高寒地区煤矿排土场植被恢复研究——以内蒙古扎哈淖尔煤矿为例

高寒煤矿排土场植被恢复是制约我国矿区绿色可持续发展亟待解决问题，内蒙古扎哈淖尔煤矿通过不同的生态措施对排土场进行人工植被恢复的实践。本研究在2020年和2021年对该高寒煤矿排土场75个样地进行野外连续监测，对不同生态恢复措施影响高寒地区内蒙古扎哈淖尔露天煤矿排土场植物恢复过程中的群落组成、盖度、物种多样性进行分析，阐明不同恢复措施在高寒地区煤矿排土场植被恢复中的作用。研究结果表明：从2020年到2021年排土场的植物群落物种数、植被盖度和群落多样性存在显著的季节变化规律；周边原生草原的非人工种植植物随恢复时间增加而不断进入排土场，导致群落物种数显著增加；植物群落多样性在平面、坡面与田字格地形存在显著差异，田字格上Shannon-Wiener多样性指数最低；坡度显著影响群落多样性，同时受到季节变化影响；喷播加灌木种植方式与其他4种播种方式相比显著增加群落香浓维纳多样性指数；但不同坡向、土壤施肥方式和水分灌溉方式对植物群落多样性没有显著影响。本研究结果可为完善草原露天煤矿植被恢复技术提供科学依据。     

露天煤矿排土场边坡植被组成特征及其群落稳定性评价

研究植被恢复过程中植物群落组成、结构及稳定性的变化,可进一步了解到植物群落的演替过程及规律。采用空间代时间的方法对内蒙古锡林郭勒盟北电胜利露天煤矿4个排土场边坡人工恢复植被进行群落调查,在此基础上采用多样性指数与优化后的M.Godron稳定性指数对植物物种组成、物种多样性及其群落稳定性进行分析,探究不同恢复年限排土场边坡植被在恢复过程中群落特征及稳定性变化特征。结果表明：（1）排土场边坡植物物种组成共有16科44属56种,植物群落组成较简单,其中禾本科种类最多,生长型以草本植物为主。（2）随着恢复年限的增加,植物生活型由一、二年生转变为多年生,坡面优势种由人工种植植物转变为本土植物。（3）整体看,随着恢复年限增加,物种多样性呈下降趋势,群落稳定性整体呈上升趋势。（4）由于不同坡向土壤微环境差异,北坡恢复效果及稳定性好于南坡。本研究在一定程度上可为露天煤矿排土场边坡人工修复过程中植物物种及合理配置模式的选择提供科学依据。     

海岛矿区岩质边坡植物群落演替中物种多样性的变化

通过植物群落调查,采用Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数,结合DCA排序和一元线性回归分析,考察了舟山海岛矿区岩质边坡植物物种构成特征,研究了植物群落演替过程中生物多样性的变化。结果表明:研究区可划分为3个植物群落演替阶段(草本植物群落阶段、灌丛群落阶段和灌乔群落阶段);演替过程中,物种丰富度指数显著上升,多样性指数和优势度指数逐渐升高;具有矿区特殊生境适应性的植物配置在边坡植被恢复进程中与自然植被表现出一定的差异,演替过程依次为迁入物种生长期、迁入物种与人工导入种竞争期、迁入物种与人工导入种稳定共存期;人工导入群落演替后期的植物种大大加速了群落演替进程;合理的植物配置更能促进群落向正演替方向发展。     

排土场边坡人工沙棘灌丛对风滚植物的固留作用及生态效应

沙棘灌丛对风滚植物有非常好的固留作用,可以在草原矿区排土场边坡形成大面积的风滚植物覆盖层,从而影响沙棘的正常生长.但风滚植物覆盖层比人工沙棘植被有着更好的水土保持和土壤培肥效果,当覆盖层腐烂后,会出现更繁茂的植物群落.因此,沙棘对风滚植物的固留可促进排土场植被恢复和水土保持.     

