漓江水陆交错带不同立地类型草本植物根系特征

在漓江流域水陆交错带选取缓坡、陡坡、江心洲、人工岸坡4种典型立地类型,对主要优势草本植物的根长、根表面积、根系生物量、地上生物量、根冠比等指标进行了调查和比较研究。结果表明:(1)同一立地类型不同优势草本植物根系生物量、地上生物量、根冠比差异性均显著。各立地类型不同优势草本植物根长、根表面积均存在一定的差异性,其中不同优势草本植物根长度和表面积在陡坡和人工岸坡立地类型均存在显著性差异(p<0.05);根表面积在江心洲立地类型存在显著性差异(p<0.05)。(2)水蓼(Polygonum hydropiper)、小蓬草(Conyza canadensis)最适合生长的立地类型是缓坡类型;白背黄花稔(Sida rhombifolia L.)、土牛膝(Achyranthes bidentata Bl.)最适合生长的立地类型是陡坡类型;紫菀(Aster tatarian)、艾草(Artemisia argyi)最适合生长的立地类型是江心洲类型;葎草(Humulus scandens Merr.)最适合生长的立地类型是人工岸坡类型。     

排土场典型树种穿透雨空间分布特征

穿透雨是降雨再分配的主要组成成分,影响植被生长以及土壤水分分布情况,研究矿区典型树种穿透雨特征对生态恢复具有重要意义。以平朔矿区南排土场典型树种为研究对象,利用地统计学方法与时间稳定性图对比分析了油松(Pinus tabulaeformis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、白杜(Euonymus maackii)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和木半夏(Elaeagnus multiflora)的穿透雨空间分布特征。结果表明:(1)平均穿透率由大到小为木半夏、小叶锦鸡儿、油松、白杜、刺槐,穿透率变异系数由大到小依次为白杜、木半夏、小叶锦鸡儿、油松、刺槐。(2)油松、刺槐、白杜、小叶锦鸡儿与木半夏的穿透率均随降雨量的增加而增加,最后达到平稳状态,降雨量增大,穿透率变异系数先快速下降,最后达到平稳状态,并都以对数函数拟合效果最好。(3)5种树种穿透率的基台值均随着降雨量增加呈指数减小,块金系数随着降雨量的上升而增加,表明随着降雨量的上升,冠层穿透率在空间上趋于均匀化,随机因素带来的空间变异性逐渐增大。此外,5种树种在植株冠层中部和外缘部分均出现穿透率高于100%的情况。(4)灌木穿透雨分布格局的时间稳定性比乔木高,冠层接近基部和外缘出现穿透雨极端稳定性,接近植被基部多为极端干燥状态,冠层外缘多为极端湿润状态。(5)从穿透率大小及其空间变异性考虑,在排土场水土流失地区刺槐为最佳重建植被类型选择,穿透雨在植被冠幅边缘出现持续湿润状态,可种植一些灌木来截留一部分穿透雨。研究结果增进对矿区排土场生态水文过程的认识,可为矿区排土场重建植被选择提供理论基础。     

兴隆庄采煤对农田景观格局的影响及景观重建

通过对兖州兴隆庄矿区农田在采矿前后、复垦前后的景观格局变化情况的分析，得出如下结论：煤矿区农田在井工开采干扰下，农田景观过程及格局变化取决于采空区的形状、采厚、采深、煤层倾角、地表潜水位和顶板管理方法等，采矿区农田景观格局变化的范围远大于其对应的井工开采对应的采空区范围；采矿条件是影响矿区农田景观格局变化的主要因素，积水、坡地、裂缝是开采后农田景观主要格局；农田景观格局一般随着开采进度的开展，地表逐渐沉陷，由平坦农田转为坡耕地、积水，并且随着开采进度范围逐渐增大，斑块密度减少，斑块面积和斑块周长增加，农田集约程度下降；沉陷农田的景观形状指数较大，形状不规则，斑块形状指数仍然接近1，斑块沉陷边界规则，与区域地下煤层地势平缓相关。     

