半干旱区采煤沉陷对地表植被组成及多样性的影响

对神府-东胜矿区6个矿3种不同地貌下2个不同沉陷年份及对照区地表植被进行了调查,计算并分析了各样地植物种的重要值、物种多样性指数和均匀度等.结果表明:(1)神府-东胜矿区植物种类总体上来看较为稀少,生态较为脆弱;在调查区内共出现植物30科 82属 114种.(2)6个矿中以上湾、大柳塔和活鸡兔3矿区植物种类较丰富,补连塔和乌兰木伦矿区物种相对单一.(3)经沉陷干扰后,植物群落主要组成成分没有发生明显变化,群落的建群种没有改变;除生态十分脆弱的乌兰木伦矿区外,其余矿区地表沉陷后物种多样性与对照相比没有显著性差异;(4)沉陷后群落组成成分较沉陷前增多,且沉陷1年区比沉陷当年区物种数多,它们之间具有明显的相关性.     

兖滕两淮地区采煤塌陷地的类型与综合开发生态模式

以能源开发为主体的兖滕两淮地区是我国近期１９个国土综合开发的重点地区之一,该区采煤及其引起的土地塌陷形成的区域生态环境是一个破坏多于建设、开发多于整治的脆弱生态系统。通过实地调研,将该区采煤塌陷地分为非积水塌陷干旱地、塌陷沼泽地、季节性积水塌陷地、常年浅积水塌陷地和常年深积水塌陷地共５大类,依次相应提出了农林业综合开发与建材开发、农林渔综合开发、渔林农综合开发和水产养殖综合开发等６种不可替代的生态模式。这些模式的实施,将有力地促进兖滕两淮地区经济和社会的持续稳定发展以及生态环境的恢复良化。     

GI引导下的采煤塌陷地生态恢复优先级评价

生态恢复优先级评价是恢复生态学研究的热点之一,而退化生态系统被恢复为何种类型是确定生态恢复优先级的前提和重点。以徐州市为研究区,将城市绿色基础设施(GI)作为塌陷地生态恢复的目标,在GIS技术支撑下,从塌陷斑块恢复为GI的适宜性及其对维持GI景观连接度的重要性两个方面,综合评价了采煤塌陷地生态恢复优先级。研究结果表明,徐州市超过半数的采煤塌陷斑块具有较高的GI生态适宜性,相对集中在5个片区;各塌陷斑块维持景观连接度的重要性分布不均匀,贾汪片区中部及北部塌陷斑块对维持景观连接度的作用非常显著;二者叠加后各塌陷斑块的综合适宜度具有明显差异,将其划分为5个生态恢复优先等级,较高优先等级分布于贾汪片区中部、董庄片区北部、庞庄西片区中部,建议将其纳入城市绿色基础设施予以优先恢复并立法保护。     

采煤沉陷区不同造林树种恢复土壤酚酸物质对土壤微生物的影响

酚酸物质是影响微生物群落和结构的最重要因子之一,研究酚酸物质在不同造林树种土壤中的变化规律及其与微生物群落结构的关系,有助于更好地了解和揭示采煤沉陷区恢复造林条件下微生物群落变化的机制.本研究在双鸭山宝山采煤沉陷区的撂荒地基础上营造三针一阔(红松、落叶松、樟子松和杨树)人工林,测定这4种造林地土壤酚类物质、11种酚酸物质和微生物群落结构.结果表明: 复合态酚含量总体表现为人工林显著高于撂荒地,其中,落叶松人工林和杨树人工林的复合态酚含量较高,落叶松人工林和红松人工林的总酚含量显著高于撂荒地,红松人工林的水溶性酚含量显著高于撂荒地;在11种酚酸物质中,阿魏酸、松香酸、β-谷甾醇、齐墩果酸、莽草酸、亚油酸和硬脂酸的含量在人工林土壤中较高.土壤酚类物质与土壤微生物生物量不存在显著的相关关系,个别的酚酸物质与土壤微生物的相关关系显著,其中,阿魏酸、松香酸和β-谷甾醇对土壤微生物生物量有明显的促进作用,与真菌和真菌/细菌存在显著的正相关关系.杨树人工林的酚酸物质含量较高,说明营造杨树人工林对采煤沉陷区的土壤恢复有益.     