内蒙古高寒露天煤矿排土场植被恢复研究

探究不同恢复年限对于露天煤矿植被群落变化和植物个体生长的影响,进一步加强生态环境保护与生态修复治理措施。以内蒙古高寒露天煤矿排土场恢复4年(2018-2021年)的植物群落为研究对象,采用样方调查方法,对样地内植物群落进行调查,设置草本样方(1 m×1 m)和灌木样方(5 m×5 m),记录植物物种组成、高度及盖度等指标,计算Shannon-Wiener多样性指数、Simpon指数、Pielou均匀度指数和物种重要值。探讨不同的恢复年限植物群落变化特征和优势植物的养分吸收,为矿区人工植被恢复提供科学依据。结果表明:(1)矿区排土场植物群落物种数、生物量和群落多样性均随着恢复年限的增加而显著增加。总物种数从恢复第1年的16种增加到恢复第4年的31种,主要是由于非人工种植植物从6种增加到19种导致,特别是在恢复第2年增加显著,然后趋于平稳,这说明恢复第2年是物种增加关键的时期;(2)随着恢复年限的增加,生物量和多样性指数显著增加;矿区植被优势物种多以禾本科披碱草(Elymus dahuricus)、无芒雀麦(Bromus inermis);豆科植物苜蓿(Medicago sativa)、草木樨(Melilotus officinalis)、沙打旺(Astragalus adsurgens)、锦鸡儿(Caragana sinica);菊科植物大籽蒿(Artemisia sieversiana);十字花科油菜(Brassica napus)和胡颓子科沙棘(Hippophae rhamnoides)为主。(3)比较不同优势植物叶片、茎和根的氮(N)、磷(P)和钾(K)含量发现,草本优势种中菊科和豆科植物显著高于禾本科植物。灌木优势种中沙棘茎的N含量和P含量显著高于锦鸡儿。研究认为,在排土场植被恢复初期(4年)的物种选择上,豆科植物和菊科植物是草本植物首选的先锋物种,另外,沙棘是灌木首选的物种。     

露天煤矿排土场不同配置人工植被对草本植物物种多样性的影响

2012年8—9月对黑岱沟露天煤矿北排土场乔木、乔木+灌木、乔木+草本(禾本科)、乔木+草本(豆科)和撂荒地5种人工植被配置条件下草本植物种类和数量进行了调查。结果表明:撂荒地的植物物种多度为181.00±12.52,显著高于其他植被配置条件的物种多度;撂荒地和乔木+草本(豆科)配置的植物物种丰富度最高,分别为4.50±0.95和4.78±0.87,显著高于其他植被配置条件的物种丰富度。植物物种多度、丰富度与土壤有机质和全氮呈正相关,与磷含量呈显著负相关。增加排土场浅层土壤有机质和全氮含量,控制土壤磷的输入是促进露天煤矿排土场植物物种多样性恢复的有效措施。促进排土场草本植物多样性恢复,应优先考虑种植能够明显改善土壤质量的物种,如豆科植物。     

基于高光谱遥感的排土场植被覆盖与植物多样性分析

排土场作为矿区的典型扰动斑块,属于矿区生态修复的重点对象.研究人为重建的排土场生态系统物种多样性情况,分析不同坡度下植被覆盖度和植物配置,可为排土场的植被重建工程提供植物物种筛选依据和配置方案.本文以宝日希勒煤矿外排土场北坡为研究区,运用无人机高光谱遥感技术获取研究区影像,结合野外实测手段建立矿区典型植物光谱库,采用光...     

乡土植物生活型构成对川渝地区边坡植被水土保持效益的影响

乡土植物灌木化建植是高速公路边坡防护的重要生态模式。为了探讨生态恢复过程中乡土植物的生活型构成对边坡植被水土保持效益的影响,揭示乡土植物生活型-物种多样性-生态系统功能间的偶合关系,借助3个物种配置试验,于2009年4月构建了以草本、灌木或乔木为主体的草本型、灌木型、乔木型绿化配置及草-灌-乔混合型试验区。自建植次年(2010年)起,对试验区进行持续5a生态监测。结果表明:1)边坡植被的物种丰富度与乡土植物的生活型有关,呈现乔木型灌木型草-灌-乔混合型草本型趋势;2)植被的物种多样性(Shannon-Wiener指数、Pielou指数)与乡土植物生活型构成及建植年限有关:建植后第1、第2年,多样性水平呈草本型草-灌-乔混合型灌木型乔木型变化趋势;自建植后第三起(2012—2014年),呈草-灌-乔混合型草本型灌木型乔木型波动;3)植被的水土保持性能(径流系数、侵蚀模数)与群落的物种多样性密切相关:多样性水平越高,水土保持性能越强。可见,乡土植物的生活型构成对提高边坡植被的物种多样性、改善生态性能至关重要。     