黄土高原彬长矿区土壤侵蚀特征及其与环境变化的关系

黄土高原矿区煤炭产量占全国70%以上,大规模开采活动导致区域内生态环境退化与土壤侵蚀加剧。然而,当前鲜有矿区土壤侵蚀时空特征及其与环境变化关系的定量研究,限制了煤矿区土地复垦与生态修复进展。为了探究矿区土壤侵蚀特征及其与环境变化的关系,为黄土高原煤矿区生态环境治理提供理论指导,该研究以彬长矿区为研究区,利用修订的通用土壤流失方程（revised universal soil loss equation,RUSLE）分别模拟了矿区全区2003—2019年及沉陷区2014—2019年土壤侵蚀速率,探究了矿区全区及沉陷区土壤侵蚀特征,定量研究了降雨、地形和植被对土壤侵蚀的影响。结果表明：1）2003—2019年间,彬长矿区土壤侵蚀速率整体呈显著上升趋势（P<0.05）,年份间差异较大,2003年土壤侵蚀最为严重,侵蚀速率为85.56 t/(hm²·a),2009年侵蚀程度最低,侵蚀速率为15.54 t/(hm²·a)。微度、轻度侵蚀主要分布于城区、黄土塬和河流阶地等平坦地区,其空间分布在不同年份间基本保持一致,其余侵蚀类型主要分布于煤矿开采区、沟壑区及河道周边,且侵蚀强度空间异质性较大。2）2014—2019年间矿区全区及沉陷区土壤侵蚀速率表现出明显的季节周期性变化。春秋季节土壤侵蚀强度多表现为微度、轻度侵蚀,冬季侵蚀速率接近于0,夏季土壤侵蚀速率为一年中最高,是矿区水土流失治理的重点时段。3）彬长矿区土壤侵蚀速率与降雨量呈极显著正相关（P<0.01）,沉陷区土壤侵蚀速率与降雨量、沉陷量及植被覆盖度均呈极显著正相关（P<0.01）,降雨量是土壤侵蚀的主要影响因子,且开采沉陷加剧了土壤侵蚀,沉陷区的沉陷量不同,土壤侵蚀程度也不同。该研究方法探明了矿区的土壤侵蚀变化规律及环境变化对土壤侵蚀的影响,可为黄土高原煤矿区土壤侵蚀防治和生态环境恢复提供决策支持和科学依据。     

张峰水库建设对周边生态型景观格局变化的影响

以张峰水库与配套输水工程建设及影响区域2002和2010年的TM遥感影像为数据源,结合6大土地利用分类,选择斑块密度(PD)、最大斑块指数(LPI)、边缘密度(ED)、景观形状指数(LSI)等景观指标,分析了水库工程建设对生态型景观的影响:枢纽工程及蓄水影响区,耕地景观数量和面积均呈现降低,草地斑块数量和面积呈现增大,林地保持不变;输水工程影响区,耕地景观斑块各项指标均呈现下降,草地各项指标均呈现增加,林地和水域保持不变;从整个工程影响区来看,耕地斑块数量和面积减小且形状趋于简单化,草地斑块数量和面积趋于增大且边缘密度、形状指数表现为下降。研究表明,水库工程建设对周边生态型景观空间格局变化具有一定影响,且与空间尺度有一定关系。针对水生态环境质量提高,提出了植被恢复建议。     

瓦碱的形成与改良

瓦碱是我国半湿润半干旱地区冲积平原上的一种碱化土壤,多呈大小不一的斑块与其它各种盐渍土插花分布于耕地中。典型的瓦碱大多为光板地,或仅生长稀疏的剪刀股(Polyonum sibircum)、罗布麻(Apocynum ventum)及骆驼蓬(Kocbia scoporia)等耐盐碱植物。碱化较轻的斑块,虽有作物生长,但常常缺苗,植株矮小瘦弱,结实不多。     

