山西中条山十八河铜尾矿库自然定居草本植物群落与环境的关

郝志远等 ：山西中条山十八河铜尾矿库自然定居草本植物群落与环境的关系
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of soil moisture and conductivity, which reflected naturally colonized herbaceous plant communities transferred from hygrophyte plants to mesophyte plants, and salt- tolerant plants, the second CCA axis was related to species richness. Keywords: Zhongtiaoshan; copper mine tailing; naturally colonized herbaceous plant; TWINSPAN classification; DCA ordination; CCA ordination
Relationship Between Naturally Colonized Herbaceous Plant Communities and Environment on Shibahe Copper Mine Tailing of Zhongtiaoshan Mining Area, Shanxi Hao Zhiyuan, Li Suqing, Li Lin, Guo Yingying
地带性植被为暖温带落叶阔叶林 ，代表物种有栓 皮 栎 (Quercus variabilis)、槲 栎 (Quercus aliena)、油 松 (Pinus tabulaeformis)、侧 柏 (Platycladus orientalis)、白 羊草(Bothriochloa ischaemum)等[15]，地带性土壤类型 为褐土，随海拔从山麓到山顶依次为山地褐土、山地淋 溶褐土、棕色森林土和山地草甸土[16]。该铜尾矿库植 被均为自然恢复，以草本为主，有少量灌木。 1.2 样地设置
样方的基础上，采用 TWINSPAN 分类、DCA 和 CCA 排序相结合的方法，对该尾矿库自然定居草本植物
群落进行数量分类与排序研究。结果表明：（1）TWINSPAN 分类方法将 51 个自然定居草本植物样方划
分为 2 类 10 个群丛，一类主要是以湿生草本植物芦苇(Phragmites communis)为主的群丛，另一类主要是
近年来，学者们对铜尾矿的研究十分广泛，其中一 部分学者认为利用植物对土壤重金属有较强吸收累积 能力，收割植物的地上部分，从而有效减少土壤重金属 污染[6]；还有学者利用豆科植物具有良好的耐性和固 氮能力 ，研究不同豆科植物对重金属的抗性和对土壤 的修复能力 ；还有学者针对铜尾矿土壤理化性质和土 壤微生物进行研究。但是从宏观角度研究植物群落分 布对铜尾矿的影响较少。植物群落特征与环境因子的 关系近年来成为植物生态学的研究热点[7-9]，而植被重 建是矿区土地复垦与生态恢复的重要工作之一[10]，草 本植物作为矿区早期恢复的先锋物种 ，具有繁殖速度 快 、生长期短等特性 ，能在各种极端恶劣的环境中生 长，越来越多的学者开始关注草本植物，以为矿区的植 被恢复以及生态重建提供重要的理论和实践价值。
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
种名 灰绿藜 Chenopodium glaucum
白莲蒿 Artemisia sacrorum 扁杆藨草 Scirpus planiculmis
黄花蒿 Artemisia annua 小刺儿菜 Cirsium setosum 朝天委陵菜 Potentilla aiscolor 益母草 Leonurus artemisia 反枝苋 Amaranthus retroflexus 侧柏（幼苗）Platycladus orientalis 甘野菊 Chrysanthemum indicum 水蓼 Polygonum hydropiper
0 引言 由于人类对铜矿的大量开采 ，产生的铜尾矿和其
他矿业废弃物堆积于尾矿库内，形成物理成分不明、基 质条件较为恶劣的大面积铜矿废弃地[1-2]。在尾矿库弃 置初期，由于重金属含量高，土壤有机质匮乏导致环境 恶劣，因此植被的自然定居十分困难，但是随着弃置时 间和土壤改善 ，一些耐受性植物作为尾矿库内自然恢 复的先锋物种长期定居生长，逐渐形成植物群落[3-5]。
中国农学通报 20149,35(4):54-61 Chinese Agricultural Science Bulletin
山西中条山十八河铜尾矿库自然定居 草本植物群落与环境的关系
郝志远，李素清，李 霖，郭英英
（山西大学黄土高原研究所，太原 030006）
摘 要：为揭示铜尾矿库自然定居草本植物群落与环境的关系，在中条山矿区十八河铜尾矿库进行植物
2012年9月，在中条山矿区十八河尾矿库，设置1 m× 1 m 草本植物样方，进行自然定居草本植物群落样方 调查 ，其中草本层的木本植物幼苗归为草本[17]。记录 调查内容包括植物种类、高度、盖度、株数等基本数据， 同时还记录各群落的综合特征和生境特征 ，包括群落 所处的经纬度、群落盖度、海拔，用 WET 三参数仪测量[18] 土壤的湿度、温度、电导等因素，共计 51 个样方，记录 13 科 34 个物种（表 1），其中菊科植物和中生植物所占
中条山作为国内大型的有色金属集团公司 ，是集 采、选、冶、加工相结合的矿山企业，也是国内主要的五 大铜矿之一。长期开采产生的废弃物堆积占据大面积 土地以及开采区的废弃 ，造成矿区整个生态系统的破 坏。利用数量分类与排序可以深刻揭示群落与环境的 生态关系[11]，从而加速矿区植被修复。笔者在对中条 山矿区十八河铜尾矿库自然定居草本植物群落进行数
以中生草本植物垂柳(Salix babylonica)幼苗为主的群丛。（2）DCA 排序第一轴反映了草本植物群落分布
与土壤水分的关系，沿第一轴从左到右，土壤水分含量逐渐降低，草本植物种类由湿生植物向中生、旱中
