基于实地和遥感调查的离子型轻稀土尾砂土壤侵蚀对植被修复措施响应

稀土开采产生大量尾砂,导致严重土壤侵蚀,伴生水质和地质灾害,评价植被修复措施对稀土尾砂土壤侵蚀治理效果可为措施优选提供理论依据。以寻乌县离子型轻稀土尾砂区为研究区,基于1982—2015年GIMMS NDVI 3 g、DEM等遥感和尾砂理化性状现场调查数据,采用空间代时间方法,结合RUSLE模型及其全微分公式探究不同修复年限土壤侵蚀量对植被修复措施的响应机理。结果表明:1982—2015年研究区土壤侵蚀模数显著下降,倾向率为-60 t/(km~2·10a),突变年份为2008年;在植被修复措施实施年(2008年)前后,多年平均土壤侵蚀量减幅超过60%;土壤侵蚀模数呈现上升、平稳、上升、平稳、上升和下降的阶段性变化,与NDVI时程变化呈负相关;水土保持措施、植被覆盖、土壤可蚀性和降雨变化对土壤侵蚀量减小的贡献率分别为33.18%,32.19%,19.95%,13.19%。植被修复过程中,矿区土壤侵蚀量减少的主要影响因子为水土保持措施因子和植被覆盖因子。     

稀土尾砂对任豆幼苗生长及营养元素吸收的影响

采用盆栽控制试验,研究稀土尾砂对任豆幼苗生长及营养元素吸收的影响。结果表明,稀土尾砂中生长的任豆株高、总根长、总根面积、根体积和生物量显著低于红壤土中生长的任豆,地径和细根直径二者差异不明显。稀土尾砂中生长的任豆叶片叶绿素b、总叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率均显著低于红壤土中生长的任豆。稀土尾砂中生长的任豆根中可溶性糖、总蛋白含量和叶片、根中POD、SOD活性高于红壤土中生长的任豆。稀土尾砂中生长的任豆根、茎、叶中N和P的含量显著低于红壤土中生长的任豆,叶和根中K的含量与红壤土中生长的任豆没有差异,而茎中K的含量显著高于红壤土中生长的任豆,稀土尾砂抑制任豆对N、P和K的吸收。因此,任豆幼苗可以在稀土尾砂上生长,但稀土尾砂对任豆生长、生理生化和营养物质的吸收有一定的抑制作用。     

中草药在赣南稀土尾砂治理中的适应性研究

为探索中草药在赣南稀土尾砂治理中的适应性,选取了7种抗逆性强的中草药,从生长力、耐旱性和耐瘠性三方面对其在稀土尾砂基质上种植的适宜性进行了比较,结果发现:生长力以果桑最优,耐旱性以紫珠草最强,耐瘠性最好的为栀子;综合评分值显示紫珠草、栀子、果桑较好,其次为金银花和菊花,薄荷和金线草综合评分值较低,不适合作为稀土尾砂治理植物推广应用。重金属检测结果显示,在赣南稀土尾砂基质上种植的中草药,其铬、镉和铅等重金属含量均低于《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》(WM/T 2—2004)。经综合评定,紫珠草、栀子、果桑、金银花为适宜用于赣南稀土尾砂治理的中草药品种。     

我国矿区废弃地土壤种子库特征及其在生态修复中的应用

土壤种子库是指存在于土壤上层凋落物以及土壤中全部具有活力的种子,是植物对胁迫环境的适应以及植被恢复研究中的关键内容。作为地表植被群落潜在更新能力的重要组成部分,土壤种子库在退化生态系统的植被恢复过程中起着重要的作用,其研究已成为国内外退化生态系统植被恢复与重建领域的热点之一。由于矿区废弃地土壤的特点,矿区土壤种子库的研究需要参考特殊生境土壤种子库的研究成果。因此,本文在综合分析了国内外矿区废弃地生态修复以及土壤种子库相关研究的基础上,介绍了我国矿区废弃地土壤种子库的特点、生态修复中的作用以及生态修复的主要新技术。同时,针对矿区废弃地生态系统的特点,提出未来土壤种子库在矿区废弃地修复中的主要技术流程,主要包括修复区域生境背景值调查、构建,采用适宜的土壤种子库以及提高土壤种子库活力的技术手段进行修复,修复效果评价等环节。     