亚热带典型农林混合流域河岸带景观格局对河流磷输出的影响

为进一步明确流域河岸带景观尺度范围差异性及对河流磷(P)输出的影响,量化解析河岸带尺度下景观与河流P之间的关系。以亚热带典型农林混合流域为研究对象,基于长期水文、水质监测数据,利用冗余分析明确不同河岸带尺度景观格局特征与不同水文季节河流P浓度的关系,并采用变点分析量化导致丰水期、平枯水期河流P浓度突变的核心景观指数的阈值范围。结果表明:(1)河岸带景观格局对河流P浓度的影响具有显著的空间尺度性特征,300,400 m分别是影响丰水期和平枯水期河流磷浓度变化的关键临界尺度。(2)河岸带居民地斑块最大斑块面积指数(LPI_居)和农田斑块分散指数(SPLIT_农)分别是影响平枯水期和丰水期河流磷浓度的核心景观格局特征指数,当SPLIT_农＞15.76~23.83,LPI_居＜28.8%~36.5%时,能够降低河流P浓度的突变概率。研究结果可为以缓解P面源污染为目标的土地利用和景观规划提供重要理论依据。     

北京山区典型植被类型土壤饱和导水率及其影响因素

研究典型植被类型的土壤饱和导水率(K_s)分布及其影响因素,可为北京山区植被建设提供有力借鉴,同时加深对于土壤水分运动的理解。选取北京山区最具代表性的4种植被类型,获取不同类型、不同层次的土壤饱和导水率,调查土壤理化性质与根系生物量、石砾体积,利用Pearson相关性分析、多元逐步回归、通径分析,明晰了北京山区典型植被类型下的土壤饱和导水率分布及其影响因素。结果表明:(1)土壤饱和导水率介于0.05~2.23 mm/min,属于高度变异,随土层向下不断减小,侧柏×灌木混交林、侧柏纯林与侧柏×五角枫混交林的土壤饱和导水率存在显著差异(p＜0.05)。土壤饱和导水率与土层深度之间的关系符合对数函数关系式y=±aln x+b,R²≥0.858。(2)相关性分析结果表明,土壤饱和导水率与容重、总孔隙度、毛管孔隙度、根系生物量、有机质含量均呈极显著相关关系(p＜0.01),与非毛管孔隙度、自然含水率呈显著相关关系(p＜0.05)。(3)逐步回归分析得Y=3.42X₂+0.78X₆-1.333,R²=0.862。进一步通径分析可知,根系生物量主要通过直接作用影响土壤饱和导水率,而总孔隙度通过间接作用影响土壤饱和导水率。可知,侧柏×灌木混交林的导水性能最佳,后续的植被建设应重点考虑侧柏×灌木混交林,以达到减少径流、涵养水源的目的。     

天津半干旱地区不同种植年限菜田土壤微生物变化特征的研究

对天津周边半干旱地区不同种植年限的菜田土壤微生物状况调查研究表明 ,该地区土壤微生物以细菌为主 ,夏季微生物总量大大高于冬季 ;随着种菜年限的增加 ,耕层和亚耕层微生物总量都有增加趋势 ,其中细菌和放线菌增加明显 ,真菌有下降趋势 ;真菌类群分析表明 ,少数纤维素分解菌 ,如青霉 (Penicillium)、木霉 (Trichoderma)等为优势菌 ,而糖和木质素分解菌仅占少数。用尖孢镰刀霉 (Fusariumuoxysporum)、大肠杆菌 (Escherichia coli)接种不同种菜年限土壤 ,检测土壤拮抗菌状况发现 ,拮抗菌仅在种植年限长的老菜田的放线菌中发现。表明北方半干旱地区菜田土壤细菌为优势菌 ,主要存在于土壤微孔隙中 ;而适于生活在土壤疏松大孔隙中的真菌数量极少。应注意土壤结构的改良 ,为丰富土壤微生物提供良好的生态环境     

利用普通数码相机估测松林叶面积指数与标准误

叶面积指数(LAI)与叶面积指数标准误(SEL)是植被的重要结构变量, 可为森林经营管理、开展病虫害防治检疫工作提供数据参考。针对条件复杂区域LAI与SEL测定仪法应用的限制性, 提出利用数码相机拍摄松林林冠图像, 经特征指数2G B计算图像叶覆盖度(用Cover表示)与叶覆盖度标准差(用Cover SD表示)两个指标, 构建LAI-Cover、SEL-Cover SD关系模型, 实现松林LAI与SEL的估测。利用福建省13个县(市)65组数据对该方法进行试验, 结果表明: Cover与LAI、Cover SD与SEL均呈极显著正相关关系, 可以用 LAI 3.095 5Cover=0.192 6e^3.0955cover 准确估测松林 LAI, 用 SEL = 1.105 9Cover SD ? 0.067 4 估测 SEL,, 两模型的R²分别为0.613 5、0.493 5, 估测精度达0.894 6、0.798 5。由此可见, 利用普通数码相机估测松林LAI与SEL具有较高的可行性与准确性, 可将该方法推广应用。     

