草原区露天煤矿排土场复垦土壤质量演替规律与模型

土壤质量变化是衡量排土场复垦土壤生产力大小和土壤环境质量优劣的量度。该文通过典型小区调查的方法,总结了内蒙古伊敏矿区排土场不同复垦年限土壤质量(体积质量、有机质、有效磷、速效钾、全氮、碱解氮、pH值、电导率)的动态演变规律,并运用指数和法构建了研究区土壤演替模型。结果表明:研究区土壤中有机质、速效钾、全氮、碱解氮的含量均呈递增趋势,土壤质量逐渐接近原地貌含量。运用指数和法得出的土壤演替模型表明研究区土壤质量状况已得到改善,逐渐接近原地貌土壤质量。该研究可为草原生态脆弱矿区露天矿排土场土地复垦与生态恢复提供理论依据。     

黄土区采煤排土场生态复垦工程实施成效分析

以复垦20a的平朔露天煤矿排土场生态系统为研究对象,从土壤重构到先锋树种筛选及生态系统恢复不同阶段植被演变、动物定居、微生物、土壤养分变化等方面,系统分析了其生态重建技术的实施效果。结果表明,平朔矿区已形成＂黄土母质直接覆盖表层培肥熟化＂特色复垦技术;筛选出刺槐×油松×柠条,刺槐×油松,刺槐×沙棘,刺槐纯林等多种植被配置模式;随着复垦年限的延长,野生物种大量入侵,土壤种子库逐渐形成,物种多样性增加,植被群落组成趋于稳定,动物、微生物和土壤养分呈现增加趋势,表明矿区生态系统已进入正常的演替过程。但受矿区特殊生境和自然客观条件的限制,演替过程中某些植被出现病虫害、种内或种间的水分竞争等问题已导致部分植被退化,因此植被恢复成功后其生态管理还需进一步研究。     

海州露天煤矿排土场复垦区不同土地利用类型土壤入渗特征

为揭示排土场复垦区不同土地利用类型土壤的水源涵养功能,采用野外实地双环入渗试验和室内理化分析方法,系统地研究了海州露天煤矿排土场复垦区不同土地利用类型(乔木林地、灌木林地、农用地、荒草地)土壤入渗特性及其影响因素。结果表明:不同土地利用类型下的土壤初始入渗率、稳定入渗率和累计入渗量均表现为乔木林地灌木林地农用地荒草地;不同土地利用类型下土壤入渗过程的拟合优度存在差异,G-P综合模型、Kastiakov模型、Horton模型的平均拟合优度依次为0.926,0.908,0.905。G-P综合模型相对误差为79.21%~123.69%,更接近排土场复垦区土壤入渗的实际过程,可作为排土场复垦区土壤入渗过程的预测模型;不同土地利用类型下土壤初始入渗率与非毛管孔隙度呈显著正相关,稳定入渗率和累计入渗量与非毛管孔隙度、砾石含量和部分根系特征呈显著正相关;采用主成分分析评价的土壤入渗能力排序为乔木林地灌木林地农用地荒草地,初始入渗率、稳定入渗率、14min入渗率和累积入渗量的主成分方差累积贡献率为99.047%,较好地表达了土壤入渗能力。     

黄土区大型排土场植被根系的抗蚀抗冲性研究

选取黄土区大型排土场不同复垦年限的植被为研究对象,分析了陡坡地(36~°42°)3种典型乔灌草植被根系的剖面分布特征及不同复垦年限(1~14年)不同复垦模式植被根系对土壤抗蚀抗冲性的影响。结果表明,与原地貌土壤剖面根系分布不同的是,排土场乔灌草的根系分布(Φ≤1 mm)从10 cm土层开始,随着土层深度的增加,呈现出幂函数减少的趋势;干土层出现的深度依次为刺槐林地>草地>柠条林地;不同复垦年限不同复垦模式(1~14年)55个样点的统计分析表明,土壤的抗蚀性指标和抗冲性指标都与根系密度在极显著水平上呈直线关系。     

