矿区土地复垦与生态重建研究综述

矿产资源是工农业生产和社会经济发展必不可少的物质基础,是社会财富的重要源泉.我国是矿产资源大国,自改革开放以来,采掘量逐年持续增加.矿产资源的开发利用,在对经济发展起到巨大推动作用同时,也带来了生态环境破坏的巨大代价.通过土地复垦,恢复矿区生态环境必要而紧迫.在查阅大量文献资料的基础上,综述了国内外矿区土地复垦和生态重建的研究成果.     

浙江省废弃采石矿区植被重建后物种多样性研究

选取5个物种多样性指数,对浙江省40个养护期内的废弃采石矿区的物种多样性进行了研究,结果表明,(1)浙江废弃采石矿区内植物种类较多,科属组成较为分散.从群落结构组成来看,草本植物为优势群体,草本植物引导种以豆科类植物和禾本科类植物居多.(2)革本、灌木和乔木植物群落丰富度指数和物种多样性指数都表现出一致的变化趋势,草本植物群落的这些指数值明显高于灌木和乔木植物群落,草本、灌木和乔木植物群落的群落均匀度指数都较高.(3)浙江省废弃采石矿区内草本植物乡土物种占主导地位,其中以菊科类植物居多.     

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。     

金尾矿废弃地不同植被恢复模式群落特征

为探讨矿山废弃地不同植被恢复模式的植被特征和物种多样性,以福建紫金山金矿废弃地为研究对象,对6种不同植被恢复模式群落的结构特征和数量组成进行样方调查,统计分析了不同植被恢复模式群落的物种组成、重要值和物种多样性,并与未被破坏的自然植物群落进行了比较分析。结果表明:人工植被恢复群落的丰富度指数、多样性指数和优势度指数呈现出相同的变化趋势。植被恢复9a后,人工植被恢复群落物种组成仍以草本植物为主,五节芒、藿香蓟、艾草、三叶鬼针草和柳叶箬对废弃地有较强的适应能力,可作为乔、灌、草相结合治理模式的配置草种。不同植被恢复模式的群落特征和物种多样性存在差异,马尾松—枫香—本地河滩草模式物种多样性较高,植被恢复效果较好,其次为马尾松—邓恩桉—本地河滩草模式,马尾松—樟树—胡枝子—本地河滩草模式的植被恢复效果不明显。     

黄土沟壑区植被自我修复与物种多样性变化--以吴旗县为例

以黄土高原典型沟壑区——吴旗县为例,通过对退耕或封禁后植被自然恢复过程及其物种多样性的调查分析,结果表明,在不同的空间立地条件下,植被的演替变化规律不同：阳坡与峁顶的植被演替趋向形成以长芒草为主的群落类型,而阴坡则形成以铁杆蒿和茭篙为主的群落类型。综合整个植被演替过程,形成这些群落类型需要20年左右的时间。随植被恢复演替．物种多样性大体经历了由高到低而后逐步恢复稳定的变化过程,与其它地带性植被(含森林)恢复过程中物种多样性的变化趋势基本相似。这些初步的研究结果表明生态自我修复在实践上是可行的,但要对规划和布局等提供更多依据,仍需进一步的深入研究。     

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...     

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。     

平朔矿区露天煤矿排土场复垦类型及微地形对土壤养分的影响

研究土地复垦类型及微地形对土壤养分的影响对于指导土地复垦实践,控制复垦土地水土流失等具有重要的理论意义和实际应用价值。以平朔露天煤矿排土场为例,借助数理统计方法分析评价复垦类型与微地形因子(高程、坡度、坡向)对土壤有机碳、全氮、全磷、有效磷及速效钾含量的影响。结果表明:(1)复垦类型对各项土壤养分含量影响较为显著,不同的复垦类型中,各项土壤养分含量排序均为耕地林地草地;其中,土壤有机碳、全氮、全磷及速效钾含量,耕地分别为草地的2.15~2.68倍,林地的1.48~1.78倍,对于土壤有效磷,耕地中的含量为71.24mg/kg,为草地的11倍,林地的4倍;(2)坡度与土壤养分含量之间存在显著的相关性(p0.05),而高程、坡向与土壤养分含量的相关性较弱,表明排土场复垦区土壤养分受坡度影响较大,而受高程与坡向的影响较小;(3)复垦类型与坡度的交互作用对土壤养分含量产生一定的影响:同一复垦类型的不同坡度的土地养分含量存在差异,耕地的土壤养分含量随着坡度的增大在降低;同一坡度,不同的复垦类型条件下,土壤养分差异显著,总体趋势为耕地林地草地。     

