潞安矿区煤矸石山复垦地植被-土壤系统互作关系研究

论文摘要

煤矸石山的生态修复一直是国内外恢复生态学研究的热点和难点。本研究以山西潞安矿区王庄煤矿和常村煤矿两座煤矸石山复垦地植被-土壤系统为研究对象,选择14个人工植被恢复样地和2个自然恢复样地（对照）,通过植物样方调查和土壤样品采集,采用数量生态、土壤生化分析、高通量测序和主成分分析方法,对其植被-土壤系统互作关系进行研究,旨在揭示植被恢复与土壤质量改善之间的协同机制,筛选最佳植被恢复模式,为未来煤矸石山生态恢复提供科学依据。主要研究结论如下:（1）煤矸石山复垦地植物群落处于演替初、中期阶段,土壤水分和坡向是影响其植物群落分布的主导因素潞安矿区煤矸石山复垦地植物共记录97个植物种（表3.1）,隶属于33科91属,并以菊科（23种）、禾本科（18种）和豆科（11种）植物为主;TWINSPAN等级分类将两座煤矸石山复垦地48个样方分为9个不同群落（群丛）,DCA排序结果很好的反映了植物群落与环境的关系。不同植被恢复模式和坡向是影响煤矸石山复垦地植物群落物种组成和分布的主导因素;13个优势种的种间关系分析表明,各植物群丛内优势种呈正相关关系,关联性强,结构较为稳定,但各群丛之间关联性较弱,该复垦地植物群落处于演替初、中期阶段。（2）植被恢复可有效改善煤矸石山复垦地土壤理化性质和酶活性,但不同植被恢复模式的改善作用差异显著土壤理化性质和酶活性分析表明,植被恢复可以提高土壤理化性质,土壤水分受坡向影响显著,油松（Pinus tabuliformis）在常村矸石山对土壤理化性质有显著改善,种植油松可以提高土壤肥力,而土壤肥力的改善又促进了土壤酶活性的提高,表现为土壤磷元素的提高导致了土壤碱性磷酸酶活性的提高,土壤脲酶和土壤碱解氮显著相关,过氧化氢酶与群丛盖度有明显关系;不同植被配置模式均能不同程度提高土壤酶活性。（3）潞安矿区煤矸石山复垦地典型植被恢复模式的土壤细菌群落组成和多样性差异显著常村煤矸石山复垦地土壤细菌群落共检测到2179个OTU。在门分类学水平上变形菌门为潞安矿区煤矸石山复垦地土壤细菌群落的主要优势种群,作为固氮微生物最多的菌门,为植物和土壤提供大量氮源。与对照相比,植被恢复显著提高了土壤细菌群落的多样性,阴坡土壤细菌群落多样性高于阳坡。（4）潞安矿区煤矸石山复垦地不同植被恢复模式的植被-土壤系统生态恢复质量不同相关分析表明,植被物种多样性与土壤物理性质呈显著正关联（p<0.05）,与土壤化学性质关系不显著（p>0.05）。植被恢复对土壤化学性质具有明显的改良效果,表现为土壤有机质、全氮、碱解氮的提高;还与土壤酶活性呈显著正关联（p<0.05）。主成分分析表明,不同植被恢复模式的植被-土壤系统生态恢复质量不同,常村矸石山复垦地植被-土壤系统生态恢复质量整体优于王庄,侧柏+油松-高羊茅+紫花苜蓿群丛（群丛Ⅷ）恢复效果最佳。综上,植被恢复可以显著提高植被物种多样性,进而促进土壤理化性质以及土壤酶活性的提高,其中油松物种对土壤质量的改善效果明显,火炬树的改良效果较差;侧柏+油松-高羊茅+紫花苜蓿恢复效果模式可用于该区及相邻矿区未来煤矸石山生态恢复。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 郝志远

导师: 李素清

关键词: 煤矸石山复垦地,植被土壤系统,互作关系,物种多样性,土壤理化性质,土壤酶活性,土壤细菌

来源: 山西大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用

单位: 山西大学

分类号: Q948.1;X171.4

DOI: 10.27284/d.cnki.gsxiu.2019.000342

总页数: 70

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标签：煤矸石山复垦地论文;  植被土壤系统论文;  互作关系论文;  物种多样性论文;  土壤理化性质论文;  土壤酶活性论文;  土壤细菌论文;