覆土处理对高寒矿区露天煤矿排土场植被和土壤特征的影响

[目的]探讨高寒矿区覆土处理对露天煤矿排土场植被恢复的影响,以评估覆土措施在露天煤矿排土场所达到的植被恢复效果,为高寒矿区生态保护和恢复提供技术依据。[方法]调查分析青海省木里煤田不同年限5个覆土处理和3个不覆土处理矿区排土场植被群落特征和土壤理化性质。[结果]在覆土处理下,随着建植年限的增加,木里煤矿排土场植被和幼苗盖度显著增加(p<0.05),土壤速效磷、全钾、速效钾和有机质含量呈增加趋势,但未达显著水平;煤矿区排土场不覆土和覆土处理,植被特征和土壤理化性质主要指标差异不显著;非度量多维尺度分析结果表明:影响高寒煤矿区排土场植被生长的主要土壤养分是全氮、速效氮、速效钾和有机质。[结论]高寒矿区露天煤矿排土场植被恢复的关键措施不是覆土处理,可通过施足有机肥和化肥的方式代替覆土处理达到植被恢复的目的。     

复垦年限及植被模式对煤矿复垦土壤微生物多样性的影响

了解露天煤矿区复垦状况及其对土壤微生物的影响机制,对于估算受损生态系统的恢复程度至关重要。该文以采用多种模式复垦的安太堡露天煤矿为研究区域,通过野外调查与采样分析,借助于Biolog EcoPlatesTM方法对复垦区和原地貌(对照)表层土壤中的微生物功能多样性状况进行了探索,评价了复垦年限和复垦植被模式对土壤微生物特征的恢复效应;并从土壤物理化学性质(土壤容重、pH值、土壤有机碳、总氮、速效氮、速效磷和速效钾)和生物性质(土壤微生物量碳和微生物量氮)中筛选可反映土壤微生物功能多样性变化的代表性指示物质。结果表明:1)露天煤矿复垦年限和复垦植被模式均对土壤微生物的功能多样性有明显影响。复垦年限越长的样地中土壤微生物有较高的活性和均匀度,但丰富度较低;若样地的复垦年限较长,复垦植物种植模式对土壤微生物多样性的作用强于复垦时长对其的影响。2)从土壤微生物多样性恢复层面分析,单一植物复垦配置的优化次序为杏树、榆树和柠条,混交林配置较优的选择为柠条×刺槐。3)土壤微生物生物量碳的含量与土壤微生物功能多样性指标Shannon-Wiener指数(ρ=–0.69,P0.01)和McIntosh指数(ρ=–0.69,P0.05)显著负相关,在一定程度上可作为复垦区生物多样性指示物质。研究成果将为露天煤矿及其所在区域的生态恢复、治理和监测提供参考。     

基于CT分析露天煤矿复垦年限对土壤有效孔隙数量和孔隙度的影响

露天煤矿排土场由于排土过程中大型机械压实等作用会对土壤的孔隙结构产生影响,重构适合于植被生长的土壤孔隙结构是排土场土地复垦的重要工作。为对排土场重构土壤孔隙结构进行定量分析,该文采用高精度无损计算机断层扫描技术(CT)对山西平朔矿区安太堡露天煤矿排土场平台全黄土母质覆盖的不同复垦年限(0、20、23 a)以及原地貌的土壤进行分层扫描成像,并利用Photoshop和Arcgis软件对扫描图像进行处理和统计分析,探讨了排土和复垦对土壤孔隙数量和孔隙度的影响,分析了排土场重构土壤大、中和小孔隙的变化。结果表明:原地貌土壤孔隙数量和孔隙度最大,其次是复垦23和20 a的土壤,排土后未复垦土壤孔隙数量和孔隙度最小。采矿和排土等活动由于大型机械压实作用降低了土壤孔隙数量和孔隙度,尤其是大孔隙数量和大孔隙度;土地复垦对增加土壤孔隙数量和孔隙度有一定的作用,但是过程比较缓慢。采矿和排土等活动对表层土壤孔隙数量和孔隙度的影响要高于底层土壤。该研究可为黄土区大型露天煤矿排土场重构土壤结构的优化与土地复垦措施选择提供依据。     