生境因子对岩质边坡生态恢复过程中植被多样性的影响

通过对舟山市已生态恢复的岩质边坡进行植物群落调查,记录了36个不同生境条件下边坡样地中的植物种及生境因子,计算了4个植物物种多样性指数,利用广义线性混合模型分析了生境因子与边坡植被多样性交化的关系,以揭示生境因子对岩质边坡生态恢复植被的影响.结果表明:从1 a到7 a的岩质边坡生态恢复过程中,坡位对边坡植被多样性的影响最显著(P＜0.05),不同坡位的Shannon-Wiener指数、Margalef指数、物种丰富度差异明显,其变化呈现一致的趋势为下坡＞中坡＞上坡;坡向与Margalef指数显著相关(P＜0.05),从阳坡、半阳坡、半阴坡到阴坡,植被多样性呈总体上升趋势;随着边坡恢复年限的延长,边坡植被多样性逐渐增加,但没有表现出统计学意义上的差异(P＞0.05);坡度、海拔、土壤厚度对边坡植被多样性的变化无明显影响(P＞0.05);Pielou均匀度指数与各个生境因子均无显著关系,在边坡植被恢复过程中基本保持稳定的状态.因此,坡位、坡向是影响岩质边坡生态恢复过程中植被多样性最重要的因子;Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数是岩质边坡生态恢复过程中植物群落变化的主要指示因子.     

遂渝铁路边坡草本植物多样性季节动态和空间分布特征

以遂渝铁路边坡植物群落为研究对象,自然边坡为对照,分别于2008年9月、12月、2009年3月和6月对其进行植物调查。采用Margalef指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数等指标评价不同季节、坡位和植被类型条件下草本植物多样性的变化。结果表明：在时间尺度上,铁路边坡坡中物种丰富度呈现明显的季节性差异(P<0.05),以秋季最大为2376;铁路边坡各坡位草本植物多样性和均匀度指数也呈现显著季节性变化(P<0.05),且变化规律一致：春季>夏季>冬季>秋季;与铁路边坡不同,自然边坡草本植物丰富度、多样性和均匀度指数变化趋势不明显(P>0.05)。在空间分布上,坡位对铁路边坡物种丰富度影响显著(P<0.05),其中,夏季坡上植物丰富度最大为2.164,春季、秋季和冬季丰富度最大值均在坡中最大,分别为2.261、2.376和1.983;坡位仅对自然边坡秋季物种丰富度和均匀度影响显著(P<0.05),其中,物种丰富度表现为坡上>坡下>坡中,而均匀度为坡中>坡上>坡下。不同植被类型的物种丰富度、多样性和均匀度也有较大差异,自然边坡物种多样性明显大于铁路边坡,总体上自然边坡植被恢复优于铁路边坡。因此,加强对植被恢复的管理是铁路边坡生态恢复的重要环节。     

公路建设对雾灵山自然保护区植被的影响

选取雾灵山自然保护区莲花池至燕山主峰段盘山公路周边的植被为对象,调查分析了公路建设对沿线植被组成、盖度、密度、生物量的影响。结果表明:1)公路干扰作用下,公路沿线乔木数量减少,但出现不同种类的幼龄乔木;草本植物群落生物量较高,物种丰富度指数、多样性指数较高。2)随样地与路肩距离的增加,草本与灌木层植物群落的生物多样性逐渐降低,乔木层植物群落的密度、高度、胸径均有所增加;距离路肩30m以上时,灌草植物群落组成趋向稳定;距离路肩150m以上时,乔木层植物群落结构趋于稳定。3)公路对植被的干扰作用包括正负2种,乔木层主要受负干扰影响,灌木和草本层主要受正干扰影响,且灌草植物群落所受的干扰作用大于乔木植物群落。4)公路干扰对于边坡上、下区域植被群落物种丰富度影响强度不同,对上边坡植物群落的影响大于下边坡植物群落。     

成南高速公路边坡植被恢复模式

采用样线法对成南高速公路边坡植被恢复进行调查,并分析了研究区域内植物群落的α多样性指数以及重要值参数,同时,根据坡度差异将调查所得边坡划分为斜坡(Ⅰ)、陡坡(Ⅱ)和急坡(Ⅲ)三大类.结果显示:调查所得植物属于41个科,85属,91个种;其中豆科(Leguminosae)、禾本科(Gramineae)、菊科(Asteraceae)、蔷薇科(Rosaceae)的种类最多,占全部种数的44％;不同类型坡面具有不同的适应物种,草本层和灌木层具有不同的适应性特征.同时,通过分析多样性指数和重要值筛选出了不同类型边坡的实用性物种,并根据此次调查的分析处理结果,提出了植被恢复的一些原则以及建议.     