采煤塌陷区不同地貌类型植物群落多样性变化及其与土壤理化性质的关系

通过对神府-东胜矿区2种不同地貌类型下沉陷样地及对照样地地表植被进行调查,研究不同地貌类型、不同沉陷位置的群落多样性变化及其与土壤理化性质的关系。研究结果表明:(1)哈拉沟矿区(黄土丘陵地貌)植物种类较丰富,大柳塔矿区(风沙地貌)植被种类较单一;达乌里胡枝子作为风沙地貌沉陷区指示物种,其演替机制符合忍耐作用理论,紫翅猪毛菜作为黄土丘陵沟壑地貌沉陷区指示物种,其演替机制是促进理论和竞争共同作用的结果。(2)沉陷干扰12a后,2个研究区Shannon-Wiener指数分别增加了54.60%,73.85%,风沙地貌研究区土壤含水量和脲酶活性分别增加了8.64%和57.14%,黄土丘陵沟壑地貌研究区土壤有机质增加了47.73%。(3)采煤塌陷后,风沙地貌矿区坡中位置过氧化氢酶活性下降63.50%,土壤体积含水量降低58.70%,植物群落多样性显著降低;坡底位置土壤含水量、土壤养分、植物群落多样性均显著提高,土壤理化性质和植物群落多样性变化协同一致。(4)风沙地貌区植物群落多样性与土壤含水量存在显著正相关关系,黄土丘陵沟壑地貌区植物群落多样性与土壤有机质含量存在显著负相关关系。     

煤矿井田区地表沉陷对植被景观的影响——以山西省晋城市东大煤矿为例

借助地表沉陷预测模型,预测了地表沉陷状况,依据地表沉陷对景观的破坏程度划分出重度影响区和轻度影响区;在遥感及地理信息系统技术的支持下,把植被景观现状与地表沉陷影响区叠加,通过沉陷前后景观格局的变化分析,对山西省晋城市东大煤矿的生态影响进行了探索性评价研究。结果表明:1) 重度影响区地表会出现盆型、马鞍型和波浪型等塌陷或裂缝,土壤侵蚀的作用将导致土壤养分空间格局发生明显变化。塌陷或裂缝周围生境恶化,成为养分流失源,植被恢复困难;养分汇处土壤水、肥条件优越,植被演替迅速,适当的人为干扰可以加快区域生态环境的恢复步伐。2) 地表沉陷后,植被景观破碎及隔离程度严重,原有的稳定态景观格局被打破,随着地形、土壤的空间变化,植被开始新一轮发展演替。由于原先占绝对优势的退化植被类型白羊草(Bothriochloa ischemum)-百里香(Thymus mongolicus)型优势度下降,同时,大部分次优势景观的内部生态功能受影响不大,这对景观整体的生物多样性以及次优势景观类型的演替是有益的,但是,重度影响区对斑块的隔离呈直线性,这对物种迁移的障碍是明显的。因此,重视井田区的封育与引种工作,科学规划、合理布局,在此基础上,引导植被演替沿着白羊草-百里香型—白羊草-黄背草(Themeda japonica)型—灌木丛—阔叶林的方向发展是可行的。     

