黃土高原露天煤礦生態(tài)修復(fù)效果研究.pdf

1、我國是世界上消費(fèi)和生產(chǎn)煤炭最大的國家。然而煤礦不僅帶來巨大經(jīng)濟(jì)利益,也帶給礦區(qū)周圍區(qū)域嚴(yán)重的社會(huì)、環(huán)境問題。煤礦的發(fā)展和建設(shè),露天煤礦開采對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和土地資源的破壞日趨嚴(yán)重,這也成為了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境亟待解決的重大問題。本研究的對(duì)象為黃土高原黑岱溝露天煤礦復(fù)墾地,經(jīng)過1991-2006年期間16年的土地生態(tài)修復(fù)過程后,通過野外植被調(diào)查和室內(nèi)分析相結(jié)合的手段,研究了復(fù)墾后其生態(tài)修復(fù)的效果。本研究著重探討黑岱溝露天礦區(qū)復(fù)墾后生態(tài)系統(tǒng)的生境演

2、化規(guī)律,并分別對(duì)各樣地植物群落組成和土壤理化性質(zhì)進(jìn)行研究、調(diào)查和分析,從而揭示修復(fù)地“植物群落-土壤環(huán)境”的關(guān)系,并深入探討了黑岱溝修復(fù)區(qū)的生態(tài)修復(fù)效果。
　　 本研究于2006年對(duì)黑岱溝露天煤礦的排土場外來定植植物進(jìn)行了植被種類調(diào)查。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)在近16年間中,有分屬24個(gè)科的100余種野生植物定植到研究區(qū)。群落植被類型也隨時(shí)間有著明顯變化,在生態(tài)恢復(fù)初期,一年生植物占優(yōu)勢(shì),隨著時(shí)間的延長,多年生植物逐漸增多,在組成上約占總種

3、數(shù)的近一半。沒有人為干擾的礦區(qū)植被的自然恢復(fù)過程時(shí)間十分漫長。人工建植的植物群落物種豐富度、多樣性指數(shù)均低于天然植物群落,但均勻性指數(shù)要高于天然植物群落。本研究發(fā)現(xiàn)礦區(qū)采用喬、灌、草混合搭配的人工種植恢復(fù)模式,能夠增強(qiáng)群落的穩(wěn)定性,縮短群落演替的時(shí)間,推動(dòng)人工加入的簡單植物群落向復(fù)雜群落轉(zhuǎn)化。
　　 對(duì)研究區(qū)經(jīng)過16年復(fù)墾土壤為研究對(duì)象,研究在復(fù)墾地上不同恢復(fù)植被類型對(duì)土壤物理化學(xué)性質(zhì)的影響,并分析復(fù)墾土地上影響土壤形成的引發(fā)因

4、子。結(jié)果表明通過采用不同植被進(jìn)行復(fù)墾對(duì)土壤的理化性質(zhì)有明顯的影響,尤其是對(duì)土壤上層(0—20cm)。植被類型的空間上的復(fù)雜性是土壤形成過程理化性質(zhì)差異的主要來源,本研究中發(fā)現(xiàn)由油松(Pinus tabulaeformis)、柳樹(Salix matsudana)和沙棘(Hippophae rhamnoides)構(gòu)成的復(fù)合植被群落復(fù)墾的土壤中有機(jī)質(zhì)和有機(jī)碳的量均為最大,分別為9.23 g kg-1和5.73 g kg-1。此外,由于草本植

5、物和灌木能夠產(chǎn)生大量的凋落物并且根系能產(chǎn)生大量的分泌物,采用羊草(Leymuschinensis)和錦雞兒(Caragana sinica)復(fù)墾的土地中有機(jī)質(zhì)及有機(jī)碳也明顯高于其他復(fù)墾地(p<0.05)。因此在煤礦復(fù)墾過程中,采用由灌木及草本植物組成的復(fù)合植物群落進(jìn)行恢復(fù)表現(xiàn)出對(duì)有機(jī)質(zhì)和有機(jī)碳固定的潛在能力。并且,采用灌木及草本植物進(jìn)行修復(fù)對(duì)土壤上層(0-20cm)的有機(jī)質(zhì)和有機(jī)碳固定有較強(qiáng)的能力。
　　 通過采用地理信息系統(tǒng)為

6、研究技術(shù)手段,對(duì)黑岱溝礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾前后進(jìn)行了景觀特征及類型變化研究。露天煤礦景觀生態(tài)斑塊總數(shù)達(dá)323個(gè),在礦區(qū)開建期間自然景觀基本消失,生態(tài)系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)過16年的生態(tài)恢復(fù),工礦用地面積增加到23.37％,林地及人工草地面積增加到67.90％,相對(duì)總體景觀(52.22 km2)占有較大的比例。從景觀面積變化可以看出,自復(fù)墾后人工景觀如恢復(fù)林地、恢復(fù)草地及工礦建設(shè)面積大幅提高,而原地貌天然的低濕地、草地和裸地荒地面積不斷降低,可以

7、看出大部分斑塊類型的轉(zhuǎn)換是人為活動(dòng)的結(jié)果。通過生態(tài)恢復(fù)的合理規(guī)劃,復(fù)耕后礦區(qū)建筑和草地斑塊形狀更為規(guī)則,并且連通性較強(qiáng),而景觀斑塊的分離度指數(shù)也減小。說明林、灌、草為景觀基質(zhì)的人工景觀己成為研究區(qū)在復(fù)墾后的主體。通過修復(fù)工程,工礦斑塊大幅變化,并降低了礦區(qū)內(nèi)斑塊數(shù)量,同樣耕地和低濕地斑塊也發(fā)生較大的改變。因此可以看出采礦作業(yè)工程及廢棄地生態(tài)修復(fù)是景觀生態(tài)變化的關(guān)鍵性驅(qū)動(dòng)因子
　　 本研究通過分析黑岱溝煤礦排土場群落組成調(diào)查、土壤