恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响

[目的] 研究恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响,为深入探讨高寒矿山排土场植物演替趋势,优化高寒矿山排土场植物恢复工艺方法提供科学指导。[方法] 以青海省果洛藏族自治州德尔尼铜矿恢复期为1～12 a范围内的10个矿山排土场边坡为研究对象,通过样方法调查排土场植物物种组成和多样性特性,并进一步调查土壤化学特性,明确了排土场Patrick丰富度指数等4个α植物多样性指数以及全氮等8个土壤化学特性指标与恢复年限的关系。[结果] 随着恢复年限的增大,天然植物不断侵入,排土场植物的科、属、种数呈现出逐渐增加的趋势,各年限排土场物种组成和群落特征存在一定的差异性。排土场Patrick丰富度指数随着恢复年限的增大呈幂函数增长趋势;Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数随着恢复年限增大呈先增大后减小趋势,且均符合二次函数关系。随着排土场恢复年限的增大,土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效磷含量均呈先增大后减小趋势;速效钾和有机质含量呈幂函数增长趋势;pH值呈逐渐降低趋势。排土场植物4个多样性指数与土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾和有机质含量呈不同程度的正相关关系,而与速效磷和pH值呈负相关关系。[结论] 恢复期为12 a时,试验区排土场植物仍处于演替发展阶段,未达到稳定状态;排土场植物演替和土壤养分之间存在明显的相互作用;建议矿区排土场植物恢复选用高氮高磷低钾型缓释复合肥。     

不同植被恢复类型对煤炭物流园区废弃地土壤理化性质的影响

[目的]探究煤炭物流园区废弃地不同植被恢复类型对土壤理化性质的影响,为类似废弃地的生态修复提供科学参考。[方法]以3种典型植被恢复类型(乔木混交林、灌木林和草地)土壤为研究对象,煤质裸地为对照,测定不同植被恢复类型下土壤的理化性质并进行差异性、相关性和主成分分析。[结果](1)与裸地相比,乔木混交林、灌木林和草地经过10 a恢复以后,土壤总孔隙度分别增加了115.17%,62.06%,7.57%,土壤含水量增加了105.99%,71.21%,67.05%,而土壤容重减少了8.98%,5.13%,4.85%;(2)乔木混交林、灌木林土壤有机质含量明显增加,草地对碱解氮、速效钾含量有显著促进作用;碱解氮、速效磷含量在垂直方向均表现为显著的“表聚性”,而速效钾含量为显著深层聚集的特点;(3)有机质与碱解氮、速效磷、毛管孔隙均表现为显著正相关(p<0.05),碱解氮与速效磷表现为极显著正相关(p<0.01),即土壤有机质在改善土壤理化性质及养分循环方面具有重要作用。[结论]不同植被恢复类型土壤质量综合评价结果从高到低排序依次为：乔木混交林>灌木林>草地>裸地。乔木...     

不同治理措施对秦巴山区渣场土壤养分与植被恢复的影响

通过对不同治理措施下渣场土壤养分状况的差异性进行分析,系统地探讨不同治理措施对渣场土壤养分含量和植被恢复的影响。结果表明:渣场形成初期土壤养分含量比较贫乏,但随着恢复年限的增加会有一定程度的增加趋势,不同恢复年限之间渣场土壤全氮、铵态氮、速效钾和有机质含量差异极显著(P<0.01),硝态氮含量差异显著(P<0.05),速效磷含量差异不显著;不同覆土厚度的渣场除了速效磷含量差异显著以外,其他土壤养分含量差异极显著,说明覆土厚度对渣场土壤养分含量和植被恢复有一定的作用;渣场形成初期,若进行人工恢复植被,会使渣场土壤养分在短期内小于自然恢复植被的渣场,但是随着恢复年限的增加,以及人工植被改良土壤的作用,从而使进行人工恢复植被的渣场土壤养分含量大于自然恢复植被的渣场。     