粤北岩溶山区土地石漠化过程的植被特征与多样性初步研究

粤北岩溶山区是广东省石漠化土地面积最大、程度最严重的区域。为了确定石漠化对植被生产力和物种多样性的影响,选择英德市岩背镇等地为研究样地,系统地调查了不同石漠化程度的植被特征和物种多样性变化,结果表明：随着石漠化程度的加深,石灰岩植被的生境向旱生化和岩生化发展,植物群落结构越来越趋于简单。植被盖度从轻度石漠化土地94.65%,降低到极重度石漠化的12.14%以下;现存生物量同样随着石漠化过程显著降低。同时,石漠化造成物种的数量和分布发生变化,物种多样性显著降低,从轻度石漠化到极重度石漠化,丰富度指数从1.61降到0.36,除从中度到重度石漠化阶段,丰富度指数都呈显著性下降趋势;Shannon-Wiener指数从轻度到中度、极重度显著下降;而Simpson指数显著增加。植被退化是石漠化发展的重要原因和标志。     

陕北安塞退耕恢复15年刺槐林与自然植被的物种组成与群落特征

为探讨陕北黄土丘陵沟壑区退耕恢复15年后刺槐人工林及自然植被的恢复特征,对安塞县三个流域"退耕还林"后栽植的15年左右刺槐林与林下植被及对应的自然恢复植被进行了调查与分析。结果表明:刺槐林下发现植物60种,隶属于27个科,49个属,以禾本科、菊科、豆科、蔷薇科植物居多;自然植被样地发现植物62种,隶属于21科49属,菊科、豆科和禾本科植物最多;无论刺槐林下还是自然植被,生长型多为一年生草本和多年生草本,水分生态型以旱生和旱中生植物为主,生活型方面地面芽植物占据优势地位;刺槐林下以狗尾草、赖草、牻牛儿苗、铁杆蒿、阿尔泰狗娃花及长芒草等为优势群落,而自然坡面以白羊草、达乌里胡枝子、铁杆蒿、阿尔泰狗娃花、长芒草及草木犀状黄耆等为优势群落;在阳坡自然恢复植被的群落盖度、地上生物量及物种多样性指数显著高于刺槐人工林(p0.05),而在阴坡二者差异不显著;认为在黄土丘陵沟壑区,阳坡刺槐林的植被恢复应考虑到林木生长对林下层的抑制作用,对现存郁闭度过高的林分应及时进行间伐管理以促进下层植被生长,合理进行乔、灌、草的配置,丰富群落层次结构,提升刺槐林生态功能。     

干旱矿区排土场不同边坡生态修复模式下减流减沙效益

为探究不同生态修复模式对露天矿区排土场边坡产流产沙规律的影响,采用野外径流小区试验方法,对矿区排土场边坡不同生态修复模式的产流产沙进行了1个雨季的连续观测。结果表明：（1）研究区降雨年内分配不均,主要集中在汛期7—9月,该时期降雨量占到年均降雨量的77.03%,是年内径流泥沙损失最多的时期。（2）不同生态修复模式与对照（只撒播灌草种子）相比均具有减流减沙效果,但是不同生态修复模式的减流减沙效益有显著差异,减流效果从大到小依次为沙柳网格模式（64.35%）>生态棒模式（56.56%）>生态袋模式（52.74%）>铁丝石笼模式（48.70%）>植物篱模式（45.51%）>土壤改良模式（35.89%）>无纺布覆盖模式（33.97%）>砾石压盖模式（8.19%）;减沙效果依次为沙柳网格模式（69.41%）>生态棒模式（61.28%）>生态袋模式（55.09%）>铁丝石笼模式（52.43%）>植物篱模式（48.72%）>土壤改良模式（42.09%）>无纺布覆盖模式（38.31%）>砾石压盖模式（19.34%）。（3）不同生态修复模式产沙量对产流量响应特征均呈极显著正相关（P<0.05,r>0）,沙柳网格模式产沙量对产流量响应程度较小,生态棒模式次之,对照产沙量对产流量响应程度最大。     

