我国煤矸石山的水分研究进展

关于煤矸石山生态恢复最重要的限制因子——煤矸石山水分的科学研究,将为煤矸石山的植被恢复与生态重建提供科学的依据。分别从水分特征、入渗规律和立地条件对水分的影响3个方面,介绍了我国煤矸石山的水分研究进展,并指出了我国现有的煤矸石水分研究中存在的问题以及亟待研究的方面。     

贵阳市花溪区久安煤矿煤矸石现状及植被恢复的调查

为探索煤矸石及污染土壤植被难于恢复的原因,对花溪久安煤矿煤矸石及污染土壤的农化性状、重金属含量和植被覆盖度进行了调查分析。结果表明:花溪久安煤矿区的煤矸石及污染土壤酸度大,有效硫、锰含量过高,有效磷、钾缺乏,碱解氮含量低,是导致大多数植物难以正常生长的原因;重金属含量比对照土壤有不同程度的增加,但都远低于国家无公害蔬菜产地土壤环境质量标准;煤矸石及污染土壤的植被覆盖度很低,要恢复植被,必须对煤矸石山的土壤进行改良,并筛选出适宜的耐性植物。     

华北地区煤矸石山生态修复草本植物种优选

  目的  优选出能够适应华北地区煤矸石山斜角大、贫瘠和干旱等生境特点的先锋植物,构建稳定的植被群落,以解决酸性煤矸石山因缺乏植被覆盖而导致的水土流失、复燃和扬尘等环境问题。  方法  采用野外实验的方式,以生命周期、盖度、重要值和生态位宽度为指标,对土地复垦常用草本植物和华北地区本土植物共14个优势种进行了分析比较和评价。  结果  人工引种的紫花苜蓿和兴安黄耆能够较好的适应煤矸石山生境,在复垦坡面的植被群落中始终保持优势地位,生命周期为7个月以上,最大分盖度为33.93%和17.59%,但在6—9月盖度明显下降;本土物种中茵陈蒿生态位较宽,在7月和9月盖度最高,最大分盖度为12.67,能够弥补紫花苜蓿和兴安黄耆在夏季盖度较低的不足。  结论  紫花苜蓿、兴安黄耆和茵陈蒿3种草本植物对酸性煤矸石山的适应能力较强,具备作为煤矸石山植被恢复先锋物种的潜力。      

煤矸石山植被绿化措施对煤矸石风化物理化特性的影响

对王庄煤矿造林绿化煤矸石山进行调查观测、样品分析和室内试验,对煤矸石风化物的水分、养分、pH值、风化状况、重金属含量、植被生长等特征,以及矸石山土壤形成的限制性因素进行了分析,研究了植被措施对矸石山风化物土壤理化特性的影响,指出适宜的土壤重构措施可有效改善矸石山植被效果。     

陕北沙区煤矸石废弃地的植被恢复技术研究

以陕北沙区大柳塔镇的石圪台矿煤矸石废弃地为试验对象,在调查分析矿区煤矸石废弃地的现状和植被恢复存在的困难的基础上,通过基质改良、优良植物种选择、配置模式和保水防渗漏造林技术等方面的研究,选出6种优良灌木树种和3种草本植物;树种成活率在80%以上,植被覆盖度达到了50%以上,土壤养分明显提高;采用在栽植穴底垫厚度10cm以上黄土或喷液态地膜可起到明显防渗漏保水效果,可显著提高植物的生长量。在实践中探索出一套在沙区煤矸石废弃地恶劣环境条件下植被恢复的适用技术,为沙区煤矸石废弃地的植被恢复提供了科学依据和示范样板。     

