煤矸石山刺槐林分生产力及生态效应的研究

通过野外实地观测 ,对煤矸石山 9年生刺槐林分 (株行距 1 .5 m× 2 .0 m)的生长规律、生产力水平和生态效应及其制约因素进行了研究。结果表明 :林分树高、胸径和材积具有不同的生长节律 ,树高的速生期出现最早 ,生长高峰出现在 1年生 (年生长量 1 .6 5 m) ,以后逐渐下降 ;胸径速生期出现在 2～ 4年生 (年生长量 0 .6～ 1 .0 cm) ,4年生以后便明显下降 ;材积速生期出现在 3～ 6年生 (单株材积年生长量 0 .0 0 1 m3以上 ) ,7年生以后明显下降。林分胸高直径分布的顶峰极度偏左 (偏度 SK达 0 .5 889) ,细小林木个体数量偏多 ,林分密度偏大 ,应进行间伐调整。刺槐林分具有明显减小煤矸石山渗透速率、提高持水、供水能力的作用 ,林地植树带初始入渗率为 7.4 1 mm· min- 1,稳渗率为 1 .75 mm· min- 1;而对照坡面初始入渗率高达 1 3.0 3mm· min- 1,稳渗率为 2 .1 8mm· min- 1。林分能防止矸石山酸化、增加矸石山全 N量并促进 N素的有效化 ,刺槐林地的 p H值为 7.6 8,比裸露矸石山 ( p H5 .4 7)高出 34 .7% ;林地有机质含量为 2 6 .1 2 % ,比裸露矸石山( 1 9.2 0 % )高出 36 % ;全 N量和速效 N量分别为 0 .33%和 5 2 .95 mg·kg- 1,分别比裸露矸石山高出 4 3.5 %和 2 0 .8%。     

丛枝菌根在煤矸石山土地复垦中的应用

煤矸石是采煤和洗煤过程中排出的固体废弃物,一方面占用了大量的土地资源,另一方面也成为固、液和气三害俱全的污染源,造成了一系列生态环境问题。以宁夏大武口洗煤厂煤矸石山复垦地为实验点,在自然状况下接种丛枝菌根真菌,研究其对煤矸石山土地复垦的生态效果。结果表明,菌根在煤矸石山土地复垦中具有较好的生态效果。接种菌根真菌13个月后能够提高植被成活率15%,促进植株生长和发育。植株生长快,植被的盖度高于对照9%,增加了生物物种的丰度。接种菌根后植株的侵染率高达90%以上,菌丝长度较对照伸长1.4倍,扩大了根系的范围,有利于维持该生态系统的稳定性。     

鸡西煤矿矸石山植被自然恢复规律及其环境解释

煤矿矸石山的植被恢复是矿区土地复垦的重要内容,也是退化生态系统与恢复生态学上极为关注的研究领域之一。鸡西是我国重要煤产区,煤矸石山占用和破坏了大量土地资源。因此,开展鸡西煤矸石山植被恢复研究意义十分重大。运用传统的植被样方调查方法获取煤矸石山自然恢复植被的基本状况,同时采用烘干法、电位法、凯氏定氮法、钼锑抗比色法、火焰光度法和外加热法等测定矸石山土壤的物理和化学性质,最后运用TWINSPAN、DCA、CCA、DCCA等植物分类与排序方法分析矸石植被梯度变化规律及其与环境因子之间的关系。结果表明,排矸50a以内的煤矸石山大致可以分为三大类:第Ⅰ类,排矸年龄小于10a的煤矸石山;第Ⅱ类,排矸年龄在12~30a的煤矸石山;第Ⅲ类,排矸年龄在30~50a的煤矸石山。DCA排序与TWINSPAN结果一致,随对角线因子变化矸石山排矸年龄增加;CCA和DCCA排序图明显反映出排序轴的生态意义,表明煤矸石山植物群落的梯度变化主要受土壤pH值、土壤养分和土壤的物理性质控制。因此,在人工加快煤矸石山植被恢复时,应以原始自然恢复植被为首选植物种类,不同煤矸石山阶段采用不同种类,同时辅以土壤的理化性质改良,能达到最佳效果。     