晋西黄土区极陡坡植物群落特征及自然恢复困难度分析

为了解黄土沟壑区极陡坡承载的植被类型及植被自然恢复状况,以晋西黄土区蔡家川流域内的极陡坡为研究对象,采用时空互代的方法研究了群落物种组成及多样性的时空变化,并对演替进程中植被恢复的困难程度进行评价。结果表明:晋西黄土沟壑区内极陡坡的主要植被类型为灌木和草本,随着演替阶段由稀疏灌木及草坡群落向乔灌草群落的递进,群落物种丰富度提高,物种组成更为均衡,多样性水平随演替进程先增加后略减,有利于群落朝着更为稳定的方向发展。方差分析结果表明,35°~55°极陡坡之间植被多样性整体差异不显著(P0.05),均一性较高,55°以上的地形植被分异明显。运用因子分析综合评价的方法,可将植被自然恢复困难程度划分为容易恢复、一般、较难、极困难恢复4个等级,一般和容易恢复的样地可采取自然修复的方式恢复植被,而对于较难和极困难恢复的样地,则应采取相关人工促进恢复措施,才有可能取得植被恢复的成效。     

乌海矿区矸石山边坡植被重建初期物种多样性及群落稳定性

[目的]针对西北干旱区煤矸石山边坡植被重建初期,探究不同建植年限群落特征的变化规律,为乌海市矿区生态重建的中、后期工作提供依据。[方法]以乌海市矿区美方煤矸石山为研究对象,采用野外样方调查取样的方法,对比分析了矸石山植被重建初期的植物生长状况与群落稳定性。[结果]①研究区植被重建过程中,物种数量明显增加。自然侵入植物种在重建2 a时仅有4种,建植3 a增加至6种,建植4 a已增加至7种。不同植被重建年限群落中白茎盐生草(Halogeton arachnoideus)均处于优势地位,表明群落正在进行正向演替过程。②随重建年限从2 a增加至4 a,植被平均盖度、地上生物量、群落丰富度指数均增加了1.5倍左右,表明群落结构逐步稳定。③煤矸石山,在植被重建2~4 a时,群落正处于演替初期,群落相似性系数逐年降低,群落结构趋于复杂化,但仍处于不稳定状态。[结论]在矸石山后续的恢复中,在种植矿区典型复垦植物种,例如豆科、禾本科、菊科等植物时,应适当促进适应当地条件的本地物种自然定植,并且通过种植演替后期的本土植物种类在煤矸石山保留当地基因库。     

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。     

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,为该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...     

露天矿大型排土场水蚀特征及其植被控制效果研究--以安太堡露天煤矿南排土场为例

以山西省平朔露天煤矿安太堡矿南排土场1993～2002年径流小区定位观测为基础,对排土场未复垦、复垦种植2年、复垦种植10年等3个阶段产流产沙特征及其植被措施的减流减沙效果进行分析,初步建立了小区暴雨-产流-产沙经验模型,比较了不同植被及其配置模式的减流减沙效果,并提出了适合的植被与改进措施。     

采煤沉陷区土地利用格局动态及复垦对策

煤矿区人口资源经济协调发展是近几年社会各界关注的热点问题，其中采煤塌陷区土地急剧减少，人地矛盾日益尖锐。以山东邹城采矿塌陷区1988～2002年土地利用格局动态变化为例，分析了平原煤矿区土地利用变化的过程、演变规律及其生态修复措施，为合理利用土地，提高土地承载量提供科学依据。     

大型排土场“径流分散”水蚀控制模式及其设计探讨——以山西省安太堡大型露天煤矿排土场为例

 以安太堡露天煤矿排土场16年水土保持实践为基础,通过调查观测,对半干旱黄土区大型排土场水蚀控制进行分析研究。初步提出排土场“径流分散”水蚀控制模式,将排土场划分为若干径流分散单元,使暴雨径流在各单元间均匀分散,避免暴雨径流大量汇集造成的冲蚀和灌缝,并在分散单元内实施径流调节和进行合理的植被配置,同时在径流关键汇集路径设置排水主渠,以抵御特大暴雨对分散单元的破坏。根据排土场径流小区1993—2002年定位观测和试验资料,对典型径流分散单元的挡水埂和植被配置进行初步设计。该径流分散模式可操作性强,不仅能有效控制半干旱区排土场水蚀,而且有利于排土场植被的快速建立和恢复。