海南島尾礦區(qū)恢復(fù)植被與土壤特性的相關(guān)性研究.pdf

1、礦業(yè)尾礦地生態(tài)恢復(fù)是當(dāng)今恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。本研究以海南島昌江縣鐵銅和石灰?guī)r，以及東部沿海鋯鈦3類基質(zhì)的尾礦地為研究對(duì)象，用空間代替時(shí)間方法，分別研究了它們的不同恢復(fù)時(shí)間的植被和土壤情況，包括植被的物種組成、植被覆蓋度、物種多樣性指數(shù)和群落物種均勻度，以及土壤含水量、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、pH值和主要金屬元素等因子。然后對(duì)尾礦區(qū)的植被和土壤因子進(jìn)行相關(guān)分析，探討了尾礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的內(nèi)在的特點(diǎn)和共性規(guī)律，及適宜尾礦地生長(zhǎng)的植物種質(zhì)

2、資源，得到如下主要結(jié)論： (1)植物組成與物種多樣性分析表明，鐵銅和石灰?guī)r2類尾礦區(qū)物種科、屬、種的數(shù)量均隨恢復(fù)年限的增加而增加，植物生活型比例草本逐漸減少，灌木和喬木逐漸增加。Shannon-Wienner多樣性指數(shù)逐漸增加。它們之間不同之處在于，鐵銅尾礦區(qū)的Pielou均勻度指數(shù)沒有出現(xiàn)隨演替時(shí)間一致增加，為先升后降的趨勢(shì)，而石灰?guī)r尾礦區(qū)該指數(shù)呈逐漸下降的趨勢(shì)。鐵銅尾礦區(qū)植被覆蓋度呈現(xiàn)“S”形邏輯斯蒂指數(shù)增長(zhǎng)模式，而石灰?guī)r和

3、鋯鈦尾礦區(qū)該指標(biāo)增長(zhǎng)趨勢(shì)復(fù)合對(duì)數(shù)增長(zhǎng)的模型；鋯鈦尾礦區(qū)植被科屬種的變化受人工干擾和木麻黃純林的影響很大，不表現(xiàn)出隨恢復(fù)時(shí)間有規(guī)律的變化趨勢(shì)，其物種多樣性指數(shù)到10年左右時(shí)達(dá)到最大值，以后又開始下降，Pielou均勻度指數(shù)逐漸上升。 在3類尾礦區(qū)內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)裸子植物，蕨類植物稀少，草本植物是最適合尾礦區(qū)這類特殊生境的生活型。 (2)3種基質(zhì)尾礦區(qū)中鐵銅和石灰?guī)r尾礦區(qū)的土壤組成變化特點(diǎn)比較相似，在恢復(fù)過程中土壤有機(jī)質(zhì)含量不斷升

4、高，土壤pH值不斷下降，全P和全K含量變化不明顯。另外，鐵銅尾礦區(qū)全氮也隨恢復(fù)時(shí)間增加而升高，Cu和Fe元素含量逐漸降低。鐵銅尾礦區(qū)土壤含水量和石灰?guī)r尾礦區(qū)全氮含量均表現(xiàn)為樣地2最低，樣地3最高。鋯鈦尾礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)是人工恢復(fù)為主的，其土壤組成變化復(fù)雜，鋯鈦尾礦區(qū)土壤全氮和有機(jī)質(zhì)含量基本表現(xiàn)出一致的變化趨勢(shì)，只是由于土壤氮素的循環(huán)周期比有機(jī)質(zhì)短，使得含量排列順序與土壤有機(jī)質(zhì)稍有差別。全磷含量總體變化不大，而土壤全鉀含量呈現(xiàn)出逐步遞增的趨

5、勢(shì)。pH值水平呈現(xiàn)出波動(dòng)性的逐漸下降，并接近于中性的趨勢(shì)。 (3)土壤與植物多樣性的相關(guān)分析結(jié)果表明：鐵銅尾礦區(qū)植被覆蓋率與土壤全氮和有機(jī)質(zhì)含量間為顯著正相關(guān)，與土壤pH值和Cu元素含量之間為顯著負(fù)相關(guān)；生物多樣性指數(shù)與尾礦土壤有機(jī)質(zhì)和Cu元素的含量間存在顯著相關(guān)性。Pielou均勻度指數(shù)與其它所有指標(biāo)沒有表現(xiàn)出相關(guān)性。石灰?guī)r尾礦區(qū)植被覆蓋率與土壤水分含量間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，土壤pH值之間為顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；生物多樣性指數(shù)與土壤

6、含水量問為顯著正相關(guān)關(guān)系，pH值間為顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系：Pielou均勻度指數(shù)與土壤含水量存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。鋯鈦尾礦區(qū)植被覆蓋率和生物多樣性指數(shù)均與土壤全鉀之間為顯著正相關(guān)關(guān)系。多元線性回歸分析也證實(shí)了上述關(guān)系。 鐵銅尾礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的主要限制因子是高濃度Fe和Cu元素含量和低土壤肥力；石灰?guī)r尾礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的主要限制因子為低土壤肥力和土壤含水量；鋯鈦尾礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的主要限制因子為低土壤肥力因素，尤其是土壤全K，還有人工栽培純木麻黃

7、林。 (4)不同基質(zhì)尾礦區(qū)植被恢復(fù)演替規(guī)律分析結(jié)果表明，3種基質(zhì)尾礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)過程中均大體表現(xiàn)出土壤理化性質(zhì)不斷改善，植被物種多樣性水平不斷提高，群落結(jié)構(gòu)逐漸變得復(fù)雜穩(wěn)定的良性演替規(guī)律?；謴?fù)到不同時(shí)期的優(yōu)勢(shì)物種不同，優(yōu)勢(shì)物種的重要值逐步下降，禾本科和莎草科植物最能適應(yīng)尾礦區(qū)環(huán)境，豆科植物在每個(gè)尾礦區(qū)內(nèi)都能找到，但均不為優(yōu)勢(shì)物種。 其中，鐵銅尾礦區(qū)的次優(yōu)勢(shì)科為豆科，石灰?guī)r尾礦區(qū)次優(yōu)勢(shì)科為菊科和旋花科。鋯鈦尾礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的過