采煤沉陷区林下植物多样性与土壤因子的关系

为了研究荒漠草原采煤沉陷区生态恢复效果和影响草本层物种多样性的土壤因子,采用时空替代法,选择人工恢复5,7年的区域作为研究样地,并将未种植样地(C)作为对照组。通过野外植物群落调查和土壤采样,研究了不同恢复年限的物种多样性及其与土壤因子间的关系。结果表明:(1)相较于对照区,人工恢复增加了菊科(Compositae)、苋科(Amaranthaceae)的数量,减少了禾本科(Gramineae)的数量;人工恢复5年后物种数增加,7年后物种数减少,且多年生草本植物的比例逐渐减少;人工恢复提升了灌木层物种丰富度。(2)人工恢复7年后显著增加了草本层的Shannon-Wiener多样性指数(P<0.05),优势种由以华虫实(Corispermum stauntonii)为主的单优群落逐渐转变为以刺藜(Dysphania aristata)、大赖草(Leymus racemosus)、草木樨状黄耆(Astragalus melilotoides)、狗尾草(Setaria viridis)等为主的多优群落。(3)在采煤沉陷区进行植被的人工恢复可以提高土壤含水量和全氮含量,且对土壤全氮的影响更显著(P<0.05)。相关性分析表明,土壤含水量是对沉陷区草本层Shannon-Wiener、Simpson和Pielou指数影响最大的环境因子,土壤全氮对Shannon-Wiener指数也有影响。研究结果表明,在采煤沉陷区进行植被的人工恢复对提高土壤含水量、土壤全氮,以及改善研究区植被群落结构、提高植物物种多样性具有积极意义。     

土地复垦矿区的景观生态质量变化

为揭示土地复垦对矿区景观生态状况的影响,以徐州市贾汪矿区为例,运用RS、GIS和景观生态学方法,从生态系统稳定与干扰程度2个方面构建景观生态质量评价模型,并分析评价了该区的景观生态质量及变化。研究结果表明:2001-2010年间,贾汪矿区景观生态质量发生了明显变化,总体呈变好的趋势。2001年和2010年景观生态质量达到稳定和较稳定的面积分别为49994.86和56160.31hm2,2010年比2001年增加了6164.45hm2;从总体变化看,变好和略微变好的地区约占28.23%,主要分布在破坏较少的山区和煤矿复垦区,表明土地复垦工程对矿区生态环境起到了一定的改善作用。变差和略微变差的地区约占19.44%,表明部分地区生态环境质量仍在下降,主要由于城镇化的快速发展,煤炭开采的继续,环境保护措施不及时以及复垦地区的二次塌陷、治理标准低等原因。因此,需加大对生态脆弱区的环境保护,完善矿区复垦技术规程,制定生态修复策略,从而实现矿区土地的可持续发展。     

煤炭开采对矿区土地利用景观格局变化的影响

为揭示煤炭资源开采对矿区土地利用景观格局变化的影响,以徐州沛北矿区为例,应用GIS、景观生态学和数理统计方法,分析了该区土地利用结构和景观格局变化,并从生命周期的角度探讨了煤炭开采对景观格局演变过程的影响。结果表明:1994—2014年间沛北矿区土地利用结构和景观格局变化显著,耕地、林地和未利用地减少,工矿建设用地和塌陷水体持续增加;景观呈破碎化和均匀化趋势,景观分形特征趋于简单化和规则化。进一步对景观指数突变检验分析可知,耕地最大斑块指数和集聚度指数分别在1999年和2001年出现突变点;塌陷水体的最大斑块指数自1995年起持续上升,而集聚度指数呈显著上升—变化不显著—显著上升的趋势。煤炭持续大规模开采导致地面塌陷、积水,耕地损毁以及快速城镇化是景观格局变化的主要原因,但随着矿区土地复垦,耕地、水体面积增大,景观破碎化程度减小,对塌陷地的治理取得了一定成效。研究结果对矿区土地复垦和受损生态景观修复具有重要的指导作用。     

