黄土区植被恢复对土壤物理性质的影响

以黄土区延河流域为研究区域,研究了近40a来植被恢复对土壤容重、孔隙度和饱和导水率等13个土壤物理性质指标的影响.结果表明：随着植被恢复年限增加,土壤容重降低,而土壤孔隙度、>0.25mm团聚体含量、持水性和入渗性能等增大.但在40a内对土壤质地无显著影响.植被恢复对土壤物理性质的影响随恢复年限的增加而增强,随着土层深度的增加而减弱.土壤的容重、>0.25mm团聚体含量和饱和导水率可作为植被恢复生态效应评价的主要物理指标.由于水分等条件的限制,该区柠条林和草地对土壤物理性质的改善优于刺槐林,建议该区植被恢复应以营造次生灌木林和草地为主.     

黄河源区草地退化对土壤持水性影响的初步研究

在黄河源区草地退化严重的玛沁县军牧场地区,采用不同草地退化样地对比的方法,开展草地退化对土壤持水性影响研究。结果表明:①毛管持水量和饱和含水量在0~10 cm土层以无退化草地最大,极度退化草地最小,而在10~20 cm土层,两者在不同退化草地之间差异不明显,仍以极度退化草地最小,但两者在20~30 cm土层以轻度和重度退化草地较大,无退化和中度退化草地相对较小;②在土壤表层(0~10 cm),无退化草地的田间持水量远大于其他退化草地,轻度和重度退化草地田间持水量较大,极度退化草地最小,而在10 cm以下土层,田间持水量以轻度和重度退化草地较大,无退化和中度退化草地相对较小;③各土壤持水量与土壤理化性质关系密切,主要受容重、总碳、有机质和总氮这4个因素影响;④不同草地退化程度下地表覆被状况、植物根系生物量以及分布特征引起土壤容重、有机质等发生变化,可能是进一步导致土壤持水性差异的主要原因。研究可为区域草地退化对土壤水文生态效应影响提供科学依据。     

黄土丘陵区自然恢复与人工修复流域生态效益对比分析

论文以陕西吴起县柴沟和合家沟为例,通过样地的植被和土壤调查,在小流域尺度上分析了退耕10 a后人工修复和自然恢复方式生物多样性、生物量、群落特征和土壤物理性质的差异。结果表明:两者草本群落结构相近,相似性系数为0.925。人工修复区乔灌草三层的层盖度和为99.03%,三层的物种数和为85,草本层的株均高为0.41 m,还有该层的物种丰富度指数、多样性指数、均匀度指数均高于自然恢复区;而平均生物量、群落密度、土壤含水率、土壤容重和毛管孔隙度分别为5.890 t.hm-2、8.11×105株.hm-2、8.8%、1.251 g.cm-3和48.9%,均低于自然恢复区。两区土壤指标的变异系数变化较为复杂。     

煤矿复垦地不同恢复模式下土壤特性研究——以黑岱沟露天煤矿为例

以准格尔旗黑岱沟露天煤矿复垦区主要植被类型为研究对象,进行了土壤容重、土壤有机质含量及氮、磷、钾养分状况的调查分析.结果表明,各种植被类型均能有效地改良土壤,但以豆科灌丛对土壤容重的改良效果最明显;不同植被类型土壤养分含量有明显的差异.在9种植被类型和一个裸地对照类型中,混合植被配置土壤有机质高于草地和高大乔木纯林;复垦区土壤中以裸地对照区有机质含量最低,油松 柳 沙棘、锦鸡儿和杨 沙棘各种类型的乔、灌混合林提高土壤有机质含量的效果明显优于其他植被类型,各种植被群落下土壤氮、磷含量均明显高于对照区(裸地).     

黄河三角洲湿地生物多样性保护工程植被修复效果评估

开展修复效果的跟踪监测和评估是湿地生态修复的重要环节。跟踪监测可以观察湿地恢复状态和过程,找出修复过程潜在问题以便及时调整修复手段和技术的运用,从而提高修复效率,亦可为评价湿地修复效果提供数据支持。通过野外生态监测、遥感反演等手段,对黄河三角洲湿地生物多样性保护工程的植被修复效果进行评估。结果表明：南、北岸修复区土壤含水率分别提升45.86%和25.17%,土壤盐度分别下降70.51%和64.71%;南、北岸修复区的植被盖度分别提升5%和54%;NDVI指数分别提升48.4%和44.1%,修复区植被种类趋于多样,植被群落结构得到改善。不同生态修复措施对植被恢复均有效,效果差异不显著。修复区植被以芦苇为优势种,优势度为0.748,其他植被的优势度较低,植被总体盖度、芦苇密度和株高与未修复区相比差异不大。总体来说,北岸修复区植被尚未恢复至较高水平,南岸修复区植被恢复效果良好。建议在生态修复工程实施时应减轻对原生物种的破坏,实施后应关注植被恢复的滞后性,加强湿地管理以及外来物种入侵防治。该成果将为我国滨海湿地生态修复提供数据和技术参考。     