任楼矿区塌陷土地复垦规划与利用现状研究

露天煤矿排土场占用和破坏了大量土地资源,植被恢复是露天煤矿排土场生态恢复最常用,也是最有效的方法。关于排土场自然恢复植被群落特征的研究,对于指导排土场的生态恢复建设具有重要的理论价值与实际意义。以呼伦贝尔草原区伊敏露天煤矿排土场为研究对象,采用野外调查和统计分析相结合的方法,对排土场自然恢复过程中植物群落特征进行了研究。结果表明,研究区排土场共有植物21科64种,其中菊科、禾本科、豆科和藜科所占比例较大,为4科33属37种,占总种数的57.8%。随着自然恢复时间的增加,物种数由初期的6科8属8种增至后期21科43属48种;植被由耐干旱贫瘠的1年生草本蒺藜和猪毛菜向多年生草本大针茅、羊草和克氏针茅演替;物种多样性指数、物种丰富度指数和Pielou均匀度指数均呈增加趋势,且与恢复年限呈显著正相关,Alatalo均匀度指数与恢复年限呈显著负相关。群落物种组成逐渐接近原生植物群落,物种多样性高于原生植物群落,但分布均匀程度低,达到稳定状态还需更长的时间。     

特大型露天煤矿土地损毁生态风险评价

露天矿在"剥－采－运－排－复"生产活动中的土地损毁对矿区生态系统产生直接和间接的危害或影响。该文以山西安太堡露天煤矿为例,将土地损毁过程作为矿区的风险源,通过构建黄土区特大型露天煤矿生态风险因果链,建立其综合生态风险的评价模型。根据露天煤矿不同土地损毁类型及矿区生态系统状态,利用生态遥感指数、实测数据与GIS空间分析方法进行风险源与风险受体评价,应用综合评价模型得出矿区综合风险值。结果表明：1）矿区土地损毁高生态风险区主要集中在未复垦的排土场,本身极不稳定,主要存在的风险为扬尘污染、水土流失、地质灾害等;2）已复垦排土场和工业场地由于多年实施复垦及管护措施,逐步恢复稳定性,而部分外排土场在早期排土过程中,由于排土工艺不合理以及后期管护不当,导致土壤和植被退化,风险相对较高;3）露天采区的生态风险性较小,其生态敏感度属于中值区,受土地损毁影响较大,人类活动对其产生剧烈扰动。该研究将矿区生态风险进行量化,实现了风险值的空间化和可视化,有利于制定基于不同风险值的分级分区防范措施。     

风沙黄土区排土场不同植被类型下土壤生态化学计量特征

[目的]准确评价风沙黄土区露天矿区排土场不同植被类型下土壤改良效益，并揭示其植被恢复的养分限制性，进而为该区生态重建与环境改善构建高效的植被恢复模式提供理论依据。[方法]选取鄂尔多斯武家塔排土场乔、灌、草3种植被类型的10种恢复模式的土壤为研究对象，以新排土为对照，开展其土壤有机碳、全氮和全磷与其化学计量特征及关系的研究。[结果]风沙黄土区排土场土壤有机碳、全氮、全磷含量变化分别为0.62～18.60 g/kg, 0.09～0.36 g/kg和0.04～0.21 g/kg,其中乔、灌林地的土壤有机碳、全氮养分含量显著高于新排土(p≤0.05),乔木林地的全磷含量显著低于其他3种样地(p≤0.05);在土层垂直剖面，3种植被类型的土壤养分均表现为表层富集性，灌木林地的土壤全氮含量在不同土层均表现最高，乔木林地土壤有机碳平均含量最高，草地的全磷平均含量最多。土壤C/N在不同植被类型间无显著差异(p>0.05),土壤C/P和N/P受植被类型的影响较大，均表现为乔木林地>灌木林地>草地>新排土；在土层垂直剖面，C/N整体呈现增大的变化趋势，N/P先减小后增大的趋势。土壤...     

