潞安礦區(qū)煤矸石山人工植物群落生態(tài)效應(yīng)研究.pdf

1、植被-土壤系統(tǒng)的協(xié)同恢復(fù)是煤矸石山生態(tài)恢復(fù)的核心，也是決定矸石山生態(tài)恢復(fù)成功與否的關(guān)鍵。本研究在對(duì)山西潞安礦區(qū)兩座不同復(fù)墾年限(分別為2009a和2014a)的煤矸石山人工植被進(jìn)行調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用數(shù)量生態(tài)、土壤生化分析等方法，研究了人工植物群落與環(huán)境因子的關(guān)系、優(yōu)勢(shì)種種間聯(lián)結(jié)性；分析了不同人工植物群落土壤養(yǎng)分、土壤酶活性；采用主成分分析法，評(píng)價(jià)了其生態(tài)效應(yīng)，并提出了其生態(tài)恢復(fù)策略，旨在為該區(qū)快速建立自我維持的煤矸石山人工植被-土壤生態(tài)

2、系統(tǒng)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。主要研究結(jié)果如下：
　　(1)潞安礦區(qū)煤矸石山6個(gè)人工植物群落分別處于生態(tài)恢復(fù)的初期階段
　　TWINSPAN植被分類(lèi)將煤矸石山人工植被60個(gè)樣方劃分為6個(gè)群叢，分類(lèi)結(jié)果很好的反映了植物群落與環(huán)境因子之間的關(guān)系，并在DCA二維排序圖上得到了較好的驗(yàn)證；DCA排序軸反映了矸石山復(fù)墾時(shí)間、土壤含水量、土壤有機(jī)質(zhì)的梯度變化，表明矸石山復(fù)墾時(shí)間、土壤含水量是影響人工植物群落組成和群落結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)因子；隨矸石

3、山植被恢復(fù)時(shí)間的增長(zhǎng)，矸石山人工植物群落土壤水分條件和土壤有機(jī)質(zhì)逐漸改善。
　　(2)潞安礦區(qū)煤矸石山人工植物群落優(yōu)勢(shì)種種間關(guān)聯(lián)程度低
　　煤矸石山人工植物群落優(yōu)勢(shì)種種間聯(lián)結(jié)性研究表明，13個(gè)優(yōu)勢(shì)種間大部分種對(duì)的種間關(guān)聯(lián)不顯著，種間聯(lián)結(jié)較為松散，說(shuō)明矸石山人工植物群落整體關(guān)聯(lián)性較弱，群落的成熟程度較低，群落結(jié)構(gòu)不完善、穩(wěn)定性較差，仍處于演替的初期階段。根據(jù)Spearman秩相關(guān)系數(shù)，將13個(gè)優(yōu)勢(shì)種劃分為2個(gè)生態(tài)組，導(dǎo)致其生態(tài)

4、組群分化的主導(dǎo)因子是土壤水分條件。
　　(3)隨復(fù)墾年限的增長(zhǎng)，潞安礦區(qū)煤矸石山6個(gè)人工植物群落土壤質(zhì)量改善
　　煤矸石山不同人工植物群落土壤理化性質(zhì)的分析表明，與未復(fù)墾地(對(duì)照)相比，土壤水分受坡向和植被配置模式的影響顯著，表現(xiàn)為由陰坡向陽(yáng)坡方向逐漸降低，混交林比純林更有利于水分的保持；土壤養(yǎng)分隨恢復(fù)時(shí)間的增加呈上升趨勢(shì)，豆科植物在土壤肥力改善上作用更為顯著，火炬樹(shù)對(duì)土壤養(yǎng)分的維持效果不如側(cè)柏明顯。隨復(fù)墾年限的增長(zhǎng)，人工植

5、被恢復(fù)能有效改善土壤質(zhì)量。
　　(4)隨復(fù)墾年限的增長(zhǎng)，潞安礦區(qū)煤矸石山6個(gè)人工植物群落土壤酶活性提高
　　與對(duì)照相比，不同人工植物群落類(lèi)型均能提高土壤酶活性(土壤堿性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶)，且隨恢復(fù)時(shí)間的增加土壤酶活性呈上升趨勢(shì)，混交林土壤酶活性高于純林，配置有紫穗槐的林型土壤酶整體水平較其他林型高。
　　(5)潞安礦區(qū)煤矸石山6個(gè)人工植物群落生態(tài)效應(yīng)差異明顯，豆科植物在其生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中的作用突出
　　生態(tài)效應(yīng)

6、評(píng)價(jià)結(jié)果表明，與對(duì)照相比，不同人工植物群落類(lèi)型對(duì)矸石山生態(tài)環(huán)境的改善效果差異顯著，混交林恢復(fù)效果優(yōu)于純林，且豆科植物種類(lèi)多的人工植物群落類(lèi)型生態(tài)恢復(fù)效果更好；隨恢復(fù)時(shí)間增長(zhǎng)，人工植物群落的生態(tài)效應(yīng)越顯著。
　　綜上，本研究提出潞安礦區(qū)煤矸石山生態(tài)恢復(fù)策略：在土壤基質(zhì)的改良上，要采用合理措施調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)的均衡；在植物種類(lèi)的選擇上，要綜合考慮植物的生態(tài)特性及矸石山的特殊立地條件，植物種的配置要依據(jù)植物種間聯(lián)結(jié)性，采取喬灌草多層次結(jié)