青海省木里江仓煤矿区高寒湿地腐殖质层的形成过程

[目的]对青海省木里江仓煤矿区高寒湿地腐殖质层形成过程进行分析,为当地矿区与渣山的植被恢复提供科学依据。[方法]应用沉积学、光释光(OSL)年代学以及土壤营养学对江仓和木里地区高寒湿地表层土壤剖面进行了较为全面的研究。[结果]①江仓剖面由冲积扇砾石层、黄土层、泥炭层和腐殖质层组成,腐殖质层形成年代为1.7±0.1 ka,木里高寒湿地剖面由基岩风化层和腐殖质层组成,腐殖质层形成年代为2.0±0.2 ka。②江仓和木里两剖面的腐殖质层中有机碳、全氮、碱解氮、全磷等含量较高。[结论]该地区高寒湿地腐殖质层的形成时间至少是2 000 a,形成过程十分缓慢,草原植被生长依赖于含量较高的土壤有机质。后续的渣山植被恢复工作需要因地制宜,通过提高土壤厚度、肥力等方法来缩短土壤形成的时间。     

黄河源区人工草地植被群落和土壤养分变化

[目的]研究黄河源区不同年限人工草地植被群落特征和土壤养分的动态变化,揭示高寒地区人工草地稳定机制与演替规律,为退化高寒草甸(湿地)的近自然恢复和缩短退化草地恢复时间提供理论依据。[方法]选择黄河源区青海省玛沁县3,11,17 a单播垂穗披碱草人工草地,对植被与土壤养分特征进行调查。[结果]随着种植年限增加,人工草地优势种垂穗披碱草盖度降低,植物总盖度、生物结皮盖度、杂类草盖度以及生殖枝数量呈倒"V"型变化,而原生植被莎草科植物盖度、物种多样性逐渐增加,17 a人工草地中莎草科植物的盖度是3,11 a的10倍;人工草地土壤养分中全氮、全钾、速效氮、速效钾以及有机质随年限增加呈现积累趋势,土壤pH值逐渐趋于中性。土壤全氮含量在不同恢复年限之间差异最大,平均准确率降低度为25.71,有机质含量次之,其平均准确率降低度为18.55,而全钾含量及均匀度指数最小,平均准确率降低度均小于5。[结论]高寒地区人工草地群落结构和土壤营养随着建植时间的延长在逐渐恢复,建植17 a的人工草地土壤全氮、有机质含量仅是原生高寒草甸土壤的50%左右,因此,17 a人工草地土壤养分完全恢复还需要较长时间。     

高寒矿区排土场不同坡向植被和土壤特征研究

针对高寒矿区排土场人工植被恢复问题,选取青海江仓矿区南北2个排土场的4个坡面(南坡、北坡、东南坡与东坡)为研究对象,进行了不同坡向立地条件下植被与土壤的调查分析。结果显示:除幼苗高度外,不同坡向植被高度、盖度、地上生物量、生殖枝数量具有显著差异(P0.05),东南坡与南坡(阳坡)长势较好。土壤全氮、有效磷含量及pH在不同坡向差异不显著(P0.05),土壤全磷、碱解氮、速效钾、有机质、含水量在不同坡向具有显著差异(P0.05)。北坡土壤有机质含量比其他3个坡面平均高出127.95 g/kg(P0.05),土壤含水量在北坡与东坡(阴坡)显著高于南坡与东南坡(P0.05)。土壤细菌与放线菌数量在东南坡显著高于其他3个坡面(P0.05)。利用随机森林方法得出,土壤细菌数量、含水量、碱解氮含量、全磷含量、有机质含量及植被高度是影响露天煤矿排土场不同坡向立地条件下植被与土壤特性的主要因子。因此,为减小矿区排土场复绿过程中坡向不同带来的影响,在人工建植初期应加大东坡与北坡(阴坡)的种子播量,适时追施氮肥,并选择加厚无纺布(50 g/m~2)覆盖。     

