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。     

安太堡露天煤矿排土场土壤种子库

采用种子萌发法研究了安太堡露天矿排土场的土壤种子库,共统计到17种植物种子,分属5科,以1年生草本植物种子为主.排土场土壤种子库具有极大的时空异质性,地上植被与土壤种子库群落组成上的相似性程度较低,复垦后期土壤种子库间相似性系数较低.随着复垦时间、复垦模式或立地条件的不同,土壤种子库的种类、密度各不相同.选择正确的复垦模式,有利于土壤种子库自我更新能力的增加和排土场生态系统稳定,对排土场的土地复垦和生态重建具有重要意义.     

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,采用光谱角法实现研究区植物类型分布制图及多样性分析。结果表明：(1)研究区由单一科植物演替成15科28属32种植物,多年生草本植物取代一、二年生草本先锋植物地位。(2)菊科、豆科、蔷薇科和禾本科在重建排土场生态系统中占主要地位,与周边自然草原主要植物科一致,植物演替朝着正向进行。(3)研究区以中、良植被覆盖类型为主,优植被覆盖类型在III坡度等级(5°～15°)分布优势显著,地形面积差异修正系数k为1.11。(4)14°～15°坡度范围适宜植物生长且植物配置为糙隐子草(29%)+灰绿藜(28%)+多头麻花头(20%)+斜茎黄芪(15%)+苦苣菜(6%)时,植被覆盖度最优,可达到较好的生态恢复效果。本研究为矿区排土场地形塑造、重建植物的筛选和配置提供了一定的科学依据。     

植被恢复对黄土区煤矿排土场土壤团聚体特征的影响

目前关于植被恢复对排土场土壤团聚性的影响还不清楚,以植被恢复下黄土区露天煤矿排土场为研究对象,采用湿筛法测定了排土场土壤水稳性团聚体组成,研究了植被恢复类型(草地、灌木)和排土场地形(平台、边坡)对土壤团聚体特征的影响。结果表明:植被恢复促进了排土场水稳性团聚体的形成,平台0—20 cm土层水稳性大团聚体数量(R_(0.25))、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别达到31.1%,0.70 mm和0.26 mm,边坡分别达到13.3%,0.37 mm和0.17 mm,均显著高于裸地,分形维数(D)在平台和边坡分别为2.91和2.96,均显著低于裸地;平台土壤团聚性要好于边坡,草地对于平台土壤团聚结构改良效果较好,而灌木对于边坡改良效果较好;排土场土壤有机碳和粘粒含量均与土壤团聚体指标有显著相关性。植被恢复提高了排土场土壤团聚性,植被恢复类型和地形对排土场土壤团聚体特征有显著影响。     

植被重建对露天煤矿排土场土壤酶活性的影响

植被重建是露天煤矿排土场生态恢复的关键措施,深入了解植被建设对土壤酶活性的影响,对于合理选择适宜于矿区生态恢复的人工植被和加速矿区土壤生态恢复具有重要意义。通过野外调查采样和室内分析,研究了黑岱沟露天煤矿排土场植被重建和恢复对浅层(0—20 cm)土壤酶活性(包括3种氧化还原酶:过氧化氢酶、多酚氧化酶、脱氢酶,4种水解酶:蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、纤维素酶)的影响。结果表明:相比未进行植被建设的新排土场裸地,植被重建显著改善了土壤酶活性和理化性质,建植18a后土壤酶活性可恢复到天然植被区的65%—76%,水解酶恢复速率(平均为86.9%)快于氧化还原酶(平均为42.7%),其中土壤磷酸酶恢复速率最快(平均为天然植被区的154.7%),其次为蔗糖酶(74.3%)、纤维素酶(59.9%)、脲酶(58.5%)、过氧化氢酶(52.1%)和脱氢酶(38.1%),多酚氧化酶恢复最慢(为37.8%)。植被恢复进程中,建植10a期土壤酶活性年均恢复速率最快(平均为6.0%/a),15a变缓(4.8%/a),18a迅速降低(3.2%/a)。同时植被配置类型对土壤酶活性影响显著,土壤酶活性与土壤主要理化因子具有较高的相关性。上述结果反映了植被重建能显著改善矿区排土场的土壤酶活性,植被恢复进程中水解酶恢复速率快于氧化还原酶,恢复初期快于后期,但土壤酶活性的恢复需要一个漫长的过程。     

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。     

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。     

黑岱沟露天煤矿排土场不同植被配置对生物土壤结皮拓殖和发育的影响

2012年8—9月对内蒙古准格尔旗黑岱沟露天煤矿排土场乔木、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生物土壤结皮(BSCs)盖度和厚度进行了调查。结果表明:不同植被配置条件下BSCs的总盖度均超过了50%,乔木和乔木+草本(豆科)配置条件下藓类结皮的盖度最高,分别为56%和43%,显著高于其他配置条件下藓类结皮的盖度;乔木+草本(禾本科)配置条件下藓类结皮的盖度最高(34%),显著高于其他配置条件下藓类结皮的盖度。不同植被配置条件下BSCs的厚度均超过了0.30 cm,其中乔木+灌木配置条件下的BSCs厚度最高为0.55 cm,显著高于其他配置条件下BSCs厚度。露天煤矿排土场进行植被恢复有助于BSCs的拓殖和发育,植被配置类型和植被盖度显著影响BSCs的盖度和厚度。     

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。     

露天煤矿排土场不同植被恢复模式土壤养分和酶活性的差异性

为明晰露天矿排土场不同植被恢复模式下土壤改良效果,以阜新海州露天矿排土场刺槐林、榆树林、混交林、灌木林、荒草地土壤为研究对象,分析不同植被恢复模式下土壤养分含量及酶活性特征。结果表明：不同植被恢复模式土壤养分含量随土层的加深整体呈下降趋势,均存在明显的表聚性;5种植被恢复模式土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶活性峰值均出现在0～10 cm土层,与其他土层差异显著,土壤蛋白酶活性峰值分布在0～30 cm土层;土壤养分含量与土壤酶活性显著相关。主成分分析结果显示,刺槐林、榆树林、混交林、灌木林和荒草地的主成分综合得分依次为2.94、1.68、4.44、-2.66、-6.39,植被恢复效果表现为混交林>刺槐林>榆树林>灌木林>荒草地,表土层恢复效果最佳,随着土层加深效果逐渐下降。混交林地可作为该排土场的主要植被恢复模式。