黃土高原露天煤礦生態(tài)修復效果研究.pdf

1、我國是世界上消費和生產(chǎn)煤炭最大的國家。然而煤礦不僅帶來巨大經(jīng)濟利益,也帶給礦區(qū)周圍區(qū)域嚴重的社會、環(huán)境問題。煤礦的發(fā)展和建設,露天煤礦開采對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和土地資源的破壞日趨嚴重,這也成為了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境亟待解決的重大問題。本研究的對象為黃土高原黑岱溝露天煤礦復墾地,經(jīng)過1991-2006年期間16年的土地生態(tài)修復過程后,通過野外植被調(diào)查和室內(nèi)分析相結(jié)合的手段,研究了復墾后其生態(tài)修復的效果。本研究著重探討黑岱溝露天礦區(qū)復墾后生態(tài)系統(tǒng)的生境演

2、化規(guī)律,并分別對各樣地植物群落組成和土壤理化性質(zhì)進行研究、調(diào)查和分析,從而揭示修復地“植物群落-土壤環(huán)境”的關系,并深入探討了黑岱溝修復區(qū)的生態(tài)修復效果。
　　 本研究于2006年對黑岱溝露天煤礦的排土場外來定植植物進行了植被種類調(diào)查。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)在近16年間中,有分屬24個科的100余種野生植物定植到研究區(qū)。群落植被類型也隨時間有著明顯變化,在生態(tài)恢復初期,一年生植物占優(yōu)勢,隨著時間的延長,多年生植物逐漸增多,在組成上約占總種

3、數(shù)的近一半。沒有人為干擾的礦區(qū)植被的自然恢復過程時間十分漫長。人工建植的植物群落物種豐富度、多樣性指數(shù)均低于天然植物群落,但均勻性指數(shù)要高于天然植物群落。本研究發(fā)現(xiàn)礦區(qū)采用喬、灌、草混合搭配的人工種植恢復模式,能夠增強群落的穩(wěn)定性,縮短群落演替的時間,推動人工加入的簡單植物群落向復雜群落轉(zhuǎn)化。
　　 對研究區(qū)經(jīng)過16年復墾土壤為研究對象,研究在復墾地上不同恢復植被類型對土壤物理化學性質(zhì)的影響,并分析復墾土地上影響土壤形成的引發(fā)因

4、子。結(jié)果表明通過采用不同植被進行復墾對土壤的理化性質(zhì)有明顯的影響,尤其是對土壤上層(0—20cm)。植被類型的空間上的復雜性是土壤形成過程理化性質(zhì)差異的主要來源,本研究中發(fā)現(xiàn)由油松(Pinus tabulaeformis)、柳樹(Salix matsudana)和沙棘(Hippophae rhamnoides)構(gòu)成的復合植被群落復墾的土壤中有機質(zhì)和有機碳的量均為最大,分別為9.23 g kg-1和5.73 g kg-1。此外,由于草本植

5、物和灌木能夠產(chǎn)生大量的凋落物并且根系能產(chǎn)生大量的分泌物,采用羊草(Leymuschinensis)和錦雞兒(Caragana sinica)復墾的土地中有機質(zhì)及有機碳也明顯高于其他復墾地(p<0.05)。因此在煤礦復墾過程中,采用由灌木及草本植物組成的復合植物群落進行恢復表現(xiàn)出對有機質(zhì)和有機碳固定的潛在能力。并且,采用灌木及草本植物進行修復對土壤上層(0-20cm)的有機質(zhì)和有機碳固定有較強的能力。
　　 通過采用地理信息系統(tǒng)為

6、研究技術手段,對黑岱溝礦區(qū)生態(tài)復墾前后進行了景觀特征及類型變化研究。露天煤礦景觀生態(tài)斑塊總數(shù)達323個,在礦區(qū)開建期間自然景觀基本消失,生態(tài)系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)過16年的生態(tài)恢復,工礦用地面積增加到23.37％,林地及人工草地面積增加到67.90％,相對總體景觀(52.22 km2)占有較大的比例。從景觀面積變化可以看出,自復墾后人工景觀如恢復林地、恢復草地及工礦建設面積大幅提高,而原地貌天然的低濕地、草地和裸地荒地面積不斷降低,可以

7、看出大部分斑塊類型的轉(zhuǎn)換是人為活動的結(jié)果。通過生態(tài)恢復的合理規(guī)劃,復耕后礦區(qū)建筑和草地斑塊形狀更為規(guī)則,并且連通性較強,而景觀斑塊的分離度指數(shù)也減小。說明林、灌、草為景觀基質(zhì)的人工景觀己成為研究區(qū)在復墾后的主體。通過修復工程,工礦斑塊大幅變化,并降低了礦區(qū)內(nèi)斑塊數(shù)量,同樣耕地和低濕地斑塊也發(fā)生較大的改變。因此可以看出采礦作業(yè)工程及廢棄地生態(tài)修復是景觀生態(tài)變化的關鍵性驅(qū)動因子
　　 本研究通過分析黑岱溝煤礦排土場群落組成調(diào)查、土壤