煤矸石山坡面土壤营养元素状况分析

煤矸石山进行覆土是植被修复的关键一步,而覆土又会对其基质中的营养元素产生一定的影响,同时,由于煤矸石山不同坡面上水分、温度等环境因子不同造成土壤营养元素含量也不同,影响了植物的生长。本文研究不同的覆土比例对煤矸石基质中各营养元素含量的影响,并选取了山西省阳泉市280煤矸石山阳坡、半阳坡、阴坡、半阴坡和平台共5种坡面,研究其下土壤中营养元素的差异。研究表明:黄土的加入降低了煤矸石渣土中有机质、全氮、全磷、全钾的含量,且二者呈线性相关,在5种坡面中,全氮含量与有机质含量的大小顺序为:半阳坡>阴坡>阳坡>半阴破>平台,有效磷和速效钾的含量大小顺序为半阳坡>平台>阴坡>阳坡>半阴坡,为进一步的植被恢复提供了基础。     

大同矿区煤矸石山土壤种子库及其与地上植被的关系

采用野外调查取样与实验室分析相结合的方法,对大同矿区煤矸石山土壤种子库与地上植被的物种组成、数量特征、物种多样性、相似性以及相互之间的关系进行研究。结果表明:种子萌发试验共记录9科24种植物,共446株,土壤种子库密度为835~2 873粒/m2;0~5 cm土层种子密度大于其他土层,种子在土壤剖面上具有垂直递减的分布特征;种子库密度随着时间演替不断增大;黄花蒿和虎尾草的种子密度最大,是矸石山土壤种子库的先锋物种和优势种。地上植被调查共记录到植物18科39种,物种数是土壤种子库的1.63倍;土壤种子库与地上植被的相似性普遍较低(0.28~0.49),无论是同一地域还是不同地域之间的变异性都较高;随着演替的推进,土壤种子库与地上植被之间的相似性逐渐增大,说明土壤种子库为植被的恢复演替提供了种源基础。随着演替的进行,土壤种子库对矸石山地表植被恢复的影响越来越大。     

太行山低山丘陵区植被退化与恢复的生态学思考

太行山低山丘陵区天然植被的退化较为严重,植被恢复构建直接影响到该地区植被的生态、经济和社会效益的持续发挥.本文在分析太行山低山丘陵区现代生境基本特点的基础上,总结了太行山低山丘陵区植被退化的生态学原因、恢复构建的基本原则和途径,并提出了同质种植和异质种植的概念.     

太行山石灰岩山区次生植被自然恢复技术对策

对太行山石灰岩中山区天然次生植被分布特征、天然次生植被自然恢复的效果进行了详细论述。通过分析认为,该区次生植被资源丰富,天然次生植被能依据自身修复能力进行自然演替,并形成稳定的群落。针对人工恢复植被存在的主要问题,提出了未来次生植被恢复的策略与措施。包括:调整绿化工程规划,保护现有成果,增加自然恢复和自我修复比例,封山禁牧,加强管护力度;充分利用次生植被,营造天然——人工复合植被;加大次生植被恢复科研投资,培育次生植被恢复方面的科技创新能力。     

义马煤矿矸石山植被恢复土地适宜性评价

以义马煤矿矸石山为研究对象,选取pH值、土层厚度、有机质、田间持水量、稳渗率、容重、总孔隙度和植被盖度8个评价指标,采用主成分分析法确定权重,采用加权和法计算土壤质量综合指数值(SQI),对不同排矸年限和有无人工干预的矸石山进行植被恢复土地适宜性评价。结果表明:随排矸年限的增加,土壤的植被恢复适宜性增加;人工种植具有改良土壤作用的树种(如刺槐)能够显著加快矸石山土壤改良过程,植被恢复适宜性显著好于没有人工干预的煤矸石山;边坡不稳定,植物难以定居,植被恢复适宜性最差,应采取措施稳固边坡。     

煤矿矸石山植被恢复的初步研究

对辽宁阜新海州露天矿的矸石山进行了调查研究,根据矸石山的停止排矸年限、矸石堆放高度,将被调查的矸石山划分为4个类型。分析了各类型矸石山植物生长的适应性,研究了各类矸石山植物种的分布规律,在此基础上初步确定了该矿不同类型矸石山适宜的植被类型和植被恢复技术措施。     