寻乌县在稀土尾砂地试种脐橙获得成功

为有效治理因开采稀土造成的水土流失，充分发挥稀土场地的改良利州价值，2002年，寻乌县水保局在原试种水土保持草类的稀上尾砂地扑始脐橙的种植试验。通过近4年的精心管护，目前近20亩（15亩为1hm^2）脐橙每年每株可产果12k以上，为改良稀土尾砂地起到很好的示范作用，稀士矿区附近群众纷纷前来参观学习。到目前为止，已有36户矿区群众在稀土尾砂地种植了脐橙、柑橘，面积近400亩。     

超富集植物对稀土元素吸收转运解毒与分异的研究进展

稀土是重要的战略资源,在现代高科技行业和农业生产中发挥着重要的作用。随着稀土需求量的与日俱增,稀土矿山开发加剧,产生了大面积的稀土废弃尾砂地进而污染农田,对当地生态环境和居民健康构成威胁。植物采矿是指在金属污染地上种植超富集植物,在恢复植被和修复污染土壤的同时,还可通过收割地上部实现金属回收利用,是一种原位和低成本的污染土壤修复手段。探究超富集植物重金属富集机理是实现植物采矿的基础,但相对于Ni、Zn、As等超富集植物的研究,稀土超富集植物吸收转运和耐受稀土机制的研究仍然缺乏。本文结合近年国内外研究,从植物富集稀土的四个关键过程综述超富集植物对稀土的吸收、转运和分布解毒机制以及与稀土分异之间的关系,并提出超富集植物中稀土分异的概念模型。     

稀土尾砂对樟树幼苗生长及营养元素吸收的影响

以樟树2年生实生苗为材料,采用盆栽控制试验,以红壤土为对照栽培基质,研究稀土尾砂对樟树幼苗生长及营养元素吸收的影响,以期为稀土尾砂的治理提供依据。研究结果表明:在稀土尾砂处理下,樟树的株高、地径、根系、生物量等与对照相比,各形态指标明显受到抑制;叶绿素a、叶绿素b、叶绿素、类胡萝卜素、叶绿素/类胡萝卜素、净光合速率、气孔导度、细胞间CO 2浓度及蒸腾速率与对照组相比均显著下降,而可溶性糖含量、蛋白质含量、SOD和POD活性高于对照组;樟树叶、根、茎中N、P、K的含量比对照低,特别是N和K的吸收显著低于对照。因此,稀土尾砂对樟树的生长、生理生化及营养物质的吸收有抑制作用。     

寻乌县稀土尾砂堆积场地恢复植被试验初报

寻乌县为了重建稀土矿区生态环境,恢复植被,自1987年冬起,在查明稀土尾砂的农业理化性质的基础上,采用不铺覆客土的方法种植了乔、灌、草等13种植物。试验结果表明:乔木黄檀长势较好,灌木胡枝子和禾本科宽叶雀稗等,当年种植可当年绿化试区。     

寻乌县稀土尾砂堆积场地恢复植被试验初报

寻乌县为了重建稀土矿区生态环境,恢复植被,自1987年冬起,在查明稀土尾砂的农业理化性质的基础上,采用不铺覆客土的方法种植了乔、灌、草等13种植物。试验结果表明:乔木黄檀长势较好,灌木胡枝子和禾本科宽叶雀稗等,当年种植可当年绿化试区。     