生植物逐渐过渡；DCA 排序第二轴反映了植被生活型的变化，沿第二轴由下到上，自然定居草本植物种
量分类和排序的基础上[12-14]，筛选适合尾矿库植被恢复 的先锋植物及其配置模式 ，为该矿区铜尾矿库的植被 恢复提供理论依据与技术指导。 1 研究区概况与研究方法 1.1 研究区概况
中条山矿区十八河铜尾矿库位于山西省运城市垣 曲县，该铜尾矿库于 1969 年开始建设，现占地面积 200 万 m2，最 大 库 容 量 为 1.25 亿 m3，地 理 坐 标 介 于 111° 37.906′—111°37.965′E、35°16.594′—35°16.624′N，海拔 550~575 m。该区气候类型属于暖温带半干旱大陆性 季风气候 ，四季分明 ，春季和秋季干旱多风 ，夏季雨量 较为集中，冬季少雪且干燥。境内地势落差较大，小气 候差异明显；年均气温 14℃，年均降水量 780 mm[15]。
科名 禾本科 杨柳科 杨柳科 禾本科
菊科
生态类型 湿生 中生 中生 中生
中旱生
生活型 多年生 多年生 多年生 一年生 多年生
重要值(IV) 23.00 16.84 1.47 1.40 0.40
相对频度/% 58.82 43.14 21.57 23.53 35.10
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序号 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
基金项目 ：国家自然科学基金项目“黄土高原矿区退化生境土壤-植被协同恢复模式及生态效应研究”(41271531)；山西省第七批百人计划项目 (207521013)。 第一作者简介：郝志远，男，1992 年出生，山西古交人，在读硕士，研究方向：恢复生态学。通信地址：030006 山西省太原市小店区坞城路 92 号 山西大 学，E-mail：529427337@qq.com。 通讯作者：李素清，女，1963 年出生，山西临汾人，副教授，主要从事恢复生态学研究。通信地址：030006 山西省太原市小店区坞城路 92 号 山西大学， E-mail：lisuqing@sxu.edu.cn。 收稿日期：2018-08-30，修回日期：2018-09-20。
(Institute of Loess Plateau, Shanxi University, Taiyuan 030006)
Abstract: The papபைடு நூலகம்r aims to reveal the relationship between naturally colonized herbaceous plant communities and environmental factors on the copper mine tailing. Based on the field plant sample survey on Shibahe copper mine tailing of Zhongtiaoshan mining area, a total of 51 sample plots of naturally colonized herbaceous plant communities were analyzed by using the methods of TWINSPAN, DCA and CCA. The results showed that: (1) the 51 sample plots within the study area were classified into ten associations by TWINSPAN, in which the first 8 communities were belongs to hygrophyte plant groups dominant by Phragmites communis and the last 2 communities were mesophyte plant groups dominant by Salix babylonica (seedlings); (2) the first DCA axis clearly reflected the relationship between the community distributions and soil moisture, soil moisture gradually decreased from left to right along the first DCA axis, and the plant species transited from hygrophyte plants to mesophyte and xero- mesophyte plants; the second DCA axis reflected the change of vegetation life- form, and the naturally colonized herbaceous plant communities changed from annual to perennial plants from bottom to top along the second DCA axis; (3) the first CCA axis was related to the change
表 1 中条山十八河铜尾矿库自然定居草本植物群落 34 个物种组成名录
序号 1 2 3 4 5
种名 芦苇 Phragmites communis 垂柳（幼苗）Salix babylonica 毛白杨（幼苗）Populus tomentosa
狗尾草 Setaria viridis 茵陈蒿 Artemisia capillaris
类由一年生向多年生演替。（3）CCA 排序第一轴与土壤湿度和土壤电导率有关，反映群落是由湿生植物
转变为中生植物和耐盐性植物；第二轴与物种丰富度等指数有关。
关键词：中条山；铜尾矿库；自然定居草本植物；TWINSPAN 分类；DCA 排序；CCA 排序
中图分类号：Q948.12+2.1
文献标志码：A
论文编号：casb18080116