【摘要】：本研究以山西省婁煩縣尖山鐵尾礦庫壩復(fù)墾地植被-土壤系統(tǒng)為研究對(duì)象,在野外植被調(diào)查和土壤樣品采集的基礎(chǔ)上,采用數(shù)量生態(tài)和土壤生化分析方法,研究尾礦庫壩復(fù)墾地不同恢復(fù)時(shí)期的植物群落組成、優(yōu)勢(shì)種種間關(guān)系、物種多樣性、土壤理化性質(zhì)及酶活性變化特征;采用植被-土壤耦合模型,綜合評(píng)價(jià)尾礦庫壩復(fù)墾地植被-土壤系統(tǒng)的耦合關(guān)系及其恢復(fù)質(zhì)量,篩選適宜尾礦庫壩植被恢復(fù)的先鋒植物種類及其最佳物種配置模式,以期為提高尾礦庫壩植被土壤系統(tǒng)恢復(fù)質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)與技術(shù)指導(dǎo)。主要研究結(jié)論如下:1)TWINSPAN等級(jí)分類將尖山鐵尾礦庫壩復(fù)墾地不同恢復(fù)時(shí)期的植物群落72個(gè)樣方劃分成8個(gè)群叢,即:紫花苜蓿+山野豌豆群叢、檸條-蘆葦+茵陳蒿群叢、沙棘-拂子茅群叢、檸條-披堿草群叢、興安胡枝子-糙隱子草+白羊草群叢、沙生冰草+糙隱子草群叢、檸條-茵陳蒿+拂子茅群叢、檸條-牛筋草群叢,分別處于生態(tài)恢復(fù)的初、中期階段。DCA、CCA二維排序軸分別反映了該尾礦庫壩復(fù)墾時(shí)間、土壤水分的梯度變化。2)菊科、豆科和禾本科植物在該尾礦庫壩復(fù)墾地植被群落占優(yōu)勢(shì)(57.7%)。隨恢復(fù)時(shí)間的增加,復(fù)墾地不同植物群落物種多樣性、均勻度逐漸提升,群落趨向穩(wěn)定、成熟,以檸條為主的群叢Ⅳ(檸條-披堿草)、Ⅱ(檸條-蘆葦+茵陳蒿)、Ⅷ(檸條-牛筋草)的物種多樣性指數(shù)變化明顯。優(yōu)勢(shì)種種間關(guān)系表明,豆科和禾本科植物種間表現(xiàn)出較強(qiáng)的正關(guān)聯(lián),如人工種植的檸條與自然恢復(fù)的披堿草、自然恢復(fù)的白羊草與興安胡枝子等,建議鐵尾礦庫壩植被恢復(fù)過程中可采用豆科和禾本科植物混合配置模式。3)隨著恢復(fù)年限的增加,土壤的飽和持水量、田間持水量、總孔隙度、含水量、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮含量以及四種土壤酶活性(堿性磷酸酶、過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶)均呈上升的趨勢(shì),而土壤容重、土壤pH值總體上呈下降趨勢(shì),表明復(fù)墾地土壤生化性質(zhì)得到明顯改善、土壤肥力逐漸提高,特別是恢復(fù)12a以上的植物群叢,其土壤質(zhì)量恢復(fù)效果尤其明顯。植物的恢復(fù)演替可大致劃分為兩個(gè)階段,恢復(fù)初期(≤10a)主要受植物特征的影響;隨恢復(fù)時(shí)間的增加,恢復(fù)中期以后(10a)土壤環(huán)境的變化又引起了植物種的改變,植物群落分布受土壤性質(zhì)影響較大。4)以豆科植物為主的群叢Ⅰ(紫花苜蓿+山野豌豆)在提高土壤全氮、堿解氮、有機(jī)質(zhì)含量方面效果顯著,并且植被綜合評(píng)價(jià)指數(shù)P(y)最高(0.6062),在該鐵尾礦庫壩復(fù)墾地的恢復(fù)過程中的植被-土壤系統(tǒng)恢復(fù)質(zhì)量最優(yōu),在未來鐵尾礦庫壩生態(tài)恢復(fù)中,推薦采用紫花苜蓿、檸條等豆科植物與禾本科草本植物(披堿草、沙生冰草、白羊草等)混合配置模式。5)從改善土壤質(zhì)量的長遠(yuǎn)效果來看,灌草混種模式的群叢土壤質(zhì)量改善效果優(yōu)于草本模式的群叢,在未來鐵尾礦庫壩植被恢復(fù)中,推薦采用灌草混種模式。6)從土壤-植被系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度Dp結(jié)果來看,隨恢復(fù)年限的增加,植被-土壤系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度越來越好,種植10a以上的群叢,處于恢復(fù)的中后期,植被-土壤系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度處于基本協(xié)調(diào)狀態(tài)。群叢Ⅳ(檸條-披堿草)的植被-土壤系統(tǒng)協(xié)調(diào)狀態(tài)最佳,其植被配置模式可為未來鐵尾礦庫壩生態(tài)恢復(fù)提供參考。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn),恢復(fù)中后期的人工牧草地植被呈現(xiàn)明顯的退化現(xiàn)象,建議在生態(tài)恢復(fù)過程中應(yīng)加強(qiáng)植被的科學(xué)管護(hù),以提高生態(tài)恢復(fù)質(zhì)量與成效,促進(jìn)植被-土壤系統(tǒng)向穩(wěn)定的、自我維持的方向發(fā)展。本研究發(fā)現(xiàn),在鐵尾礦庫壩復(fù)墾地植被恢復(fù)過程中,灌、草混合模式的群叢恢復(fù)效果要更優(yōu)于純草本模式群叢,并且采用豆科(檸條、紫花苜蓿)和禾本科(披堿草、沙生冰草、白羊草等)植物配置模式的作用明顯。檸條-披堿草模式的植被-土壤系統(tǒng)協(xié)調(diào)狀態(tài)最佳,其植被配置模式可為未來鐵尾礦庫壩生態(tài)恢復(fù)提供理論依據(jù)和參考。
【圖文】：

圖 2.2 技術(shù)路線示意圖Fig. 2.2 Technology roadmap設(shè)計(jì)樣方調(diào)查與土壤樣品采集年 10 月，在鐵尾礦庫壩復(fù)墾地(邊坡)，采用系統(tǒng)取樣法，對(duì)不進(jìn)行樣方調(diào)查和土壤樣品采集，并設(shè)置一個(gè)未復(fù)墾裸地(CK)植物群落分別采用 5m×5m、1m×1m 的樣方進(jìn)行調(diào)查，每個(gè)樣地分別記錄各類植物種的名稱、蓋度、高度等指標(biāo)，，并用手持 各樣方的經(jīng)緯度、海拔高度、坡度等環(huán)境因子。樣地和未復(fù)墾裸地(CK)按 X 形取樣方法，用土鉆采集表層(0壤樣品混勻、去除植物根系后分成兩份，一份裝入自封袋帶化性質(zhì)的測(cè)定；另一份裝入鋁盒，稱鮮重后帶回實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD88;Q948.1

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