基于CATS模型的干旱荒漠露天煤矿排土场优势滞尘植物配比

  目的  干旱荒漠区露天矿排土场易产生沙(粉)尘，造成大气污染。基于植物功能性状模型(Community Assembly by Trait Selection，CATS模型)模拟，得到研究区排土场优势滞尘植物及物种在恢复群落中的配比，提出植被恢复策略。  方法  于2020年8月在内蒙古自治区乌海市新星煤矿排土场周围进行样方调查，测定物种水平和群落水平的性状值，并计算功能性状目标值，将植物滞尘功能和根体积作为模型的2个因子代入模型计算。  结果  植物种的根体积与单位叶面积滞尘量呈反比；群落根体积与土壤含水量呈现“U”型曲线分布；模型模拟结果表明:各物种相对多度最高的是猪毛菜Salsola collina和骆驼蓬Peganum harmala，相对多度的中位数分别为0.41和0.32。  结论  在研究区排土场以猪毛菜和骆驼蓬的相对多度比6∶4的比例播种，可发挥相当的滞尘效益，能够很好地解释植被修复过程中的一些机制性问题，为其他研究提供借鉴。图2表1参40     

矸石山治理前后周围土壤内重金属含量特征研究

采用单项污染指数法和内梅罗(Nemerow)综合污染指数法,评价治理前后矸石山周围土壤重金属状况。结果表明,矸石内重金属的迁移程度受到日晒、风流等外界等因素的影响,削减后矸石山周围土壤内重金属含量比治理前明显下降。     

基于可见光植被指数的乌海市矿山排土场坡面植被覆盖信息提取研究

目的利用可见光植被指数快速准确获取矿山排土场坡面植被盖度,为乌海矿区排土场坡面植被调查提供有效方法。方法选取乌海市典型矿山排土场,通过样方调查法、无人机遥感及可见光植被指数计算筛选适于研究区排土场坡面植被提取的可见光植被指数,并估算其植被盖度,试为排土场坡面植被盖度提取提供新方法。结果结果表明:（1）不同可见光植被指数提取植被效果存在一定差异,其中绿红比值指数（RGRI）和绿蓝比值指数（BGRI）的灰度图中越暗的部分代表植被指数越大,而其他常见可见光植被指数是越亮的部分代表植被指数越大。（2）研究区中不同可见光植被指数灰度图像特征值基本分布在[? 1,1]范围内,由蓝、绿波段构建的归一化绿蓝差异指数（NGBDI）和绿蓝比值指数（BGRI）的灰度图中植被与裸地像元值范围有较大重叠,即存在部分混淆。（3）常见可见光植被指数中,可见光波段差异植被指数（VDVI）可以快速准确提取研究区排土场坡面植被,通过人工目视解译及误差矩阵得到VDVI植被指数提取结果平均识别精度在93.4%,表明VDVI植被指数更加适用于乌海市矿山排土场坡面植被提取,优于其他常见可见光植被指数,利用该方法估算可得研究区坡面植被盖度约20.4%。结论可见光植被指数作为一种非监督分类方法,无需人工选择参考地物即可提取植被,可以作为矿山排土场坡面植被盖度调查的一种新方法,具有广阔的应用前景,同时研究表明VDVI植被指数在提取乌海市矿山排土场坡面植被盖度时具有较高提取精度,对指导当地矿山排土场植被恢复具有实际意义。      

伊敏煤田排土场恢复植被类型配置探究

对伊敏露天煤矿排土场植被恢复情况的调查研究,目的是科学配置排土场植被,提出最佳的复垦植被类型,以迅速提高伊敏露天煤矿排土场植被覆盖率和利用率。结果表明,该地区自然恢复的草本植物主要有菊科、禾本科2种,主要优势种有北苔草、贝加尔针茅、沙打旺;已复垦排土场草本植物的平均盖度达到84.97%,植物以北苔草、贝加尔针茅、紫花苜蓿和羊草为主,北苔草和贝加尔针茅的重要值比较突出;未经过复垦的排土场,草本植物的平均盖度仅达到27.4%,植物以北苔草、贝加尔针茅、二裂委陵菜和羊草为主,其中,北苔草和贝加尔针茅的重要值分别为24.65%,16.58%。在排土场上种植沙棘并配置耐干旱的草本植物可较好地提高其植被覆盖率。     