矿区复垦土壤与植被交互影响的研究进展

土壤与植被作为煤矿区土地复垦主要成员,在生态恢复与重建方面扮演着重要角色。同时,土壤与植被之间存在着密切的交互影响关系,认识土壤与植被恢复间的交互影响关系及其作用规律与机理对土地复垦与生态恢复具有重要意义。本文系统梳理了复垦土壤与植被演替规律、交互影响研究方法以及交互影响机理。发现研究方法多为缺乏创新性的线性方法,且未能做到对植被与土壤交互影响的连续、动态研究和全面综合分析。在此基础上,提出了深入研究方向:创新植被与土壤交互影响的方法,加强植被与土壤交互影响的动态分析,强化交互影响机理的综合研究,以期为土地复垦与生态恢复研究提供新的视角。     

基于最小数据集的黄土高原矿区复垦土壤质量评价

矿产开发影响了土壤质量,特别是在黄土高原生态脆弱地区。通过植被恢复能够改善矿区复垦土壤质量。为了揭示矿区复垦土壤质量在植被恢复过程中的变化,该文以黑岱沟矿区排土场不同恢复年限不同植被类型、未复垦地和周边自然植被恢复区为研究对象,选取21项理化生指标作为总数据集(totaldataset,TDS),运用主成分分析(principal component analysis,PCA)结合Norm值构建评价指标最小数据集(minimum data set,MDS),通过非线性(non-Linear,NL)和线性(linear,L)两种评价方法对研究区土壤质量进行了评价。研究表明:黄土高原北部典型矿区复垦土壤质量评价指标MDS包括粉粒百分比、有机质、速效磷、钠吸附比和微生物碳;2种评价方法下,植被恢复均对复垦土壤质量指数(soil quality index,SQI)有了显著提升(P 0.05),复垦20 a灌木SQI高于复垦10 a灌木SQI,复垦12 a草本SQI高于复垦20 a草本SQI,然而所有复垦土壤SQI均未达到自然植被恢复土壤SQI;由于非线性土壤质量评价方法(SQI-NL)具有更大的土壤质量指数变化区间和变异系数,此外,在SQI-NL和线性土壤质量(SQI-L)评价两种方法下,MDS和TDS之间决定系数分别为0.911和0.866,因此,非线性土壤质量评价方法在该区域具有更好的适用性,并且最小数据集能够较准确地进行土壤质量评价。     

黄土区大型露天矿农业用地格局演变的分析

在矿区废弃地的恢复中，格局变化的研究将对矿区生态系统的变化起着至关重要的作用。其中，农业用地格局演变的过程及覆被类型的变化，对矿区的生态安全、耕地保护及土地资源可持续利用具有重要的现实意义。该文以山西平朔矿区为例，基于GIS平台，在分析矿区土地动态变化的基础上，运用景观生态学理论与方法，对平朔矿区景观动态变化过程、特征及覆被类型的变化进行了研究，特别对矿区农用地的变化做了重要分析，结果表明：大型露天矿区生态系统景观动态变化过程包括生态破坏过程的景观变化(土地挖损、土地压占、土地占用)和生态重建过程的景观变化(地貌重塑、土壤重构、植被重建)；经过20年的人工控制的生态重建后，矿区土地利用空间格局由以旱地—疏林地格局演变为以林地—建设用地为主的重建生态格局；矿区生态重建已经改变了原脆弱生态系统的生态环境，其中农业用地增加了50%，但由于管理制度等原因，复垦的农用地目前大部分尚不能转换为耕地使用。     

矿山废弃地土地复垦与生态恢复研究进展

矿山开采破坏环境、挤占耕地,诱发严重的社会问题.近几十年来,矿山废弃地土地复垦和生态恢复已成为跨学科研究热点,然而,和欧美发达国家相比,我国矿山废弃地工作存在土地复垦比率低与复垦质量差的特点.矿山废弃地土地复垦和生态恢复主要包括3方面:土壤重构、生物恢复和废水控制与处理.土壤重构技术主要包括物理、化学和工程措施,目标是重构适宜的土壤剖面和理化性质,重金属污染去除技术也是土壤重构的重要内容.生物修复可以划分为植物修复、土壤动物修复、土壤微生物修复以及菌根生物修复技术.就生态恢复和土地复垦的内涵、目标、基础理论和技术体系展开评述,并指出建立健全管理机构、明确资金来源对矿山废弃地复垦的重要性.同时认为应当加强矿山废弃地生态环境影响机制机制研究,采用3S技术和信息系统技术监测、评估和监管复垦工作,努力实现矿山废弃地环境损害减缓技术突破,建立矿山废弃地土地复垦和生态恢复的理论体系与技术规范.     

