(王卓)安太保矿区复垦地植物多样性及稳定性研究(初稿)

分类号S154.1学号Z20123012硕士学位论文安太保矿区复垦地植物群落多样性及影响因素研究——以WⅠ排土场永久性研究样地为例王卓导师：李晋川研究员学科·专业：农业资源利用研究方向：土地复垦与生态修复答辩日期：二○一五年六月中国山西太谷Shanxi Agricultural University Master Degree DissertationCharacteristics of Plant Diversity andEffective Factors in Reclamation Land of Large OpencastCoal Mine within Loess Area——Take Example for the Dump of Antaibao Opencast Coal MineZhuo WangSupervisor:Prof.Jinchuan LiMajor：AgriculturalResource UtilizationResearch Field:Land Degradation and Ecology RehabilitationTaigu Shanxi ChinaJune，2015学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文，是在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

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作者签名（亲笔）：年月日-----------------------------------------------------------------------------------------学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定。

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作者签名（亲笔）：年月日导师签名（亲笔）：年月日目录摘要 (1)1 绪论 (2)1.1选题目的和意义 (2)1.2 国内外研究进展 (2)1.2.1矿区植被修复与生态重建研究进展 (2)1.2.2植物多样性研究进展 (6)2 研究区域概况与研究方法 (10)2.1研究区概况 (10)2.1.1地理位置与自然环境概况 (10)2.1.2矿区排土场概况 (8)2.2研究方法 (9)2.2.1调查方法 (11)2.2.2室内资料整理和计算 (13)2.2.3 土壤分析方法 (13)3 排土场植物资源结构特征概述 (15)3.1 排土场现有植物区系的特征分析 (13)3.2人工植被生长状况分析 (18)3.2.1人工植被的演变 (18)3.2.2刺槐生长状况分析 (19)3.2.3沙棘生长状况分析 (21)3.2.4沙枣生长状况分析 (22)3.2.5柠条生长状况分析.................... 错误！未定义书签。

4. 影响植被生长及物种多样性因素的分析............. 错误！未定义书签。

4.1复垦时间对植被影响的分析.................. 错误！未定义书签。

4.1.1复垦时间对自然定居植物种类数量的影响错误！未定义书签。

4.1.2复垦时间对植物多样性的影响.......... 错误！未定义书签。

4.2立地条件对植被影响的分析 (16)4.2.1 不同地表组成对人工植被的影响 (18)4.2.2不同地表组成对草本植物多样性的影响.. 错误！未定义书签。

4.3主要复垦模式对植物多样性影响的分析 (26)4.4土壤与植被的相互关系分析 (27)4.4.1土壤因子对植物多样性的影响 (27)4.4.2土壤因子对植物群落演替趋势的影响 (28)4.4.3植被对土壤化学性质改良的影响 (28)4.4.4.植被对土壤物理性状的影响............ 错误！未定义书签。

5 不同复垦时期影响植物多样性因子的分析 (25)5.1复垦后期影响植物多样性因子的分析.......... 错误！未定义书签。

5.2 复垦中期影响植物多样性因子的分析 (34)5.3复垦前期影响植物多样性因子的分析 (29)5.3.1 乔灌种植模式 (29)5.3.2 草本种植模式 (36)6 结论与讨论 (37)6.1 结论 (37)6.2 讨论 (38)参考文献 (40)英文摘要 (43)致谢 (45)黄土区大型露天矿复垦地植物多样性及影响因素研究——以平朔安太堡露天矿排土场为例摘要植物多样性是反映群落功能特征和结构的重要指标，是生态系统多样性形成的基础，并揭示生态系统的稳定性，植物多样性反映了复垦土地的现状。

本文采用样方调查法及实验室数据整理分析，对平朔安太堡露天矿西排土场永久性样地植物的生长、多样性进行长期监测，并对其生长状况及环境因子进行野外调查和数据整理，对植物多样性和稳定性进行了分析，主要研究结果与结论如下：（1）西排与其它排土场草灌乔多样性比较（三个度的比较）（2）西排自身比较（空间）不同立地条件等复垦地土壤的改良和植物的恢复都需要时间的积累，研究表明，不同复垦模式随着复垦时间的累积，肥力水平和植物种类都在增加，群落向稳定生态系统演替。

立地条件在一定程度上影响着植物的生长，立地条件好，植物生长较好，多样性指数较高。

植物均匀度与土壤容重呈极显著负相关，与总孔度呈极显著正相关，植物香农-威纳指数与土壤速效Cu呈显著正相关。

草灌乔配置模式为植物的生长提供更大的生态位，其样地内的植物多样性指数较高。

（3）西排自身比较（时间）复垦初期、中期、后期多样性的变化通过对调查样地植物多样性影响因素的分析，人工重建生态系统受多种因素的影响，复垦模式、立地条件、地理位置等都在一定程度上影响植物多样性。

