發(fā)布時間：2020-07-21 15:02

【摘要】：植被恢復是礦區(qū)生態(tài)修復的有效途徑。植被的生長變化及恢復狀況可以表征礦區(qū)土地復墾的程度與質量。植物群落的組成和結構動態(tài)變化,對揭示植被恢復過程中的物種共存和生物多樣性維持機制具有重要意義。本研究以自然資源部礦區(qū)土地復墾——山西朔州野外科學觀測研究基地為依托,分析了半干旱黃土區(qū)大型露天煤礦排土場不同配置模式的植被演替規(guī)律。主要研究結果如下:(1)采用永久性固定監(jiān)測樣地的研究方法,基于樣地兩次調查數(shù)據,對比分析了4種配置模式的人工復墾植被17年和22年群落特征。結果表明:各樣地樹種組成較為穩(wěn)定,胸徑1 cm以上的獨立個體數(shù)增加量為SⅢ樣地(刺槐(Robinia pseudoacacia)×榆樹(Ulmus pumil)×臭椿(Ailanthus altissima))SⅣ樣地(刺槐×油松(Pinus tabuliformis))SⅠ樣地(刺槐×油松)SⅤ樣地(刺槐純林)。每年死亡率為SⅢ樣地SⅠ樣地SⅣ樣地SⅤ樣地,每年增補率為SⅢ樣地SⅣ樣地SⅠ樣地SⅤ樣地,死亡量和增補量最大的分別是刺槐和榆樹。胸高斷面積凈增加量為SⅣ樣地SⅠ樣地SⅤ樣地SⅢ樣地,刺槐的損失量和新增量最多。各樣地的徑級結構發(fā)生了較大變化,小徑級個體死亡量較大。除了榆樹以外,刺槐、油松和臭椿的平均胸徑均增加。刺槐和臭椿種群普遍減小,油松種群基本維持原有規(guī)模,榆樹種群快速增長。刺槐×油松混交林模式具有較高的存活率且長勢良好,刺槐純林模式長勢相對較差。(2)采用多項指標對4種配置模式的草本層物種多樣性進行了測度。利用方差比率法(VR)、χ~2檢驗和Spearman秩相關系數(shù)檢驗對草本層物種總體關聯(lián)性和優(yōu)勢種的種間聯(lián)結性進行了分析。結果表明:兩次調查期間,各樣地以多年生和中生草本植物為主,隨著復墾年限增加,1年生或1、2年生及中生植物重要值下降,多年生和旱生、中旱生植物的重要值有所增加。草本層物種豐富度指數(shù)下降,Shannon-Weiner指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)增加。草本層物種正負關聯(lián)比呈增加趨勢,群落結構逐漸趨向于穩(wěn)定。刺槐×油松混交林模式草本層物種多樣性中等,群落穩(wěn)定性最高,刺槐純林模式草本層物種表現(xiàn)為顯著負關聯(lián),種間競爭激烈。(3)采用線性混合模型分析了胸徑、鄰體競爭和環(huán)境因素(土壤養(yǎng)分和地形)對4種配置模式的人工復墾植被生長的影響。采用多元逐步回歸法分析了草本層物種多樣性的影響因素。結果表明:胸徑是影響人工復墾植被生長最重要的因素,喬木指標(平均高度、平均胸徑和冠層開闊度)和土壤因子(表層土壤pH值、有機質和有效磷含量)共同對復墾22年后草本層物種多樣性產生影響。(4)基于BEF(Biodivesity-ecosystem functioning)實驗,比較了15種配置模式人工復墾植被的存活和生長以及草本層植物自然侵入特征差異,采用多元逐步回歸法分析了演替早期(復墾5年)影響人工復墾植被存活和草本層物種多樣性的關鍵因素。結果表明:油松純林、刺槐×油松和油松×沙棘(Hippophae rhamnoides)混交林模式的存活率顯著高于其他配置模式。4個實驗樹種的存活率存在極顯著差異,表現(xiàn)為油松刺槐檸條(Caragana korshinskii)沙棘。配置模式和表層土壤養(yǎng)分含量對75%的樹種存活無顯著影響。土壤pH值和有效磷含量對演替早期草本層物種多樣性的影響最為顯著。(5)采用永久性固定監(jiān)測樣地與傳統(tǒng)樣方相結合的研究方法,比較了人工修復與自然修復途徑下草本層物種多樣性和表層土壤養(yǎng)分含量的差異。結果表明:經過5年修復,15種配置模式的人工植物群落與自然修復的植物群落草本層物種組成較為相似,物種多樣性和土壤養(yǎng)分含量普遍無顯著差異,均低于原地貌,短期內植被恢復對土壤養(yǎng)分狀況的改良作用相對較為有限。經過22年修復,4種配置模式的人工植物群落與自然修復植物群落的土壤養(yǎng)分含量均已超過原地貌,前者草本層的物種多樣性已接近或超過原地貌的90%,而后者植被恢復較為緩慢,草本層物種多樣性僅為原地貌的68.50%,且在短期內難以形成喬灌草的復合結構。
【學位授予單位】：中國地質大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X171.4
【圖文】：

技術路線圖

平朔礦區(qū)位于黃土高原東部生態(tài)脆弱區(qū)，山西省朔州市平魯區(qū)境內（39°23′～39°37′N，112°10′～113°30′E）。平朔礦區(qū)屬寧武煤田，東西跨度約22 km，南北跨度約 21 km，總面積 380 km2。本研究選取平朔礦區(qū)的安太堡露天煤礦作為具體研究區(qū)，地理位置見圖 3-1。

3.2 平朔礦區(qū)概況平朔礦區(qū)創(chuàng)建于 1982 年，是我國目前規(guī)模最大、現(xiàn)代化程度最高的露井聯(lián)采的煤炭生產企業(yè)，是我國主要的出口煤基地和國家確立的晉西北億噸級煤炭生產基地之一。平朔礦區(qū)下轄安太堡、安家?guī)X和東露天三大露天煤礦（圖 3-2）

本文編號：2764575