乌鲁木齐松树头煤田火区植被恢复的物种筛选

为筛选乌鲁木齐松树头煤田火区植被恢复时的适宜植物种类,采用样方法调查了煤田火区废弃地及周边环境的植物种类、数量、盖度以及频度等指标,分析其在矿区及东、南、西、北4个相邻区域内的分布,计算多样性、优势度。结果表明,研究区共有16科38属43种植物;南区的Margalef指数和Shannon指数最大,Pielou指数最小,均匀性差;西区的Margalef指数和Shannon指数最小,均匀度也比较小;南区与东区之间的β多样性最低,南区与西区之间的β多样性最高,而与矿区相关的β多样性中,西区与矿区之间最小,南区与矿区之间最大。针茅(Stipa capillata)在整个调查范围内分布最广,在南区、东区、矿区,针茅为第一优势种。草原苔草(Carex liparocarpos)在南区、东区、北区、西区都是优势种。黄芪(Astragalus penduliflorus)在南区、东区、西区、矿区均有分布,且优势度较高。通过上述分析,筛选出针茅、黄芪、草原苔草作为煤火废弃地生态恢复的优先植物种,以南区与西区植物群落作为参照标准进行植被恢复。     

道路边坡坡度对植被恢复中物种多样性的影响研究

以成都平原周边的5条道路的边坡植被群落作为研究对象,采用样线法,研究坡度对道路边坡的植物群落多样性的影响。选取101个海拔在300~400 m间并且土壤质地相同的边坡样方进行坡度分析。结果显示：（1）选取的样方中,共出现142种植物,属于61个科,121属。（2）边坡坡度对阳坡和阴坡的灌木层与草本层的植物群落物种多样性具有显著的影响(P<0.05)。（3）边坡坡度对阴坡群落的均匀度指数影响显著(P<0.05);而对阳坡群落的丰富度影响相对较大,呈现先增加后降低的趋势。分析表明,边坡坡度对成都平原周边地区道路边坡的植物群落多样性具有显著影响;在坡度<35°的条件下,植被群落恢复效果较好,群落的多样性高;而对>35°的边坡来说,多样性指数呈下降趋势,不利于后期边坡恢复。     

岩质公路边坡生态恢复土壤特性与植物多样性

以深圳市盐田港高速公路岩质边坡上历经10a的植被恢复边坡为研究对象,在厚层基材喷附、客土喷附、自然复绿3种边坡生态恢复方式下,重点分析和研究了土壤理化性质与酶活性、植物多样性、土壤特性与植物多样性之间的相关性。结果表明:3种生态恢复方式下,1)土壤含水量、养分与酶活性均呈现出厚层基材喷附边坡>客土喷附边坡>自然复绿边坡的分布差异;2)3种生态恢复方式的植物群落指数均偏低,群落演替仍处于灌草植物群落阶段;3)土壤特性同植物多样性之间存在明显的相关关系,即土壤速效氮与均匀度指数存极显著的正相关,与木本层多样性指数存显著的正相关;土壤全磷与均匀度指数存显著的负相关;土壤有效磷与丰富度指数、多样性指数及均匀度指数都存极显著的负相关;土壤全钾与丰富度指数存极显著的负相关,与草本层多样性指数存显著的负相关;土壤速效钾与均匀度指数存极显著的负相关;土壤蔗糖酶活性与草本均匀度指数存显著的负相关。该调查研究有助于对岩质边坡这类特殊生境下植被恢复基础生态资料的积累,其结果可为边坡生态恢复工程技术方法的开发、设计、施工,调控植被演替速度和预期植被恢复绩效等提供依据。     

长期封育演替下典型草原植物群落生产力与多样性关系

封育是退化草地的重要恢复措施, 理解长期封育过程中草地群落生产力和植物多样性变化特征及两者间关系, 有助于草地植被的恢复管理与利用。该研究依托宁夏云雾山国家级自然保护区典型草原长期封育演替梯度, 选择持续放牧、封育9年、26年和34年的草地群落作为研究对象, 分析其地上生产力、物种多样性和功能多样性的变化特征及内在联系。结果表明, 封育显著提高典型草原植物群落的地上生产力、凋落物生物量、功能丰富度和功能离散度, 未改变草地群落的物种丰富度、Shannon-Wiener指数和功能均匀度, 但Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数在长期封育(34年)后显著下降。此外, 封育对不同植物群落加权平均功能性状的影响存在差异。随机森林模型和方差分解结果显示, 群落加权平均功能性状对封育草地群落地上生产力变异的解释度高达70.70%, 其中植株高度是最主要的解释因子; 功能多样性的解释度为36.86%, 主要由功能丰富度贡献; 而物种多样性的解释度仅为14.72%。由此可见, 植物功能性状和功能多样性对草地群落地上生产力的贡献远高于物种多样性, 建议将其纳入植物群落恢复演替动态研究, 以便全面了解植物多样性与生态系统功能的关系, 为更好地实现生态恢复目标奠定基础。     