台顶受风等因素的影响均匀度较高，丰富度和植物多样性较低，乔木林生长较快，高郁闭度的环境下均匀度较低，植物多样性指数较高。

各因素综合影响群落内植物多样性的发展。

关键词露天煤矿；排土场；植物多样性；永久性样地1绪论1.1选题目的和意义矿产资源是重要的社会财富，我国是矿产资源大国，矿产资源采掘业是我国重要的国民经济基础产业。

采矿为工农业生产以及社会经济发展提供必须的物质基础，对经济发展起到了巨大的推动作用，与此同时，由于近年采掘量的逐年增加，片面追求经济效益的过程中给生态环境带来了巨大的破坏，如今矿区生态环境污染和破坏形势严峻。

陈昌笃[1]指出，我国受损生态系统的修复是目前面临的紧迫任务。

采矿废弃地在我国受损的生态系统中占很大比重，所以矿业废弃地复垦与修复应当给予高度的重视。

赵桂久[2]指出，综合整治、修复与重建退化生态系统的示范研究，应将其研究重点放在脆弱生态系统与矿山生态系统的综合整治上。

因此，高度重视矿区复垦地的生态修复与生态系统重建是十分迫切的，也是本文研究的出发点。

平朔安太堡大型露天煤矿具有建设速度最快、机械化程度最高等特点，矿区大规模的开采过程中年剥离岩土8.6×107m3,形成了内排、西排、南排等数座排土场。

由此带来的剧烈扰动已使原本的地质结构、地貌形态和生物种群不复存在。

矿区堆积的排土场起初完全无植被覆盖且土质疏松，降水到达排土场坡面雨水没有受到拦蓄作用，水流沿裂缝、陡坡迅速流动，非常容易造成突发性的灾害（滑坡、泥石流、崩塌、沉降、等）。

为防止潜在的地质灾害威胁，并使这一退化生态系统免受进一步的破坏，必须通过人为的力量，遵循自然规律，大力实施排土场的生态修复，重新建立起健康的生态系统，保障矿区人民生活与生产的可持续发展。

对安太堡矿区退化生态系统下的植物恢复和重建，通过人工的作用可使植被演化进程缩短、复绿加快。

本文研究的目的是：依托生物多样性调查与评价技术，对矿区人工生态系统进行长期监测研究，揭示重建生态系统的演替变化规律以及野生植被增加情况；通过整理计算多样性指数分析生态系统植物多样性与稳定性的关系、群落结构与环境因子的关系，为矿区人工生态系统的保护、管理以及合理利用提供科学依据，对矿区复垦的植被合理配置以及充分利用环境因子具有一定的实践意义。

1.2国内外进展研究1.2.1矿区植被修复与生态重建研究进展国外发达国家的土地复垦相比较与我国均开始得较早，而且各项政策、法律法规都较我国完善。

主要原因是人口压力比我国小，而且其土地复垦目标也与我国有所不同。

在全球范围内最早展开土地复垦的国家是美国和德国，其中，土地复垦这一概念最早是从美国对露天矿废弃地的整治发展而来的，该国于1977年8月颁布了全国性的《露天采矿管理与复垦法》，这是世界上第一部关于土地复垦的法律，并取得了一定的成就。

世界各国纷纷借鉴和效仿美国，也开始重点研究煤矿（尤其是露天矿）开展复垦工作，充分发挥复垦工作对矿业发展的长期性和可持续性。

在德国，复垦的侧重与美国有所差别，主要是将恢复的土地资源服务林业和农业目的明确。

不过德国也十分注重露天煤矿的复垦，德国在1766年在若德褐煤矿首次进行了复垦，到20世纪20年代后开始进入系统复垦阶段，并于1950年颁布了《布鲁士采矿法》，明确指出要对采矿的土地景观进行恢复，并特别强调了在露天矿排土场必须覆盖1m厚的土壤的要求。

土地复垦在英国，把污染土地的恢复利用与矿山排土场的植被修复是高度重视的，并拓展了土地复垦的概念，将保护环境、改善生态环境纳入其中，而且要通过土地恢复利用解决一定的环境安全问题。

梁留科等[3]对德国土地复垦的相关文献进行研究，通过借鉴一些先进理念得出：（1）矿区生态重建与废弃地恢复利用要重视企业规划和空间规划对生态重建、土地复垦的作用；农业、林业复垦用地土地生产力提高以及表土层的重构；保护地表水和地下水；加以对煤矿采掘污染的水体的利用等合理的整治工作不光具有环境效益，也会带来长远的经济效益。

（2）土地复垦过程中，以景观构造为主的理念更多地开展休闲场所的建立以及地面景观的重塑工作。

（3）坚持矿区可持续发展。

由于早期采矿业采伐毫无保留的索取性，导致矿业废弃地植被的自然恢复非常缓慢，因此应该采取积极的人工办法来减少水土流失和加快植被的建植过程，这样既可以在保护过程中获取生态效益，又可以获得良好的经济效益。

在关于矿山植被恢复与重建的研究中，有关煤矿开发后植被的恢复与土地复垦的研究最多，而且也最为深入。

欧美发达国家由于进入工业时代较早，因此相对于我国来说其对矿山开发所导致的严重后果认识较早，所以欧美发达国家在这方面的研究相对较多也较为深入。