煤矸石场植被恢复初期生态绩效评价

以山西潞安矿业集团司马煤业有限公司煤矸石场生态恢复5年内(2009—2013年)的植被-土壤系统为研究对象,在固定监测样地调查的基础上,以空间变化代替时间变化,对煤矸石场人工种植乔木层条件下,草本植物自然恢复初期的生态绩效进行了评价,结果表明:1)相较于1a恢复期,煤矸石场植被恢复初期植物群落基本特征、土壤物理性质、土壤化学性质及其综合生态绩效在5a恢复期时均达到了"优"级水平;2)在足够长的恢复期内,人工种植乔木层条件下,草本植物的自然恢复可以实现矿区的植被重建;3)基于AHP-FCE评价模型,以1a恢复期为基准,通过各恢复期生态指标与1a恢复期相比的恢复程度设定绩效等级,对煤矸石场植被恢复初期的生态绩效进行评价,避免了以往选取天然次生群落为恢复目标,但又不确定其是否为最佳恢复效果的盲目性,为生态绩效评价提供了新思路。     

复垦对煤矸石山地表节肢动物群落特征的影响

为了解复垦方式对煤矸石山地表节肢动物群落特征影响的差异性,以霍州煤矸石山桃树地、花椒地、荒草地为研究对象,以附近未受煤矸石山影响的玉米地为对照,采用陷阱诱捕法,对地表节肢动物群落进行了调查,并运用物种多样性指数、相似性指数和CCA排序法对地表节肢动物群落结构、多样性以及与环境因子的关系进行分析.结果表明:调查共捕获节肢...     

干旱荒漠区煤矸石山覆土区土壤水分物理性质的空间异质性

基于网格取样(20m×20m),采用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究了干旱荒漠区煤矸石山表层(0～5 cm)土壤水分物理性质的空间异质性和分布格局.结果表明:研究区土壤容重、毛管孔隙度、毛管最大持水量、总孔隙度、饱和含水量表现为弱变异,土壤含水率表现为中等变异.除土壤容重的最佳拟合模型为高斯模型外,其余指标的最佳...     

矿山生态恢复研究进展——基于连续三届的世界生态恢复大会报告

最近连续三届世界生态恢复大会都将矿山生态系统列为大会交流的主题之一。为了解矿山生态修复的最新进展,本文采用文献分析方法和统计分析法,全面对比了这三届大会的论文和报告,包括参会国家、主要机构、热点矿区、修复要素、矿山类型、修复技术等。在此基础上,归纳了新开发的生态修复技术,包括植被恢复、土壤修复和景观恢复等新技术;总结了当前的研究热点,主要有复垦的土壤和修复的植物之间相互作用的机理、矿山生态修复的监测新技术、本土物种保持、污染土壤修复新技术、应对全球气候变化的矿山生态修复新思维和矿山生态系统服务价值等;介绍了会议提出的新观点,如自然恢复和人工恢复选择的新标准、矿山生态恢复力新理论、新型矿山生态系统及其设计等。最后对未来研究趋势进行了预测。     

论边坡的生态恢复

对裸露边坡采用植被防护的方式日益引起全球重视,但边坡植被恢复是一项比较复杂的工程,本文阐述了边坡植被的功能,生态恢复的原理,植物品种的筛选,边坡生态恢复的方法及应用,边坡生态恢复的发展方向。     

德兴铜矿矿山废弃地植被恢复与重建研究

对德兴铜矿1号尾矿库库面纯尾砂立地植被恢复与重建进行了研究。结果表明：纯尾砂植被恢复与重建的主要是土壤因子,即土壤组成、结构、水分、养分和毒性。矿区自然植被的次生演替序列为：次生裸地→草丛→灌丛→针叶林→常绿与落叶阔叶混交林、针阔叶混交林→常绿阔叶林6个阶段。纯尾砂立地13种试验先锋草种的优劣热比较结果依次顺序为：水蜡烛1．06＞假俭草1．05＞苇状羊茅1．01＞芒草1．00＝弯叶画眉草1．00＞狗牙根0．98＝百喜草0．98＝香根草0．98＞象草0．87＞荩草0．85＞矮象草0．74＞节节草0．73＞苏丹草0．55。水蜡烛、假俭草、苇状羊茅、芒草、弯叶画眉草、狗牙根、百喜草、香根草、象草、荩草、矮象草、节节草被认为是纯尾砂植被恢复与重建的优良先锋草种。纯尾砂立地植被恢复与重建的途径主要包括植被恢复演替、土壤生物改良和客土复垦3种模式。     

