黄土高原露天煤矿生态修复效果的研究

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1、、‘．)．．．t●独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究J：作所取得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谓}的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：俘荛日期：础，61侈学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编

2、本学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位论文全文数据库》(中国科学技术信息研究所)等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：电话：邮编：国家重点基础研究发展规划项目(编号2007CB106801)国家自然科学基金项目(编号30571318，30600427)教育部新世纪优秀人才支持计划(编号040313)__________________●●lI●_____●__●__●_●●11_-_-__l-●-1●IJl_lI摘要我国是世界

3、上消费和生产煤炭最大的国家。然而煤矿不仅带来巨大经济利益，也带给矿区周围区域严重的社会、环境问题。煤矿的发展和建设，露天煤矿开采对矿区生态环境和土地资源的破坏日趋严重，这也成为了矿区生态环境亟待解决的重大问题。本研究的对象为黄土高原黑岱沟露天煤矿复垦地，经过1991．2006年期间16年的土地生态修复过程后，通过野外植被调查和室内分析相结合的手段，研究了复垦后其生态修复的效果。本研究着重探讨黑岱沟露天矿区复垦后生态系统的生境演化规律，并分别对各样地植物群落组成和土壤理化性质进行研究、调查和分析，从而揭示修复地“植物群落一土壤环境”的关系，并深入探讨了黑岱沟修复区的

4、生态修复效果。本研究于2006年对黑岱沟露天煤矿的排土场外来定植植物进行了植被种类调查。通过调查发现在近16年间中，有分属24个科的100余种野生植物定植到研究区。群落植被类型也随时间有着明显变化，在生态恢复初期，一年生植物占优势，随着时间的延长，多年生植物逐渐增多，在组成上约占总种数的近一半。没有人为干扰的矿区植被的自然恢复过程时间十分漫长。人工建植的植物群落物种丰富度、多样性指数均低于天然植物群落，但均匀性指数要高于天然植物群落。本研究发现矿区采用乔、灌、草混合搭配的人工种植恢复模式，能够增强群落的稳定性，缩短群落演替的时间，推动人工加入的简单植物群落向复杂群

5、落转化。对研究区经过16年复垦土壤为研究对象，研究在复垦地上不同恢复植被类型对土壤物理化学性质的影响，并分析复垦土地上影响土壤形成的引发因子。结果表明通过采用不同植被进行复垦对土壤的理化性质有明显的影响，尤其是对土壤上层(O-20cm)。植被类型的空间上的复杂性是土壤形成过程理化性质差异的主要来源，本研究中发现由油松(Pinustabulaeformis)、柳树(8alixmatsudana)和沙棘(Hippophaerhamnoides)构成的复合植被群落复垦的土壤中有机质和有机碳的量均为最大，分别为9．23gkg。1和5．73gkg一。此外，由于草本植物和灌木

6、能够产生大量的凋落物并且根系能产生大量的分泌物，采用羊草(Leymuschinensis)和锦鸡儿(Caraganasinica)复垦的土地中有机质及有机碳也明显高于其他复垦地(班O．05)。因此在煤矿复垦过程中，采用由灌木及草本植物组成的复合植物群落进行恢复表现出对有机质和有机碳固定的潜在能力。并且，采用灌木及草本植物进行修复对土壤上层(0—20cm)的有机质和有机碳固定有较强的能力。通过采用地理信息系统为研究技术手段，对黑岱沟矿区生态复垦前后进行了景观特征及类型变化研究。露天煤矿景观生态斑块总数达323个，在矿区开建期间自然景观基本消失，生态系统处于不稳定状态

7、。经过16年的生态恢复，工矿用地面积增加到23．37％，林地及人工草地面积增加到67．90％，相对总体景观(52．22l∞2)占有较大的比例。从景观面积变化可以看出，自复垦后人工景观如恢复林地、恢复草地及工矿建设面积大幅提高，而原地貌天然的低湿地、草地和裸地荒地面积不断降低，可以看出大部分斑块类型的转换是人为活动的结果。通过生态恢复的合理规划，复耕后矿区建筑和草地斑块形状更为规则，并且连通性较强，而景观斑块的分离度指数也减小。说明林、灌、草为景观基质的人工景观己成为研究区在复垦后的主体。通过修复工程，工矿斑块大幅变化，并降低了矿区内斑块数量，同样耕地和低湿地斑块也

8、发生较大的