基于四象限模型煤粮复合区景观生态质量时空变化及影响因素

在煤粮复合区,煤炭开采通过影响区域的景观格局,不断地冲击着原有农业景观生态系统的功能和过程,对该区域的景观生态质量及其影响因素进行分析对于矿区生态治理具有重要的理论意义和实践价值。该研究以河南省辉县市赵固煤矿为例,以行政村为评价单元,采用四象限模型对研究区景观生态质量进行了综合评价。结果表明:1)受煤炭开采活动和土地生态整治的影响,2008—2016年,研究区耕地面积总体上呈现先减少后增加的变化趋势,耕地主要向建设用地和水域转移。建设用地呈现先增加后减少的变化趋势,建设用地主要向水域和耕地转移。2)研究区的景观稳定性指数呈现先减少后增加的变化趋势,而景观干扰性指数呈现先增加后减少的变化特征。3)研究区景观生态质量在时间尺度上呈现“良好—较差—较好”的变化特征。2008年,矿井建设及开采初期研究区景观生态质量整体上较好。随着开采活动增强,到2011年研究区景观干扰程度增加和稳定程度降低,造成区域景观生态质量下降。2014年后大规模土地复垦使研究区土地利用率增加,大面积沉陷水域改善了区域景观结构,景观系统稳定性增加。4)在空间尺度上,受开采活动和土地生态整治的影响,矿区采点附近村庄景观生态质量呈现先变差后好转的变化趋势,远离矿区开采点的村庄有略微变差的趋势。总体上,与2011年相比,2016年质量为优的村庄数量和面积增加,质量为差的村庄数量和面积减少,但与2008年相比,2016年质量为优的村庄数量和面积仍是减少,质量为差的区域的村庄数量和面积仍是增加,表明研究区景观生态质量虽有所改善,但仍未恢复到受扰动前的景观生态质量水平。     

基于Meta分析的神府榆采煤塌陷区植被变化研究

采煤塌陷是发生在井采矿区的一种严重的地质灾害。为了定量评估采煤塌陷对植被的影响,在收集有关神府榆采煤塌陷区植被研究文献的基础上,采用Meta方法对现有的20多份研究结果进行了整合分析。结果表明:植被盖度在塌陷发生初期有所下降,塌陷两年后又呈上升的趋势,并超过塌陷前水平。经塌陷干扰后,矿区主要优势种有一些变化,一般而言,地表植物种数在塌陷发生1~2 a后有一定程度的增加,且塌陷区新增的植物种多是以沙米（Agriophyllum squarrosum（Linn.）Moq.）、角蒿（Incarvillea sinensis Lam.）等为主的短命或类短命荒漠植物。塌陷区植被变化特征展示了自然恢复在植被建设中的重要作用。神府榆矿区,以至黄土高原的生态建设需要采取自然修复为主与人工修复相辅的方式整体推进。     

宁东矿区天然植物群落特征及其与土壤理化性质的关系

[目的] 研究宁东矿区天然植物群落特征与土壤理化性质的关系,为宁东矿区植被重建过程中植物种的选择提供科学依据。[方法] 以宁东矿区6种典型的天然植物群落和土壤为研究对象,采用野外调查结合室内试验的方法,对比分析不同群落的植物群落特征及其与土壤理化性质的关系。[结果] 宁东矿区6种天然植物群落共调查到植物55种,隶属于15科48属,集中分布于菊科、豆科、藜科和禾本科4科。细枝岩黄耆（Hedysarum scoparium）+柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）—白莲蒿（Artemisia sacrorum）群落灌木层植被盖度和高度在6个群落中均最高,其数值分别为48%和202.54 cm,灌木物种柠条锦鸡儿在其中5个群落中均有分布且生长良好。灌木层Patrick丰富度指数与土壤碱解氮、砾石含量、速效钾和有机质呈正相关,与pH值呈负相关;草本层植物种Patrick丰富度指数与土壤有机质、田间持水量和速效磷呈正相关关系。[结论] 宁东矿区煤矸石山植被重建时,对于覆土土质为壤质砂土或砂质壤土,优先选择柠条锦鸡儿、细枝岩黄耆、黑沙蒿（Artemisia ordosica）和沙拐枣（Calligonum mongolicum）等灌木树种;覆土土质为少砾质砂土时选沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）和柠条锦鸡儿;覆土土质为多砾质砂土时可选藏锦鸡儿（Caragana tibetica）、裸果木（Gymnocarpos przewalskii）和胡枝子（Lespedeza bicolor）等灌木物种。土壤容重对灌木物种多样性贡献率较大,土壤田间持水量和有机质对草本植物多样性贡献率较大。     