九寨沟马脑壳金矿废弃物在矿区植被恢复中的应用研究

矿山开采形成的裸露边坡和弃渣及选矿产生的废渣对周围生态环境造成破坏，同时还存在重大安全隐患，进行矿区生态修复势在必行。以地处高海拔地区的九寨沟马脑壳金矿矿区为例开展植被恢复研究，采用现场颗粒粗大、保水能力差的弃渣和化学选矿废渣代替客土作为植被基材的主要组分，利用石膏粉煤灰复合胶凝材料对基材进行改性和提供强度，通过实验室研究确定植被基材的组成与比例，并在此基础上开展示范应用。结果表明：采用现场废弃物占80%的植被基材能获得较高的基材强度，植被基材中胶凝材料适宜用量为20%～30%,同时考虑抵抗雨水冲蚀和植物发芽生长的需要时，矿区废弃物在植被基材中用量宜为70%～80%。     

矿山废弃地生态修复效益评价研究——以南京幕府山为例

在对南京幕府山矿山废弃地不同生态修复区调查采样与测定的基础上,建立生态修复效益评价指标体系,再逐层用TOPSIS法综合、定量评价各生态修复区的生态修复效益。结果表明:TOPSIS法可定量评价每一期生态修复区各层的生态效益,且有助于找出生态效益存在差异的原因;生态修复显著改善了矿山废弃地的生态环境质量;10期生态修复工程的生态修复效益综合评价值存在差异的主要原因是地形地貌、修复时间、土壤类型、植物种类与植物组合、后期对修复植被的抚育管护等有差异。     

赣南6县稀土矿区分布及其植被恢复的遥感动态监测

稀土资源的开采在促进地方经济发展的同时对矿区生态环境带来了不良影响,为此有必要开展稀土矿区的分布动态及矿区植被恢复的监测。以江西省赣州市安远、龙南、定南、全南、信丰和寻乌6县为研究区,利用Google Earth平台的高分辨率影像,目视解译稀土矿分布范围,然后以多时相Landsat遥感数据来计算归一化植被指数和植被覆盖度,通过回溯法确定1990—2015年稀土矿开采范围的变化及矿区植被恢复状况。结果表明:稀土矿区总面积为58.23 km~2,其中定南和寻乌县的开采面积分别为18.23和16.27 km~2,分别占开采总面积的31.31%和27.94%;稀土矿开采的工艺以堆浸法为主,对地表植被破坏大;稀土开采在1990—2000年呈快速扩张趋势,在国家采取矿区管控措施后,稀土矿无序开采得到一定程度的遏制,2000—2005年开采面积减少,2010—2015年开采面积减少到9.21 km~2;以原地浸矿法为主开采稀土的龙南县,矿区植被恢复效果较好,其他各县的矿区植被恢复效果不明显。     

荒漠草原金属矿区NDVI时空动态变化与生态质量评价

[目的]采用遥感技术明确草原金属矿山开采的影响范围,综合评价矿区及影响区生态质量,为草原矿山及周边区域的生态修复与环境保护提供科学依据。[方法]以地处生态脆弱区荒漠草原的金矿区为研究对象,基于长时间序列遥感数据分析研究区植被指数动态变化特征,采用遥感生态指数(RSEI)对研究区生态质量进行综合评价。[结果]研究确定荒漠草原金矿开采影响区为矿区边界向外半径5 km范围内;矿山开采期间(2009—2021年)研究区NDVI值呈波动性增加,井工开采运行期矿区内NVDI年平均值比露天开采运行期提高了51.9%,露天开采对研究区植被影响更大;矿区及影响区遥感生态指数表现出先增加后减小随后趋于稳定的变化规律,整体以不显著增加为主;根据遥感生态指数的空间分布,矿区及影响区生态环境质量较差的区域主要为排土场及周边区域。[结论]荒漠草原金矿开采对周边植被的影响主要集中在5 km范围内。采取边开采边治理的生态修复方式能使矿区及影响区的生态环境逐步得到改善。荒漠草原金矿生态建设过程中,应重点加强排土场及周边区域的生态修复与环境治理。     

