發(fā)布時間：2020-07-14 17:07

【摘要】：煤矸石山的生態(tài)修復(fù)一直是國內(nèi)外恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究的熱點和難點。本研究以山西潞安礦區(qū)王莊煤礦和常村煤礦兩座煤矸石山復(fù)墾地植被-土壤系統(tǒng)為研究對象,選擇14個人工植被恢復(fù)樣地和2個自然恢復(fù)樣地(對照),通過植物樣方調(diào)查和土壤樣品采集,采用數(shù)量生態(tài)、土壤生化分析、高通量測序和主成分分析方法,對其植被-土壤系統(tǒng)互作關(guān)系進行研究,旨在揭示植被恢復(fù)與土壤質(zhì)量改善之間的協(xié)同機制,篩選最佳植被恢復(fù)模式,為未來煤矸石山生態(tài)恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)論如下:(1)煤矸石山復(fù)墾地植物群落處于演替初、中期階段,土壤水分和坡向是影響其植物群落分布的主導(dǎo)因素潞安礦區(qū)煤矸石山復(fù)墾地植物共記錄97個植物種(表3.1),隸屬于33科91屬,并以菊科(23種)、禾本科(18種)和豆科(11種)植物為主;TWINSPAN等級分類將兩座煤矸石山復(fù)墾地48個樣方分為9個不同群落(群叢),DCA排序結(jié)果很好的反映了植物群落與環(huán)境的關(guān)系。不同植被恢復(fù)模式和坡向是影響煤矸石山復(fù)墾地植物群落物種組成和分布的主導(dǎo)因素;13個優(yōu)勢種的種間關(guān)系分析表明,各植物群叢內(nèi)優(yōu)勢種呈正相關(guān)關(guān)系,關(guān)聯(lián)性強,結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定,但各群叢之間關(guān)聯(lián)性較弱,該復(fù)墾地植物群落處于演替初、中期階段。(2)植被恢復(fù)可有效改善煤矸石山復(fù)墾地土壤理化性質(zhì)和酶活性,但不同植被恢復(fù)模式的改善作用差異顯著土壤理化性質(zhì)和酶活性分析表明,植被恢復(fù)可以提高土壤理化性質(zhì),土壤水分受坡向影響顯著,油松(Pinus tabuliformis)在常村矸石山對土壤理化性質(zhì)有顯著改善,種植油松可以提高土壤肥力,而土壤肥力的改善又促進了土壤酶活性的提高,表現(xiàn)為土壤磷元素的提高導(dǎo)致了土壤堿性磷酸酶活性的提高,土壤脲酶和土壤堿解氮顯著相關(guān),過氧化氫酶與群叢蓋度有明顯關(guān)系;不同植被配置模式均能不同程度提高土壤酶活性。(3)潞安礦區(qū)煤矸石山復(fù)墾地典型植被恢復(fù)模式的土壤細菌群落組成和多樣性差異顯著常村煤矸石山復(fù)墾地土壤細菌群落共檢測到2179個OTU。在門分類學(xué)水平上變形菌門為潞安礦區(qū)煤矸石山復(fù)墾地土壤細菌群落的主要優(yōu)勢種群,作為固氮微生物最多的菌門,為植物和土壤提供大量氮源。與對照相比,植被恢復(fù)顯著提高了土壤細菌群落的多樣性,陰坡土壤細菌群落多樣性高于陽坡。(4)潞安礦區(qū)煤矸石山復(fù)墾地不同植被恢復(fù)模式的植被-土壤系統(tǒng)生態(tài)恢復(fù)質(zhì)量不同相關(guān)分析表明,植被物種多樣性與土壤物理性質(zhì)呈顯著正關(guān)聯(lián)(p0.05),與土壤化學(xué)性質(zhì)關(guān)系不顯著(p0.05)。植被恢復(fù)對土壤化學(xué)性質(zhì)具有明顯的改良效果,表現(xiàn)為土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮的提高;還與土壤酶活性呈顯著正關(guān)聯(lián)(p0.05)。主成分分析表明,不同植被恢復(fù)模式的植被-土壤系統(tǒng)生態(tài)恢復(fù)質(zhì)量不同,常村矸石山復(fù)墾地植被-土壤系統(tǒng)生態(tài)恢復(fù)質(zhì)量整體優(yōu)于王莊,側(cè)柏+油松-高羊茅+紫花苜蓿群叢(群叢Ⅷ)恢復(fù)效果最佳。綜上,植被恢復(fù)可以顯著提高植被物種多樣性,進而促進土壤理化性質(zhì)以及土壤酶活性的提高,其中油松物種對土壤質(zhì)量的改善效果明顯,火炬樹的改良效果較差;側(cè)柏+油松-高羊茅+紫花苜�；謴�(fù)效果模式可用于該區(qū)及相鄰礦區(qū)未來煤矸石山生態(tài)恢復(fù)。
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q948.1;X171.4
【圖文】：