蚯蚓在德兴铜矿废弃地生态恢复中的作用

为探讨蚯蚓在德兴铜矿废弃地生态恢复中的作用,系统地研究了蚯蚓在不同处理尾砂土、复垦土上生长发育状况蚯蚓对铜离子富集作用及植物生长影响。结果表明：1）不同比例的铜矿尾矿土中的蚯蚓的存活率差异很大,尾矿砂含量越高,存活率越低,而且同一类型尾砂土中的蚯蚓随着时间的推稚,存活率降低。2）不同类型的复垦土中的蚯蚓的存活也有类似现象,只是变化幅度较小。3）不同类型的尾砂土和复垦土中的蚯蚓体重变化,随着时间的推移,体重逐渐变轻。而且尾矿砂含量越高,体重下降幅度越大。（4）蚯蚓对铜矿中的铜元素富集能力很强,可达体仙组织的82.5-1218.4mg/kg。（5）尾砂土和复垦中加入蚯蚓和蚓粪后,西红柿的茎长、根长和干重均明显高于对照。由此还进一步讨论了矿山废弃地生态恢复的生物（蚯蚓）技术理论和方法。     

Soil moisture dynamics and restoration of self‐sustaining native vegetation ecosystem on an open‐cut coal mine

Post‐mining landscape reconstruction on open‐cut coal mines aims to support restoration of self‐sustaining native vegetation ecosystems that in perpetuity require no extra inputs relative to unmined analogs. Little is known about the soil moisture retention capacity of the limited layer of topsoil replaced (often <30 cm deep), impacts of deep ripping of the profile, and the combined impacts of these on plant available water during the mine restoration process. We examined changes in soil moisture parameters (soil water potential, Ψ, and soil water content, Θ) daily using automated soil sensors installed at 30 and 45–65 cm depths on mine restoration sites aged between 3 and 22 years and on adjacent remnant vegetation sites following heavy rainfall events at Meandu mine, southeast Queensland, Australia. Consistent patterns in soil moisture attributes were observed among rehabilitated sites with generally marked differences from remnant sites. Remnant site soil profiles had generally higher Θ after drying than rehabilitated sites and maintained high Ψ for extended periods after rain events. There was a relatively rapid decline of Ψ on reconstructed soil profiles compared with remnant sites although the times of decline onset varied. This response indicated that vegetation restoration sites released soil moisture more rapidly than remnant sites but the rate of drying decreased with increasing rehabilitation age and increased with increasing tree stem density. The rapid drying of mine rehabilitated sites may threaten the survival of some remnant forest species, limit tree growth, and delay restoration of self‐sustaining native ecosystem.     

丛枝菌根在煤矿区生态重建中的应用

煤炭开采在促进国民经济快速发展的同时,引发诸多生态环境问题,分别就矿区生态治理中存在的主要障碍因子进行论述,结合丛枝菌根对宿主植物的营养吸收和抗逆性能,综述了丛枝菌根在矿区生态重建中应用的研究进展,揭示出菌根应用在矿区生态重建中的作用潜力和研究方向,极大地提高了矿区生态恢复的质量。     

Growth,micronutrient content and vesicular-arbuscular fungi infection of herbaceous plants on lignite mine spoils: A greenhouse pot experiment

A greenhouse experiment was carried out to determine the growth, micronutrient content and vesicular-arbuscular mycorrhizal (VAM) colonization of fescue and clover plants growing on a composite lignite mine soil. Five VAM fungus inocula were used. Results show that mine spoils had a high potential acidity and poor physical and chemical conditions for plant growth. Toxic levels of Al, Mn and Zn were found in plant tissues, with fescue showing apical necrosis. Glomus deserticola was the only VAM fungus that succeeded in colonizing plant roots, although it failed to improve the establishment or development of either species.     