安太堡矿区复垦地植被恢复过程多样性变化

植被生态系统的重建是矿区复垦地恢复的主要环节之一。通过群落调查和实验分析,采用丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数,结合DCCA排序、多元线性回归和相关分析,研究了平朔安太堡矿区复垦地植被恢复过程中多样性的变化。群落多样性分析结果表明:(1)直接种植植被演替后期的植物种大大加速了原始植被演替进程;(2 )多样的人工配置群落比单一的人工配置群落更能促进群落向正向演替的方向发展;(3)能够适应矿区特殊生境的植被配置方式在恢复进程中与自然植被表现出一定的差异,这种差异只持续发生植被恢复的前3a,3a之后群落的演替与自然植被的演替表现出趋同性;(4)森林群落是较灌丛群落更适合安太堡矿区特殊生境的植被配置方式,其中刺槐和油松的混交效果较好。物种多样性的分析表明:(1)多样性偏高的群落与有机质和时间联系较为紧密,而多样性偏低的群落则与锰的联系较为紧密;(2 )制约矿区物种多样性变化的主要因素是土壤水分和演替时间;(3)锌对各多样性指数都有一定的影响(4)有机质、时间与丰富度指数相关显著;(5 )海拔与综合多样性指数相关显著;(6 )铜对均匀度指数的影响较大。方法的比较结果表明:(1)多元线性回归的灵敏度比相关分析高;(2 ) DCCA可以作为对定量分析的补充,解释那些在定量分析中不显著的因     

鄂尔多斯高原植物群落多样性时空变化特点

作者利用1999年和2000年野外植物群落调查资料,结合李博(1990)的植物群落调查结果,分析了鄂尔多斯高原植物群落多样性的时空变化特点。鄂尔多斯高原主要植物群落类型有23类,不同植被类型的群落多样性表现出一定的差异性,其中丰富度指数的差异不显著,而Simpson指数和Shannon-Wiener指数及群落盖度的差异明显。中东部典型草原表现为高多样性高盖度;西鄂尔多斯荒漠草原和草原化荒漠物种多样性较高,但盖度较低;毛乌素沙地植物群落物种多样性低,但盖度较高。从1986年到2000年,该地区典型草原群落、荒漠草原和沙地植被的群落多样性指数都有下降趋势;典型草原和草原化荒漠的群落盖度有所增加,荒漠草原有所下降。以上结果表明,沙地植被和草原化荒漠生物多样性已经得到了一定的保护,但还有待加强,而荒漠草原的保护亟待引起重视。     

沙漠前沿不同植被恢复模式的生态服务功能差异

沙漠是具有生态脆弱性和生态功能特殊性的生态系统,其生态系统的恢复与重建,更多的是考虑其防风固沙、生物多样性的产生与维持、气候调节、土壤保护等非实物型生态服务功能的发挥。根据植被样地调查、土壤分析和风因子监测等相关数据,开展了新疆奇台县沙漠前沿不同植被恢复模式的生态服务功能差异研究。结果表明:人工植被恢复模式较天然植被恢复模式对风速和风动能的消抵作用明显,人工植被恢复区比天然植被恢复区多58.8 d/a无风天;年均降低风速0.88 m/s,消抵65.2%的风动能,人工植被恢复对北向和西北向风的消抵作用最显著,对西南向风的消抵作用最弱;不同植被恢复模式的生物多样性保育功能差异较大,天然植被恢复的植物群落较之人工植被恢复的植物群落,物种丰富度指数和Shannon-Wiener指数更高,Pielou指数则相对较低,天然恢复的植物群落的稳定性更高,其维持、繁衍和保持植物多样性的能力更强;不同植被恢复模式对土壤部分化学性质的影响有明显差异,人工植被恢复模式能够通过植物的生理代谢,降低沙漠前沿土壤的含盐量和pH值,但对土壤有机质含量影响不显著。上述研究结果可以为高效的沙漠前沿植被恢复模式的筛选提供必要的理论支撑。