神东矿区典型植被不同恢复年限对土壤质量的影响

为揭示矿区土壤质量在植被恢复过程中的变化,采用野外调查和室内分析相结合的方法,以神东矿区中心10个矿区不同恢复年限典型植被种植区土壤为研究对象,测定了土壤容重和全氮、碱解氮、有机质、有效磷、速效钾含量等6项理化指标,通过主成分分析确定了各评价指标权重值,并运用土壤质量指数法对土壤质量进行了评价。结果表明:各指标按权重值排序为全氮(0.198)>速效钾(0.187)>碱解氮(0.182)>有机质(0.177)>容重(0.172)>有效磷(0.084);樟子松、山杏和柠条种植区的土壤质量指数与恢复年限呈线性变化关系,油松和小叶杨种植区的土壤质量指数与恢复年限呈对数变化关系,沙棘、沙柳和黑沙蒿种植区的土壤质量指数与恢复年限呈抛物线关系。总体来说,矿区典型植被恢复对土壤质量有较好的改良效果,在今后的生态治理过程中,需要对恢复年限较长的植被类型加强人工管护,防止土壤质量退化。     

严重侵蚀退化马尾松林地植被恢复土壤养分的制约性因子

[目的]揭示马尾松(Pinus massoniana)林地植被恢复的土壤养分制约性因子,为严重侵蚀退化马尾松林地植被恢复提供理论依据。[方法]通过在福建省长汀县河田镇花岗岩风化红壤区,植被恢复差异较大的4种马尾松样地的0—5,5—20,20—40cm的土壤养分试验分析。[结果](1)恢复较差的马尾松林地的有机质、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾含量均较低,土壤保肥能力差,养分易随土壤侵蚀而流失。(2)所有样地的有机质、全氮、全磷、速效磷,速效钾含量变化规律基本上为:恢复较差恢复中等恢复较好恢复好。(3)有机质、全氮、全磷、速效磷,速效钾极显著正相关(p0.01),且在第1主成分上的载荷分别为0.921,0.931,0.974,0.906,0.874。(4)4种恢复样地土壤表层全钾差异不显著,其他层土壤规律不明显,植被恢复好的样地的pH值最小,但是马尾松林下植被生长良好。[结论]有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾植是马尾松林地植被恢复主要制约因子,全钾、pH值不是马尾松林地植被恢复制约性因子。     

扰动边坡植被恢复过程中的土壤性质演变

采用空间代替时间法研究了扰动边坡植被恢复过程中的土壤性质演变。结果表明,扰动边坡植被恢复过程中土壤含水量呈上升趋势,土壤容重呈下降趋势。随着植被的恢复,土壤物理性质逐渐改良。土壤有机质、全氮、速效氮、微生物量碳、微生物量氮、土壤呼吸呈上升趋势。全磷和全钾变化趋于稳定,速效磷和速效钾随着植被恢复演替在前期呈现增加的趋势,随后又降低,最后趋于稳定。土壤微生物呼吸速率随着植被恢复年限的增加呈上升趋势,说明植被在恢复过程中,土壤的熟化程度越来越高。     

腾格里沙漠边缘区植被恢复与土壤养分变化研究

为了研究腾格里沙漠东缘植被恢复过程中不同阶段土壤养分和pH值的变化,在研究区从东向西分别采集6种植被恢复阶段的土壤,分别测定了其pH值、有机质和全效速效养分含量。结果表明,沙丘固定过程中,土壤有机质和全氮含量都呈逐渐增加趋势,分别从1.32和0.025g/kg增加到1.89和0.061g/kg,均达到了显著水平。半固定沙丘速效氮、速效钾含量均明显增加,发展为固定沙丘后由于大量植物的生长土壤速效氮、速效钾含量反而比半固定沙丘低。荒漠草原土壤中有机质、全氮及速效氮含量最高,退化草原速效磷含量比荒漠草原略高,差异不显著随退化荒漠草原恢复进程,人工梭梭林速效磷含量降低,速效钾总体呈显著增加趋势pH值以人工梭梭林较低。植被恢复过程中,沙生植被的存在对有机质和氮素的富集起着决定性作用,随着流沙固定和退化荒漠草原恢复,土壤有机质、氮和磷的含量增加,土壤有机质含量与土壤全氮、全磷和有效氮的含量呈较强的正相关关系。     

卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区金矿生态恢复区的土壤理化性质和植被群落特征

[目的] 调查实施生态修复措施后的矿区土壤状况与植物群落的恢复情况,为矿区修复治理措施提供评价依据。[方法] 以新疆卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区的金矿生态恢复区为研究对象,通过样方法和室内试验,进行研究区植被特征、植物群落多样性调查和土壤理化性质检测分析。[结果] 与原生对照区相比,经过生态修复工作的金矿生态修复区土壤pH值、电导率、有机质、总氮、全钾的含量普遍较低;植物物种较少,以人为撒播草种的藜科植物占优势;植物群落多样性指数低,与原生对照联系紧密;植物群落主要受土壤有机质、有效磷、速效钾等含量的影响。[结论] 在进行生态修复措施后,青河大沙沟和富蕴大沙沟的土壤理化性质和植物群落改善较明显,恢复效果显著。金矿恢复区由于恢复时间较短,所以植物种类稀少,群落稳定性低,土壤理化性质的含量普遍不高,还需要时间进行恢复。     

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。     

黄土区露天煤矿排土场复垦后土壤与植被的演变规律

恢复受损的土壤和植被是矿区生态恢复的关键,植被恢复过程的实质是植被-土壤复合生态系统相互作用的过程。该文通过典型小区调查的方法,选择山西平朔州安太堡露天煤矿复垦排土场为研究区,分析了不同复垦年限（3、5、10、12和17 a）土壤环境因子和乔木林地植被生物量的动态演变规律,建立了黄土区露天煤矿排土场复垦土壤环境因子和乔木林地植被生物量Logistic演替模型,并构建了土壤-植被交互影响的偏微分方程组。相关系数及显著性检验表明所建立的土壤各环境因子演变模型和乔木林复垦地的植被生物量演变模型有效,能够很好地反映排土场的土壤因子和植被生物量的动态演变过程;随着复垦年限的增加,研究区土壤环境因子质量不断提升并逐渐接近原地貌,土壤因子和植被生物量都呈S型变化,符合Logistic生长演替模型;土壤环境因子与植被生物量二者交互作用明显,符合Kolmogorov捕食模型。该研究可为黄土区露天矿排土场土地复垦与生态恢复提供理论依据。     

风化煤施用对复垦土壤理化性质酶活性及植被恢复的影响研究

针对黄土高原气候特征以及露天矿区复垦土壤存在的土壤土体松散、抗蚀能力弱、有机质含量低、养分贫乏等问题,利用风化煤为修复介质,通过室内模拟分析试验,研究了种植不同品种紫花苜蓿后,冻融交替作用和水分状况对矿区复垦土壤理化性质、酶活性及植被恢复的影响。结果表明,合理施用风化煤对露天煤矿复垦土壤物理、化学、生物学性质有明显的改良效果。各个指标间存在显著的相关性,有机质含量的提高能够促进其他物理、化学、生物学指标的改善,团聚体百分含量最大达到95．80％,较对照增加1．20％;脲酶活性最高达到0．181（NH4-Nmg·g^-1·24h^-1）,较对照增加88％。土壤水分状况对复垦土壤性质影响显著,含水量10％处理的土壤水稳性团聚体百分含量显著高于含水量5％和15％的处理,适当的水分条件,对改良效果有明显的促进作用。经历冻融交替作用后,施用风化煤对紫花苜蓿种植区土壤的理化性质、酶活性均有显著的良性影响。研究结果显示施用风化煤可有效促进矿区土壤的结构改良及生态重建。     

