露天煤矿排土场植被重建对土壤呼吸的影响

植被重建是露天煤矿生态恢复的重要途径, 植被恢复的最终目的是土壤生境的恢复, 而土壤呼吸是反映土壤健康状况的关键指标之一。采用LI-8100 土壤碳通量观测系统, 对内蒙古黑岱沟露天煤矿排土场不同植被配置下的土壤呼吸进行了测定, 分析了植被配置、生物、环境因子对土壤呼吸速率的影响。结果表明: 植被配置类型对土壤呼吸影响显著, 乔-草型和乔-灌-草型配置下的土壤呼吸速率接近(平均2.68 μmol CO2·m^–2·s^–1, P>0.05), 显著高于乔-灌型(2.33 μmolCO2·m^–2·s^–1, P<0.001), 但都显著低于邻近撂荒地土壤呼吸(3.64 μmol CO2·m^–2·s^–1, P<0.001)。4 种植被类型下的土壤呼吸日变化都呈单峰曲线, 但峰值出现的时间不同。土壤呼吸与植被盖度、草本多度、丰富度、生物土壤结皮盖度、厚度、土壤全氮、硝态氮、有机质含量显著正相关, 与灌木盖度、土壤体积含水量、容重和铵态氮含量显著负相关。植被重建显著影响矿区排土场土壤呼吸, 植被配置类型、草本盖度多度和土壤碳氮水平是影响土壤呼吸时空变异的关键因子。     

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。     

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.     

草原区矿产开发对景观格局和初级生产力的影响——以黑岱沟露天煤矿为例

煤炭是我国的主要能源,大型露天煤矿的开发推动了地区经济与社会的发展,但同时也引发了区域生态环境问题。因此,探讨矿产开发对区域景观格局的影响,并阐明景观格局动态与生态系统初级生产力的关系,对生态环境的保护具有重要意义。以内蒙古草原区的黑岱沟露天煤矿为例,利用3S(RS、GIS和GPS)技术,在野外实地调查的基础上,分析了1987年以来矿产开发导致的土地利用/覆盖变化、景观格局动态及其与生态系统初级生产力之间的关系,主要结果如下:(1)提出了界定最适研究区范围的方法,认为沿矿区边界向外建立10 km的缓冲区是该研究最适研究区域的大小;(2)草地和耕地是研究区主要的土地利用/覆盖类型,但是在过去20多年间其面积在逐渐减少,而工矿仓储用地及住宅用地面积在急剧增加;(3)矿产开发导致景观格局发生变化,并且在两种不同的空间尺度(研究区和矿区)上表现出总体变化趋势的一致性,但在后期有较大差异;(4)初级生产力变化呈现下降趋势,并且矿区的降低更为突出;(5)以生长季降水量为控制因子的偏相关分析表明,景观配置(平均斑块周长面积比、景观形状指数)与初级生产力呈正相关关系,在研究区尺度上尤其显著,但在矿区尺度上,景观结构组成(斑块密度、均匀度指数和多样性指数)更为重要,与初级生产力呈显著负相关;(6)受复垦规模和演替进程的影响,局限在矿区排土场上的植被重建尚不能改变研究区尺度景观-生态系统初级生产力之间的关系。可见,景观格局的变化以及景观格局与生态系统初级生产力之间的关系均存在尺度依赖性。     

外生菌根真菌在大型露天煤矿生态修复中的应用研究

在霍林河露天煤矿脆弱生态地带的生态修复中,应用菌根生物技术,选用露天开采的剥离物绿色泥岩,以施肥和不施肥、泥岩氮化等处理进行了不同条件的盆载模拟试验,结果表明,绿色泥岩接种菌根菌剂,不施肥的感染率和成活率均高出施肥的1.21～2.78倍和1.0～2.7倍,供试的菌根菌剂中,010、A和B菌剂对贫瘠和渗透率低的土壤条件表现出较强的调控能力,泥岩氢化地其理化条件虽能有所改善,但氨和磷聚集使幼苗成活时间甚短。     

煤矿复垦地不同恢复阶段植物群落功能群结构与生物多样性变化

选取黄土高原区黑岱沟露天煤矿不同复垦阶段(1995～2010年)样地4块,以原地貌样地为对照,以时空替代的方法,对煤矿复垦地的植物群落的功能群结构及生物多样性进行研究.结果表明:(1)随着复垦时间的延长,植物群落功能群组成以多年生禾草和多年生杂类草为主,其累积优势度均呈现增加的趋势,而一、二年生草本的累积优势度减小;复垦初期,群落功能群单一、组成种类贫乏,多为一、二年生植物;复垦后期,羊草及冰草逐步出现,复垦地最终形成以克氏针茅、本氏针茅、赖草及糙隐子草为主的植物群落.(2)复垦过程中,中生植物及中旱生植物所占比例逐步增加,而旱生植物比例逐步减少;多年生禾草及多年生杂类草生物量随着复垦时间的增加而递增,而一、二年生草本植物生物量递减;群落总生物量呈先急剧增加、又急剧减少、后缓慢增加的规律.(3)群落的Shan-non-Wiener多样性指数(H)、Patrick丰富度指数(Pa)及Pielou均匀度指数(JP)随着复垦时间延长而增加.     