赣南废弃稀土矿区尾砂修复技术研究进展

介绍了赣南废弃稀土矿区概况,据统计,赣南稀土矿约有1.5亿立方米尾砂未得到妥善处理,近10万公顷耕地地表植被遭到破坏,致使矿区及其周边土壤沙化、土壤污染、水土流失严重。分析矿区土壤修复的物理化学修复技术(换土、客土、深耕、施肥和利用土壤改良剂等)、生物修复技术(微生物修复、土壤动物修复、植物修复)研究进展,提出了今后多方法联用修复技术展望。     

不同修复年限下稀土矿区芒萁与土壤碳氮磷化学计量特征

芒萁是我国南方离子型稀土矿区生态修复的重要指示性植物,通过探究不同生态修复年限下的离子型稀土矿区内芒萁的生态化学计量特征,为矿区的生态修复策略提供科学参考。本文选取3处不同修复年限的稀土矿区和1处未开采地为研究样地,采集样地内芒萁的叶片和地下茎根,探究其化学计量特征及其与土壤养分之间的关系。结果表明:①叶片C、N和P含量的变化范围分别为444.62～454.30g/kg、6.87～10.68g/kg、0.31～0.46g/kg;根茎C、N和P含量的变化范围分别为368.36～424.63g/kg、3.31～4.23g/kg、0.16～0.26g/kg;②芒萁叶片养分与土壤养分(除P外)的相关性强于根茎,与0～10cm土层土壤相关性强于10～20cm土层土壤;③不同生态修复年限下芒萁叶片N/P均大于16且该研究区土壤严重缺磷,芒萁生长受磷限制,因此,离子型稀土矿区的生态修复期应增加磷肥施用量以促使芒萁更好地生长。     

黄河三角洲滨海滩涂不同微地形改造的盐地碱蓬恢复效应评价

为提高植被覆盖率,探索适宜的植被恢复模式,以光滩裸地为对照,在黄河三角洲滨海滩涂地势平坦地段设置S形、条带形、品字形和月牙形4种微地形改造模式,测定分析其工程量、地表粗糙度、植被生长及改良土壤效应指标,并采用主成分及模糊数学隶属函数法分析评价其植被恢复效应。结果表明:微地形显著影响土壤理化性质与植被生长状况(P0.05),与裸地相比显著降低了土壤容重、含盐量、pH值等,增加了土壤养分,孔隙度,持水量等。4种微地形改造模式中月牙形模式与光滩裸地相比显著降低了44.19%的土壤盐分,并且月牙形改造模式最利于促进植被恢复效果;条带形模式可显著增加土壤养分,其坑底土壤有机质含量为裸地的2.87倍;品字形模式可显著提高土壤孔隙度,显著降低了15.24%的土壤容重;S形模式在植被恢复及土壤改良效应上表现较差。不同微地形改造模式对植物生长和改良土壤效应综合评价结果从大到小依次为:月牙形、条带形、品字形、S形、裸地,建议在黄河三角洲滨海滩涂进行微地形改造时,首先考虑月牙形,其次是条带性、品字形,S形可不采用。研究结果可为黄河三角洲滨海滩涂植被恢复与生态修复提供理论依据与技术支持。     