采煤沉陷裂缝区土壤含水量变化对柠条叶片叶绿素荧光的响应

采煤塌陷引起的土壤环境因子的变化对矿区植物生长的影响越来越受到人们的关注,快速叶绿素荧光诱导动力学分析技术被称为植物受胁迫状态的有效探针,能够快速获取胁迫下光系统II光化学活性和电子传递的信息。研究采煤塌陷裂缝区植物叶片叶绿素荧光的变化是揭示煤炭开采塌陷胁迫对植物个体生长影响的关键环节,能为大尺度下采煤沉陷区植物损伤机理研究提供基础。对于黄土高原半干旱矿区,土壤水分无疑是植物生长最重要的限制因素,而植物叶片叶绿素荧光变化采煤塌陷影响下土壤含水量变化的响应如何尚不清楚。为了弄清采煤沉陷裂缝影响下土壤含水量变化对柠条叶片叶绿素荧光响应的影响,选取神东煤田大柳塔矿区52302工作面为实验场地,在分析了采煤塌陷裂缝对土壤含水量的影响的基础上,以生态修复物种柠条为研究对象,对采煤塌陷裂缝区不同土壤含水量下柠条叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线进行监测。结果显示:(1)由于煤炭井工开采在地表形成大量裂缝,破坏了土体结构,增加了土壤水分的蒸发面,加速了土壤水的散失。土壤水分含量随着与裂缝之间距离的增加而增加,从距离裂缝0 cm到300 cm,土壤平均含水量从5.63%增加到15.07%;(2)裂缝区土壤水分降低,柠条受到干旱胁迫程度加重,叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线由O—J—I—P变形为O—K—J—I—P曲线。干旱胁迫通过干扰柠条叶片PSII电子供体侧、受体侧以及电子传递链的功能,严重的损害了柠条叶片光合机构的正常功能。     

施用生物质炭对采煤塌陷区土壤氨氧化微生物丰度和群落结构的影响

生物质炭作为一种新型土壤改良剂,施入土壤不仅能提高肥力,改善土壤结构,还能够影响土壤氮素的转化.本文利用培养试验研究施用生物质炭对采煤塌陷区土壤性质及氨氧化菌丰度和群落结构的影响.结果表明: 生物质炭显著提高土壤铵氮(NH4⁺-N)、全氮、有效磷和速效钾含量.生物质炭施用量对氨氧化古菌(AOA)丰度没有显著影响,但是增加施用量显著提高了氨氧化细菌(AOB)丰度.对T-RFLP数据进行分析发现,生物质炭提高了AOA和AOB多样性,并在一定程度上改变了AOA和AOB群落结构.施用生物质炭提高了采煤塌陷区土壤养分含量,并在一定程度上提高了氨氧化菌的丰度和多样性,表明生物质炭对塌陷区复垦土壤具有培肥改良的潜能.     

兖腾两淮地区采煤塌陷地的类型与综合开发生态模式

以能源开发为主体的兖腾两淮地区是我国近期１９个国土综合开发的重点地区之一,该区采煤及其引起的土地塌陷形成的区域生态环境是一个破坏多于建设、开发多于整治的脆弱生态系统。通过实地调研,将该区采煤塌陷地分为非积水塌陷干旱地、塌陷沼泽地、季节性积水塌陷地、常年浅积水塌陷地和常年深积水塌陷地共５大类,依次相应提出了农林综合开发与建材开发、农林渔综合开发、渔林农综合开发和水产养殖综合开发等６种不同可替代的生态     

两淮采煤沉陷积水区水体营养盐时空分布及富营养化进程

在淮南“潘谢”矿区选取5个站点(PXS-1、PXS-2、PXS-3、PXS-4和PXS-5),在淮北“朱 杨庄”矿区内选取东湖、中湖和南湖3个站点(HBDH、HBZH和HBNH),分析了两淮地区两个采煤沉陷积水区水系内不同水体营养盐在空间(不同区域)、时间(年龄和季节)上的分布特征.结果表明： PXS-1、PXS-3和HBDH等3个站点营养状态较高,属于“中度富营养化”水体,另外5个站点均处于“中营养 轻度富营养化”状态,淮南矿区水体营养水平总体高于淮北矿区.两淮沉陷区内水体氮磷比(N∶P)较高,淮南水域在25～117,淮北在17～157,均具有明显的季节变化,生长季N∶P低于其他季节;总磷(TP)中溶解无机磷酸盐(DIP)所占比例较小(两淮水体平均分别为15.4%和18.4%),NO₃^--N是溶解无机氮(DIN)的主要组分,两淮水域NO₃^--N占DIN的比例分别为74%和89%．相比沉陷积水年龄,人为活动可能是导致水体营养水平升高和富营养化进程加快的重要因素之一.