哈密露天煤矿不同环境介质微生物群落特征分析

【背景】干旱区露天煤矿开采过程中产生的粉尘颗粒物加剧了土壤生态环境的恶化和矿区空气质量的下降,针对煤矿区土壤和粉尘颗粒物的微生物群落组成的研究鲜有报道。【目的】研究新疆哈密南湖乡露天煤矿土壤、粉尘及大气PM_2.5颗粒物中的微生物群落结构和多样性特征,并预测潜在的功能类群。【方法】采用高通量测序技术,对煤矿露天采坑区和电厂粉煤灰堆放区的土壤、粉尘及大气PM_2.5颗粒物的微生物真菌及细菌群落组成进行比对分析。【结果】矿区优势真菌类群来自子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),优势细菌类群来自变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)。真菌和细菌群落的丰富度及α多样性在整个矿区内无显著性差异,大气PM_2.5颗粒物的细菌群落生态位宽度显著大于露天采坑区和粉煤灰区。矿区内的土壤和PM_2.5颗粒物样本中均发现了一些丰度差异显著的功能类群,真菌特征功能类群为腐生营养型类群,细菌特征功能类群主要包括甲烷营养型类群、几丁质酶类细菌类群等。【结论】露天煤矿区粉尘可能对区域内土壤和PM_2.5颗粒物的微生物群落结构产生重要影响,具有煤组分降解功能的特定微生物类群可能是维持矿区土壤生态安全的重要微生物学机制之一。     

中国北方露天煤矿区植被恢复研究进展

煤炭开采破坏了土地原有的自然属性,进而导致一系列生态和环境问题,形成大量矿山废弃地。恢复受损的土壤和植被是矿山废弃地生态复垦的关键。本文在查阅国内外大量相关研究成果的基础上,就中国北方露天煤矿区生态复垦过程中植被恢复的研究现状及当前研究存在的问题进行了评述,并指出今后工作内容的重点是开展长期定位监测,加强煤矿废弃地土壤-植被系统的长期定位研究,为露天煤矿区的合理经营与管理提供科学依据。     

黄土区大型露天煤矿废弃地植被恢复过程中的植被动态

生境再造与植被恢复是黄土区露天矿生态重建的核心 ,其中植被恢复是生态重建的保证。以我国平朔安太堡露天煤矿为例 ,采用野外调查、统计分析相结合的方法 ,对 1 985～ 2 0 0 1年矿区植被恢复过程中的植被动态进行研究。结果表明 :该区的人工植被经过演变 ,植物种的组成发生较大变化 ,由单一的物种组成结构逐渐发展为复杂的物种组成结构 ,并逐渐趋于动态的平衡。通过研究同一植物在不同配置模式下的生长情况 ,以及它们之间的相互影响 ,得出该区人工植被的较好模式为 :刺槐×油松×柠条、刺槐×油松、刺槐×沙棘和刺槐纯林。首次运用多样性指数、生态优势度、均匀度 ,对该区主要复垦植被群落进行分析 ,进一步预测了人工植被的演替方向 :刺槐林→刺槐林、沙棘林→沙棘林、沙棘×刺槐→刺槐、刺槐×油松→刺槐×油松和刺槐×油松×柠条→刺槐×油松×柠条。     

大型露天煤矿生态系统受损研究——以平朔露天煤矿为例

矿区受损生态系统的恢复与重建是脆弱生态环境综合整治的重点和难点。１３ａ的平朔露天煤矿受损生态系统定点研究表明,大型露天煤矿生态定变过程为３个阶段、４个类型。生态受损引发因子包括挖损、压占、占用和污染。生态受损特征表现为生境在１００ａ左右的时间尺度下,以每年７８００万ｍ＾３左右的岩土搬运速度,累计消失１６０ｋｍ＾２左右。而新形成的生境与原生境相比,虽沟壑消失使地貌形态趋势于简单,但重新组合堆置的固相