潞安礦區(qū)煤矸石山人工植物群落生態(tài)效應研究.pdf

1、植被-土壤系統(tǒng)的協(xié)同恢復是煤矸石山生態(tài)恢復的核心，也是決定矸石山生態(tài)恢復成功與否的關鍵。本研究在對山西潞安礦區(qū)兩座不同復墾年限(分別為2009a和2014a)的煤矸石山人工植被進行調(diào)查的基礎上，采用數(shù)量生態(tài)、土壤生化分析等方法，研究了人工植物群落與環(huán)境因子的關系、優(yōu)勢種種間聯(lián)結性；分析了不同人工植物群落土壤養(yǎng)分、土壤酶活性；采用主成分分析法，評價了其生態(tài)效應，并提出了其生態(tài)恢復策略，旨在為該區(qū)快速建立自我維持的煤矸石山人工植被-土壤生態(tài)

2、系統(tǒng)提供科學依據(jù)和技術指導。主要研究結果如下：
　　(1)潞安礦區(qū)煤矸石山6個人工植物群落分別處于生態(tài)恢復的初期階段
　　TWINSPAN植被分類將煤矸石山人工植被60個樣方劃分為6個群叢，分類結果很好的反映了植物群落與環(huán)境因子之間的關系，并在DCA二維排序圖上得到了較好的驗證；DCA排序軸反映了矸石山復墾時間、土壤含水量、土壤有機質(zhì)的梯度變化，表明矸石山復墾時間、土壤含水量是影響人工植物群落組成和群落結構的主導因子；隨矸石

3、山植被恢復時間的增長，矸石山人工植物群落土壤水分條件和土壤有機質(zhì)逐漸改善。
　　(2)潞安礦區(qū)煤矸石山人工植物群落優(yōu)勢種種間關聯(lián)程度低
　　煤矸石山人工植物群落優(yōu)勢種種間聯(lián)結性研究表明，13個優(yōu)勢種間大部分種對的種間關聯(lián)不顯著，種間聯(lián)結較為松散，說明矸石山人工植物群落整體關聯(lián)性較弱，群落的成熟程度較低，群落結構不完善、穩(wěn)定性較差，仍處于演替的初期階段。根據(jù)Spearman秩相關系數(shù)，將13個優(yōu)勢種劃分為2個生態(tài)組，導致其生態(tài)

4、組群分化的主導因子是土壤水分條件。
　　(3)隨復墾年限的增長，潞安礦區(qū)煤矸石山6個人工植物群落土壤質(zhì)量改善
　　煤矸石山不同人工植物群落土壤理化性質(zhì)的分析表明，與未復墾地(對照)相比，土壤水分受坡向和植被配置模式的影響顯著，表現(xiàn)為由陰坡向陽坡方向逐漸降低，混交林比純林更有利于水分的保持；土壤養(yǎng)分隨恢復時間的增加呈上升趨勢，豆科植物在土壤肥力改善上作用更為顯著，火炬樹對土壤養(yǎng)分的維持效果不如側柏明顯。隨復墾年限的增長，人工植

5、被恢復能有效改善土壤質(zhì)量。
　　(4)隨復墾年限的增長，潞安礦區(qū)煤矸石山6個人工植物群落土壤酶活性提高
　　與對照相比，不同人工植物群落類型均能提高土壤酶活性(土壤堿性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶)，且隨恢復時間的增加土壤酶活性呈上升趨勢，混交林土壤酶活性高于純林，配置有紫穗槐的林型土壤酶整體水平較其他林型高。
　　(5)潞安礦區(qū)煤矸石山6個人工植物群落生態(tài)效應差異明顯，豆科植物在其生態(tài)恢復過程中的作用突出
　　生態(tài)效應

6、評價結果表明，與對照相比，不同人工植物群落類型對矸石山生態(tài)環(huán)境的改善效果差異顯著，混交林恢復效果優(yōu)于純林，且豆科植物種類多的人工植物群落類型生態(tài)恢復效果更好；隨恢復時間增長，人工植物群落的生態(tài)效應越顯著。
　　綜上，本研究提出潞安礦區(qū)煤矸石山生態(tài)恢復策略：在土壤基質(zhì)的改良上，要采用合理措施調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)的均衡；在植物種類的選擇上，要綜合考慮植物的生態(tài)特性及矸石山的特殊立地條件，植物種的配置要依據(jù)植物種間聯(lián)結性，采取喬灌草多層次結