草原露天矿排土场微生物菌肥施用效果研究

以典型草原大型露天煤矿排土场为研究对象,研究了微生物菌肥不同施用方法（撒施法、沟施法）、不同施用量（0.12 mL/m2、0.24 mL/m2、0.36 mL/m2）土壤养分与牧草生长的变化。结果表明：施用微生物菌肥后土壤有机质含量明显高于对照样地（P<0.05）,A2B3处理（沟施法+0.36 mL/m2）土壤有机质含量比未施肥样地增加了1.54倍;施用菌肥后紫花苜蓿（Medicago sativa）和披碱草（Elymus dahuricus）地上生物量平均为53.84 g/m、50.76 g/m,高于未施肥样地（紫花苜蓿39.40 g/m、披碱草40.04 g/m）,沟施法作用下紫花苜蓿、披碱草地上生物量均高于撒施法;A2B3处理（沟施法+0.36 mL/m2）紫花苜蓿和披碱草地上生物量最高,干物质积累较多;草原矿区排土场植被恢复重建过程中施用微生物菌肥对增加土壤肥力、加快植被重建有重要作用。     

渝西某煤矿区土壤重金属污染程度及其特征分析

【目的】研究渝西煤矿开采导致该区域土壤重金属污染的程度并进行特征分析,为当地煤矿区环境污染防控和生态修复提供科学依据。【方法】利用国家标准方法对渝西某废弃煤矿区土壤中碳氮磷和主要重金属含量进行测定,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法及土壤污染负荷指数法评估该煤矿区土壤重金属的污染程度。【结果】渝西某煤矿区的土壤总氮、总磷和有机质含量分别在8.400~126.000 g/kg、1.508~6.033 g/kg和18.006~216.070g/kg,其中总氮和有机质含量在煤矿中心区域（运煤干线两侧、煤矿进口、矿山山坡和矸石场）含量较高,在煤矿周围区域（农田、居民区、公园和学校）含量较低,总磷含量则表现为煤矿中心区域低于煤矿周围区域。渝西煤矿的开采使该区域土壤重金属[镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）和锌（Zn）]出现不同程度超标,各样地Cd和Cu含量均已超过重庆土壤背景值和国家土壤背景值,其中Cd的最小值已达农用地土壤污染风险筛选值的6.37倍。运煤干线两侧土壤中的Cr和Cu以及矸石场土壤中的Pb含量最高。污染程度评价结果显示,该煤矿区土壤Cd污染达严重污染水平,其单因子污染指数范围在25.811~60.023;内梅罗综合污染指数和土壤污染负荷指数均显示该煤矿区土壤为重度污染。【结论】渝西某煤矿区土壤已受到煤矿开采引起的多种重金属复合污染,其中Cd和Cu是威胁当地土壤生态环境健康的主要重金属元素。相比内梅罗综合污染指数法,土壤污染负荷指数法能更好地反映该煤矿区的污染特征。     

煤矸石中几种重金属元素含量及形态变化

对抚顺西露天矿煤矸石山表层煤矸石进行多点取样,分析测定了矸石山表层煤矸石重金属Cd,Pb,Ni,Zn,Cr,Cu的含量及其形态特征。结果表明,煤矸石中Cd,Ni,Cu元素高出抚顺地区土壤环境背景值,其中Cd,Ni超出土壤环境质量2级标准。煤矸石重金属元素存在形态的分布规律总体与元素含量具有一致的变化规律,元素Cd,Pb,Ni,Zn,Cr,Cu的赋存形态普遍以残渣态、可还原态为主,可氧化态次之,弱酸可提取态比例最低。     

海州露天矿废弃地植被优化配置模式研究

通过对阜新海州露天矿废弃地上植被生长状况进行调查,依据海州露天矿废弃地的复垦年限及植物生长状况,将废弃地划分为4个类型,并提出适合该区生长的植物种类与优化配置模式,对海州露天矿废弃地植被恢复与重建具有重要的指导意义。