离子型稀土矿尾砂地植被恢复障碍因子研究

以江西省赣州市定南县不同废弃时间的离子型稀土矿尾砂地为研究对象,通过植被调查、土壤理化性质、微生物和酶活性分析,探讨稀土矿尾砂地植被恢复的障碍因子。结果表明,尾砂地植被覆盖度随着废弃时间增加而增加,在废弃10年后植被覆盖度达到72%,但其群落组成仍相对简单(仅3种);尾砂地土壤黏粒含量(6.00%~9.66%)和土壤有机质含量(0.5~1.5 g kg-1)均远低于周边正常植被区,而尾砂地土壤容重(1.26~1.43 g cm-3)则明显高于周边正常植被区。废弃1年的尾砂地土壤电导值显著高于废弃3~10年的尾砂地土壤和对照区土壤,土壤铵态氮和碱解氮含量则高达400 mg kg-1和500 mg kg-1,但废弃3~10年后碱解氮和铵态氮含量已趋于痕量,且在所调查的废弃3年和6年的尾砂地0~100 cm剖面内土壤铵态氮含量也极低,表明尾砂地土壤铵态氮在废弃3年内已流失殆尽,严重的水土流失及其导致的土壤氮素等营养匮乏也是尾砂地植被恢复的主要障碍之一;尾砂地土壤微生物生物量碳(26.7 mg kg-1)、土壤脲酶活性(29.9NH3-Nmg kg-1h-1)、土壤酸性磷酸酶活性(7.10 phenol mg kg-1h-1)均显著低于周边正常植被区土壤,表明尾砂地土壤氮、磷循环受到抑制。本研究表明,废弃3~10年内离子型稀土矿尾砂地的土壤理化生性质并未得到明显改善,尾砂地土壤面临土壤重建的问题,需要引入合适的人工干预如土壤改良才能加快尾砂地植被恢复。     

基于Landsat影像的离子稀土矿区植被覆盖度提取及景观格局分析

离子稀土开采导致矿区植被退化和严重的生态环境问题,日益引起人们关注。采用23 a的Landsat系列影像作为数据源,以定南县岭北稀土矿区作为研究案例,对稀土开采扰动下的矿区植被覆盖景观格局变化进行分析。为提高分析的可靠性,以高分遥感影像获取的矿区植被覆盖度作为检验数据,比较森林郁闭度制图模型(forest canopy density mapping model,FCD)、像元二分法模型(dimidiate pixel model,DPM)和线性光谱混合模型(linear spectral mixture model,LSMM)对稀土矿区植被覆盖提取的准确性。结果表明:考虑了稀土矿区特有的裸露尾沙地光谱特征的三端元LSMM,具有更高准确性及普适性;景观格局动态分析表明矿区低植被覆盖和高植被覆盖度破碎化程度较低,集中连片趋势明显;低植被覆盖LPI(largest patch index)在4个年份相对较大,呈波动变化,主要为裸露的稀土矿点,与矿点复垦和扩张有密切关系,且单个矿点造成的植被破坏仍然较大;低植被覆盖度的AI(aggregation index)一直较高,而LPI相对高植被覆盖较小,主要为离子稀土以单个矿点小面积开采为主,矿点多而分散,导致对环境破坏更难治理;1999年后,随着稀土开采的规模化及开采工艺的改进,稀土开采成为矿区景观变化的最主要原因,在矿区总体生态环境改善的前提下,低植被覆盖区域主要集中在矿点及矿点周边,成为具有稀土开采特色的矿点景观分布模式。     

不同营林措施对桉树生长的影响剖析

桉树是当前我国林业发展中比较重要的一项种植作物,不同营林措施会影响到桉树的生长,对桉树自身种植效益造成了一定的影响。鉴于此,针对不同营林措施对桉树生长的影响剖析进行研究,旨在找到不同营林措施对桉树生长影响,从而制定相关措施,用于提升桉树种植效益。     

基于GIS的露天开采矿区地形特征及植被恢复研究

以露采矿山为研究对象,以破损地形特点及植被恢复为研究目标,利用Arc GIS技术分析研究区地形复杂程度及汇水情况,探讨了露天开采矿区植被修复和绿化的技术方法。结果表明:以数字高程模型为基础,对矿区的高程、坡度和坡向的空间分布情况进行统计分析,同时得到区域汇水分布图,可作为区域规划依据。选取地形起伏度、地表粗糙度和高程变异系数作为地形复杂度指标,根据地形复杂度对矿区进行分区治理,在矿区地形特征基础上因地制宜地选择植被恢复技术,并根据植物配置营造符合不同季节的植物景观效果,使矿山迹地重建地貌相对稳定并与周围景观相和谐,为废弃矿区生态修复提供了借鉴和思路。