭元潤(rùn)改進(jìn)的M.Godron數(shù)學(xué)模型判定群落的穩(wěn)定性，不同植被措施的交點(diǎn)坐標(biāo)以及歐式平方距離差異達(dá)到顯著水平，煤矸石山10種植被措施中植被群落均處于一個(gè)不穩(wěn)定狀態(tài)，其中草本措施C3-植生袋（沙打旺）和自然恢復(fù)A1的植物群落相對(duì)穩(wěn)定。
　　(3)植被措施對(duì)煤矸石山土壤理化性質(zhì)的改良效果顯著。0-20cm土層土壤養(yǎng)分含量普遍

6、高于20-40cm土層，但物理性質(zhì)差異不顯著。與裸地相比，土壤容重和團(tuán)聚體破壞率(PAD)顯著降低，土壤粘粒及水穩(wěn)性團(tuán)聚體平均重量直徑（WMD）明顯增大;土壤有機(jī)質(zhì)及土壤氮磷等養(yǎng)分含量顯著升高。
　　通過(guò)相關(guān)性分析和敏感性分析，選取土壤容重、沙粒含量、水穩(wěn)性MWD、有機(jī)質(zhì)和速效磷5項(xiàng)指標(biāo)，并用綜合評(píng)價(jià)法對(duì)土壤質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，不同植被措施對(duì)土壤質(zhì)量的影響明顯，其中喬灌草T3（刺槐+油松+紫穗槐+黑麥草）和草本C3（沙打旺）土壤質(zhì)量指數(shù)

7、值最高，說(shuō)明這兩種措施可以明顯提高土壤質(zhì)量。
　　(4)各植被措施的水分入滲過(guò)程基本一致，到達(dá)穩(wěn)滲的時(shí)間為32min左右。各植被措施下土壤初滲率和穩(wěn)滲速率差異明顯，土壤飽和導(dǎo)水率在0.012-0.143 cm/min之間，除喬草H2、H3和喬灌草T1外，其他植被措施中深層土壤飽和導(dǎo)水率較低。
　　不同植被措施之間土壤水分特性差異顯著。0-20cm土層內(nèi)，土壤吸持貯水量和飽和貯水量變化規(guī)律一致，草本C3（沙打旺）、喬草H3（側(cè)

8、柏+紫花苜蓿）和喬灌草T1（火炬+紫穗槐+紫花苜蓿）對(duì)土壤吸持貯水能力飽和貯水能力改善作用較好，自然恢復(fù)A1和草本措施C3（沙打旺）對(duì)土壤水分滯留貯存的改善作用最好。
　　綜上所述，不同植被措施在植被群落穩(wěn)定性、土壤質(zhì)量、土壤水分特性三方面表現(xiàn)出一定的差異性，草本措施C3-植生袋（沙打旺）群落結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，土壤質(zhì)量綜合指數(shù)值較高(0.634)，貯水性良好，飽和導(dǎo)水率較低(0.043cm/min);未采用植生袋的措施中，喬灌草T3（