黄土区大型露天煤矿复垦排土场植被恢复立地类型划分——以安太堡露天煤矿为例

露天开采对土地破坏严重,立地条件复杂。只有综合环境因素与植被生态习性,针对不同的立地类型进行植被配置与管护才能达到对矿区生态修复的目的。为此以安太堡露天煤矿西排土场为研究对象,选定58个样点,在样点10 m×10 m范围内对海拔、坡向、坡位、坡度、坡型、覆土基质、覆土厚度、土壤容重、土壤含水量、有机质含量、全氮含量、植被类型组合、归一化植被指数（NDVI）、地面非均匀沉降、河流动能指数、地形起伏度,共18个立地因子进行调查。分析排土场立地条件及特征,运用SPSS聚类分析法对样点进行立地类型划分。最终划分为平台、边坡2个立地小区;平台小区化分为9个立地类型组、13个立地类型,边坡小区化分为9个立地类型组、20个立地类型。研究结果可以为排土场立地改良、植被恢复与维护及生态系统恢复提供依据。     

不同植被对晋陕蒙矿区排土场土壤养分16 a恢复程度的影响

为评价晋陕蒙矿区排土场土地复垦过程中不同植被措施对土壤肥力的恢复作用及程度,在内蒙古准格尔旗黑岱沟煤矿东排土场,分别选取已恢复16 a的7种不同人工植被(沙打旺、长芒草、紫穗槐+长芒草、刺槐林、沙棘林、杨树林、樟子松),并以周边原地貌条件下两种植被(退耕梯田长芒草、自然坡地沙棘林)为对照,分析了不同植被条件下0~10、10~20、20~40 cm土层土壤全氮、有机碳、硝态氮以及铵态氮的含量及其差异。结果表明:1)9种植被配置中除樟子松地和沙打旺草地外,土壤养分含量均随深度增加而递减。2)经过近16 a植被修复后,7种人工植被不同程度地改善了土壤肥力状况,其中刺槐纯林配置的恢复效果最佳,土壤肥力恢复程度接近或超过原地貌条件下植被的50%,沙棘次之。杨树和樟子松两种配置对土壤全氮、有机碳、硝态氮恢复效果相对较差,恢复程度均不超过40%。7种不同植被措施对土壤铵态氮的恢复程度相对较好,分别恢复到自然植被长芒草样地和自然植被沙棘样地的79.50%~93.77%,89.47%~105.70%。土壤全氮、有机碳、硝态氮恢复程度则相对较低,分别恢复到自然植被长芒草样地的24.70%~44.15%、25.09%~44.65%、47.25%~85.33%;分别恢复到自然植被沙棘样地的33.52%~56.85%、32.83%~54.82%、47.18%~84.66%。总之,尽管经过近16 a的复垦,7种人工植被下的土壤养分状况尚未完全恢复到该地区自然水平,但仍可认为该地区进行生态修复时可优先选择以刺槐为主的豆科乔木、以沙棘为主的灌木、以及长芒草等草本植物,并进行适当的套种、间种,以增强复垦效果。     

蛇屋山金矿生态环境损害与尾矿植被恢复模式

金矿的开采,对矿区生态环境造成严重的损害。基于矿区植被恢复与生态重建的相关理论,通过野外调查和试验分析,研究金矿开采对矿区生态环境的损害以及植被恢复的模式。结果表明:1)金矿开采导致土壤结构不良、养分流失、肥力下降、重金属富集和有毒物质残留,造成矿区植被退化、生物多样性减少或丧失、群落结构单一化;2)基于对现有植被恢复模式存在问题的讨论,通过限制性因子、生物生态学特性和环境修复能力分析,确定科学的植被恢复物种,提出"乔灌草搭配、灌草先行"和"人工恢复与自然演替相结合"的配置与恢复模式,确定"首先先锋植物(人工选择草本植物)+自然生长草种,然后灌木,其次乔木"的矿区植被恢复过程。研究结果可为开展金矿尾矿植被恢复和同类矿迹地生态重建提供理论参考。