我国大型煤炭基地建设的生态恢复技术研究综述

煤炭能源是我国的主体能源,在我国经济社会发展中具有重要的战略地位。煤炭工业是关系我国经济发展和能源供应安全的重要基础产业。由于受传统发展观的影响,煤炭工业一直存在生产粗放、安全事故频发、资源浪费严重、环境治理和管理滞后等问题。我国大型煤炭基地的建设对提高煤炭供应保障能力起到了关键支撑作用。因此,从区域可持续发展的角度出发,加强矿区的生态恢复,深化煤炭资源的开发利用和环境保护,对促进国家和区域生态环境与社会经济的可持续发展,构建和谐矿区,确保区域乃至全国的生态安全特别是能源安全具有重要的意义。介绍了国家大型煤炭基地的发展历程、分布和开发现状,以及煤炭开采利用带来的一系列生态环境问题,重点阐述了当前我国煤炭基地建设的关键生态恢复技术体系,并从生态恢复与环境管理的角度提出我国大型煤炭基地的可持续发展建议。     

湖滨湿地生态系统稳定性评价

根据生态系统稳定性的产生原因,将稳定性划分为系统整体稳定性和系统结构稳定性。从系统的稳定性出发,以生态系统的整体稳定性和结构稳定性两个方面为对象,对湖滨湿地生态恢复所产生的生态效益进行了研究。针对系统整体稳定性,给出了生物多样性指数、自然保护区比重和自然灾害等级3个评价指标,并介绍了相应的指标量化方法。与此同时结合能值理论,准确地分析了湖滨湿地生态系统的结构稳定性,为评价湖滨湿地生态恢复的生态效益评价提供了客观的标尺。     

Planning mine restoration through ecosystem services to enhance community engagement and deliver social benefits

Mining companies are expected to return land to a stable, productive, and self‐sustaining condition by rehabilitating degraded areas to also deliver social benefits, an essential dimension of sustainable land management. This research aimed to develop a framework for mine rehabilitation planning based on an integrated analysis of the social‐ecological system provided by the ecosystem services concept to facilitate community engagement and the delivery of social benefits. An Ecosystem Services Assessment for Rehabilitation framework was tested at two bauxite mines undergoing ecological restoration. The mines are operated by the same company in two countries. Key results showed that the framework can help companies, regulators, and community members alike identify whether biophysical restoration efforts translate into key human benefits. Overall the framework provides a means for enhancing community engagement to explicitly address social benefits that, with a business as usual focus on ecological goals, may not be delivered. The ecosystem services concept provides a practical approach to link ecological and social outcomes of mine restoration.     

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。     

黄土区大型露天煤矿剧烈扰动土地生态重建研究

采用调查、类比、室内模拟和野外试验示范相结合的方法,１９９１～１９９５年对平朔安太堡露天煤矿土地扰动特征和生态重建适用技术进行了研究．结果表明,原有地层被１００～１５０ｍ的岩土混乱排弃层所代替,形成了典型的人工松散堆积地貌———排土场;原有地面形态被平盘与边坡相间的梯状地形所代替,５～１０年间非均匀沉降剧烈,边坡不稳;原有地表土壤被黄土类母质和石砾状物质所代替,土体容重＞１．６ｇ·ｃｍ－３,根系穿透阻力３０～６０ｋｇ·ｃｍ－３,有机质含量＜４．０ｇ·ｋｇ－１;原有植被破坏后不易恢复,土壤侵蚀模数＞１５０００ｔ·ｋｍ－２·ａ－１,比原地貌大３３％．生态重建适用技术体系包括５项工程复垦技术和３项生物复垦技术．     

A soil archaeal community responds to a decade of ecological restoration

Large‐scale restoration efforts are underway globally to mitigate the impact of decades of land degradation by returning functional and biodiverse ecosystems. Revegetation is a heavily relied upon restoration intervention, and one that is expected to result in associated biodiversity returns. However, the outcome of such restoration interventions rarely considers recovery to the soil microbiome, a mega‐diverse and functionally important ecosystem component. Here we examine the archaeal component of the soil microbiome and track community change after a decade of eucalypt woodland restoration in southern Australia. We employed DNA metabarcoding to show that archaeal community composition, richness, and diversity shifted significantly, and towards a restored state 10 years after the restoration intervention. Changes in soil pH and nitrate associated with changes to the archaeal community, potentially relating to the pH responsive properties and close relationship with the nitrogen cycle of some archaea. Our study helps shed light on archaeal community dynamics, as no other study has used DNA metabarcoding to study archaeal responses across a restoration chronosequence. Our results provide great promise for the development of molecular monitoring of the soil microbiome as a future restoration monitoring tool.