长期施肥对棕壤铁形态及其有效性的影响

【目的】利用沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验,研究不同施肥处理对耕层土壤酸碱度（pH）、氧化还原电位（Eh）和有机质的影响,探讨不同施肥条件下土壤游离态氧化铁、无定形氧化铁、亚铁总量和有效铁含量的变化以及与pH、Eh和有机质的关系。 【方法】本文选取试验处理为CK（不施肥）、N（氮肥）、NP（氮磷肥配施）、NPK（氮磷钾肥配施）、M（有机肥）、MN（有机肥与氮肥配施）、MNP（有机肥与氮磷肥配施）、MNPK（有机肥与氮磷钾肥配施）。在2014年大豆收获期,采集了不同施肥处理0-20 cm耕层土壤样品,分析了土壤pH、Eh、有机质含量以及游离态氧化铁、无定形氧化铁、亚铁和有效铁含量。 【结果】与1979年原始土壤相比,所有处理土壤pH显著降低了0.6~1.4个单位。不施肥处理土壤有机质下降了11.5%,化肥处理有机质略有下降,而有机肥处理有机质含量显著增加。所有处理有效铁含量显著增加,化肥有机肥配施增加幅度更大;与2014年不施肥处理相比,施用氮肥处理土壤pH最低,而氮肥配施磷、钾和有机肥中的一种或几种pH又有所上升,其中配施有机肥效果最明显;施用化肥处理土壤Eh增加,而施用有机肥处理Eh则下降。施用化肥土壤游离态氧化铁和有效铁含量增加,亚铁含量下降,而施用有机肥土壤游离态氧化铁降低,亚铁总量及有效铁含量增加。 【结论】经过长期耕作和施肥,土壤pH显著下降,有效铁含量显著增加。长期不施肥土壤有机质显著下降。施用氮肥土壤酸化趋势明显,磷、钾和有机肥配施能够缓解氮肥引起的酸化现象。施用有机肥显著降低土壤氧化还原电位,有利于氧化态铁向还原态铁转化,更有利于增加土壤有效性铁的含量。     

多沙粗沙区露天煤矿水土保持生态效应的监测评价

[目的]通过开展露天煤矿水土保持生态效应监测评价,判定水土保持措施防护效果及其可行性。[方法]以陕西省神榆矿区西湾露天煤矿为例,以实际监测数据为支撑,从调水效益、保土效益和植被恢复3个方面建立了评价指标体系。采用德尔菲法确定了指标权重,利用线性加权求和法建立综合评价模型,最终计算得出该项目不同建设时期水土保持生态效应值。[结果]生态效应值为运行期(0.683)试运行期(0.344)施工前期(0.213);工程实施以来,治理总面积349.72 hm~2,治理前后,水土流失面积由426.71 hm~2下降到376.63 hm~2,植被覆盖度由20.20%上升到27.18%,拦蓄径流量增加了7 530 m~3,保土量增加了6.90×10~4 t。[结论]陕西省神榆矿区西湾露天煤矿通过实施水土保持方案设计的水土保持工程、植物等措施防护体系,取得了良好的治理效果和生态效应。     

西藏高寒地区不同边坡生态修复类型土壤的肥力变化

[目的] 对西藏DG水电站6种不同边坡生态修复类型土壤的肥力变化进行对比研究,为西藏水电工程扰动区生态环境的修复提供理论依据和技术支撑。[方法] 采用实地测量和室内试验等方法,分析不同边坡生态修复类型的肥力变化特征及植被生长情况,并用相关性分析确定边坡土壤肥力时空变化与植被生长情况之间的相关性,探讨影响边坡植被生长土壤的肥力主控因素。[结果] 在6种边坡生态修复类型土壤中有机质和氮元素波动变化均较大,随季节变化呈现先降低后增加再降低的趋势,而pH值、速效磷、速效钾变化相对较小。从不同边坡对比结果来看,边坡的土壤养分含量从高到低依次均为：弃土弃渣地 > 土质边坡 > 一般施工场地 > 土石混合边坡 > 岩质边坡 > 施工硬化地表,不同边坡的植被恢复生长状况方面,与土壤养分含量呈现相同的排序。各肥力指标中氨氮、硝氮、速效磷与植被生长情况的相关性最高,其次为速效钾、有机质,而与pH值相关性最低,说明氨氮、硝氮、速效磷对边坡植被生长效果的影响较大。[结论] 在不同边坡的土壤肥力状况中,弃土弃渣地表现最佳,而岩质边坡和施工硬化地表均表现较差,且土壤肥力中氨氮、硝氮、速效磷含量与植被生长情况紧密相关。