基于野外大田试验的接菌紫穗槐生态修复效应研究

[目的]研究接菌紫穗槐对矿区退化植被的恢复生态效应,以期为丛枝菌根真菌应用于西部干旱半干旱煤矿区生态重建提供理论基础和野外试验基础数据。[方法]以紫穗槐为宿主植物,在野外大田条件下研究接种丛枝菌根真菌和紫穗槐的共生状况,以及对煤矿开采沉陷区植物根际土壤的改良作用。[结果]4a的连续监测结果表明,接菌促进了紫穗槐的生长,接菌紫穗槐成活率比对照高30%以上;接菌紫穗槐菌根侵染率和菌丝密度显著高于对照;接种菌根提高了紫穗槐根际土壤有效磷含量且降低了pH值,取得较好的生态修复效应。[结论]在野外大田条件下,接种菌根真菌能够促进植物—菌根共生关系的形成,改善植物—菌根共生体的营养环境。     

1990-2015年红碱淖地区土地利用/土地覆盖与景观格局的时空演变

[目的]研究近25 a红碱淖地区的土地利用景观格局演变,为西北矿区生态环境保护、煤炭的绿色开采以及沙漠湖泊的环境管理和决策提供基础数据和科学依据.[方法]选取1990,2000,2005,2010和2015年5期Landsat TM/ETM+/OLI影像,利用遥感、地理信息系统技术和地理数学统计方法定量分析红碱淖地区土地利用/土地覆盖的动态变化和景观格局的演变特征.[结果] 1990-2015年,红碱淖地区的耕地和沙地面积分别增加了3.56％和21.87％,林草地和水体的面积分别减少了23.85％和2.25％,区域内水体和林草地退化严重,林草地主要转化为沙地和耕地;景观指数中,平均斑块面积减少,斑块总数、形状指数和多样性指数增加,景观破碎化程度加大,景观类型增加.[结论]上游修建水库和开采地表水使湖泊面积减少,退耕还林工程使得林草地面积增加等人为因素是影响红碱地区域景观格局变化的主要驱动因素.     

植被自然恢复对煤矸石堆场Fe/Mn淋溶迁移的影响及其作用效果

[目的] 探讨植被自然恢复下植被类型对煤矸石堆场Fe，Mn淋溶迁移的影响及其作用效果，为煤矿区煤矸石堆场的生态环境治理及生态修复提供科学依据。[方法] 通过对贵州省中部废弃煤矿区不同植被条件下煤矸石堆场地表径流进行采样分析，同时通过移植煤矸石堆场上生长的马尾松、光皮桦和类芦进行盆栽试验以及采集基质渗透水样品。[结果] 马尾松、光皮桦及类芦生长的煤矸石基质渗透水和煤矸石堆场地表径流水中Fe，Mn含量均显著地低于无植物生长的煤矸石，煤矸石堆场植被自然恢复后地表径流水中Fe，Mn含量下降率分别达45.27%~85.60%，60.17%~90.13%，植被作用效果的大小顺序为：马尾松幼林 > 阔叶树幼林 > 类芦草丛。同时，马尾松幼林、阔叶树幼林、类芦草丛煤矸石堆场地表径流水中泥沙含量分别比无植被裸露的煤矸石堆场平均减少了40.18%，30.67%，27.91%。煤矸石中矿物颗粒态Fe，Mn的迁移量也出现明显的降低。[结论] 植被自然恢复能显著地减少煤矸石堆场Fe，Mn向水体的迁移及改善废弃煤矿区地表水环境质量。植物生长，特别是马尾松生长对减少煤矸石中Fe向水体迁移产生的环境效应大于Mn。