第二章 研究區(qū)概況及實驗設(shè)計2.1 研究區(qū)概況2.1.1 自然地理概況潞安礦區(qū)位于山西省長治市襄垣縣西南部，太行山中段西側(cè)，沁水煤田邊緣東部，地理坐標(biāo)為東經(jīng) 112°32′53″-113°16′35″，北緯 35°50′9″-36°33′49″。地跨長治、襄垣、屯留和潞城等市縣[63]。礦區(qū)總面積約 4015km2，南北長約 67km，東西寬約 60km。潞安礦區(qū)包括石圪節(jié)、五陽、王莊、漳村和常村 5 個生產(chǎn)礦及許多整合礦，礦區(qū)地形地貌四周主要以山地、丘陵為主，而礦區(qū)中央以平原和河谷為主，整體地勢為東南高西北低。本研究區(qū)為 2009 年綠化種植的王莊礦和常村礦煤矸石山復(fù)墾地，王莊礦煤矸石山復(fù)墾地位于長治市故縣西部 309 國道，常村礦煤矸石山復(fù)墾地位于長治市屯留縣漁澤鎮(zhèn)西部 G55 二廣高速旁(如圖 2.1)。

型植被恢復(fù)模式(群叢)的土壤細菌在門、綱、目、科、屬、種水titative statistics on the level of phylum, class, order, family, genus anterial community under the five typical revegetation patterns (associa種類數(shù) 數(shù)量 綱 目 科 屬 種 門 綱 目 科 4 70 107 205 339 247 42318 42197 40448 39712 4 74 118 221 357 261 39535 39318 37073 36322 4 72 112 208 326 235 42914 42835 40148 39021 5 76 119 223 352 259 41146 41083 38214 37038 4 73 110 205 311 232 42286 42141 40249 39499 U 數(shù)目為群叢Ⅵ和群叢Ⅷ較多，對照群叢Ⅸ最少；物種>群叢Ⅴ>群叢Ⅶ>群叢Ⅸ，整體來看，群叢Ⅸ(對照)在 屬和種水平上均顯示較低，而其他群叢各水平上整體較高土壤微生物的種類和 OTU 數(shù)目；但是從數(shù)量上看，群叢該群叢位于陽坡，水分條件相對較差有關(guān)。

圖 6.2 物種豐度聚類熱圖Fig. 6.2 Species abundance clustering heatmap多樣性是對微生物群落構(gòu)成進行比較，用于評估微生物群落構(gòu)成 Beta 多樣性，本文采用 PCoA 方法通過降維對土壤細菌群落組行分析，得到 OTU 水平上的 PCoA 圖(見圖 6.3)。坐標(biāo)圖上距離相似性，距離越近，菌群結(jié)果相似性越大；不同顏色和形狀表 PC1 方向上樣品分離開的解釋度為 22.50%，在 PC2 方向上

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本文編號：2755250