植被重建下煤矿排土场土壤熟化过程中碳储量变化

植被重建是治理因露天煤矿的开采而形成的大面积排土场行之有效的措施,了解植被重建模式对排土场土壤有机碳(SOC)储量的影响是筛选植被治理措施的重要因子.在内蒙古准格尔旗黑岱沟露天煤矿,选取15 a治理排土场中5种植被重建模式(自然恢复地、草地、灌木林、乔灌混交林、乔木林),16种植被配置类型,采集土壤剖面(0~100 cm)样品408个,研究不同重建模式下SOC储量的变化.结果表明:1治理排土场植被重建模式显著影响剖面SOC含量与分布(P<0.05),表层0~10 cm SOC呈草地>灌木>乔木>乔灌混交林>自然恢复地;全氮(TN)也呈相似的变化特征.2植被配置类型中,苜蓿地0~10 cm的SOC含量(5.71 g·kg-1)和TN含量(0.49 g·kg-1)均最高,比自然恢复地分别高166.7%和171.3%,且是沙棘、紫穗槐+油松、香花槐的两倍左右.3植被重建对SOC影响深度主要集中在0~20 cm,而对TN的影响可达40 cm.4与新建排土场相比,植被重建后,草地、灌木地和乔木地0~100 cm碳储量分别增加了15.47、6.93和6.95 t·hm-2,但仅相当于原地貌水平的2/3、1/2和1/2.植被重建表现出碳汇效应和巨大的固碳能力.从土壤固碳的角度考虑,建议植被重建模式以草地为主,植被类型优先考虑苜蓿.     

泰山山前平原三种土地利用方式下土壤结构特征及其对土壤持水性的影响

不同土地利用方式因其植被和管理方式差异影响土壤结构特征而改变土壤持水性。选择泰山山前平原农田、林地和荒草地3种土地利用方式,分析不同土壤颗粒组成、颗粒粒径分布与团聚体组成及其水稳定性等土壤结构特征指标,利用原状土样测定,结合土壤水分特征曲线分析土壤持水量、持水强度及水分有效性,通过逐步回归与通径分析明确影响土壤持水性的主要结构特征指标。结果表明,与荒草地相比,农田和林地显著提高了土壤粘粒含量、有机碳含量、土壤毛管孔隙度,降低了土壤容重、> 2 mm水稳性团聚体含量及团聚体的水稳定性。农田土壤的细颗粒组成含量和颗粒比表面积显著高于林地和荒草地土壤。土壤饱和含水量的大小依次为农田>林地>荒草地,农田土壤的田间持水量为31%,分别比林地和荒草地高15%、24%。土壤容积含水量θ与吸力S之间的关系符合幂函数方程θ=A·S^-B（系数A、B为常数,A值表征土壤持水强度,大小依次为农田>林地>荒草地）。土壤有效水总量与速效水含量大小依次为林地>农田>荒草地。逐步回归与通径分析表明土壤粘粒含量通过直接和间接作用增强土壤持水性,土壤颗粒比表面积和水稳性团聚体的平均重量直径对土壤持水性的影响主要体现在间接作用,土壤水稳性团聚体的平均重量直径是抑制土壤持水性的关键因素。土壤有机碳含量对调节土壤粘粒含量和土壤水稳性团聚体形成具有重要作用。因此,在该区土地开发利用过程中,以提高土壤有机碳含量改善土壤结构性质为原则,建议土地利用方式以农业与林业轮作或间作措施为主,合理开发荒草地,为该区土壤水分管理与土地可持续开发利用提供参考依据。     

特殊地质条件下流动相原油在沿海土-水系统中的运移过程及机制研究

原油作为主要能源之一对现代社会的重要作用不言而喻,但其所带来的污染危害同样不容忽视.通过自制的有机玻璃水槽,建立模型模拟自然地层的非均质性,模拟了原油在沿海土-水系统中的运移过程,探讨了局部非渗透性透镜体、底部隔水层、土壤初始含水率、土壤质地、岩性突变界面对原油在砂土中运移速度和路径的影响.结果表明,局部非渗透性透镜体和底部隔水层对原油的运移具有阻碍作用,会改变其运动速度和路径.在一定范围内,土壤初始含水率越高,原油的侧向运移速率和垂向运移速率越大(模拟成层性土层中原油垂向运移速率随含水率增大,由0.43 cm·min~(-1)增大到1.00 cm·min~(-1),在低含水率区域原油侧向运移速率分别为0.08 cm·min~(-1)(粗-细界面)和0.10 cm·min~(-1)(细-粗界面),而在含水率较高的区域则为0.14 cm·min~(-1)),而过高的含水率又会阻碍原油的运移.土壤孔隙越大,垂向运移越快,侧向运移越慢,反之,垂向运移越慢,侧向运移越快(模拟成层性土层中,原油在粗砂中的垂向平均运移速率为0.54 cm·min~(-1),而在细砂中仅为0.33 cm·min~(-1),自然泄漏时原油在粗砂中的最大扩散范围为9.10 cm,在细砂中为12.50 cm).原油在土壤中运移遇到岩性突变界面时,会产生聚集效应,在聚集处产生侧向运移,试验中在粗-细界面扩散宽度为6.70 cm,在细-粗界面扩散宽度为29.00 cm.     

土地利用变化对西南喀斯特土壤团聚体组成、稳定性以及C、N、P化学计量特征的影响

土壤团聚体稳定性和养分化学计量特征对土地利用变化的响应研究,以及对当前脆弱生态环境保护与修复具有重要意义.为探明西南喀斯特山地土地利用方式变化对土壤团聚体组成、稳定性与C、 N、 P养分化学计量特征的影响规律,选取了西南喀斯特典型区域为研究区,针对7种主要土地利用方式建立了系列样地,开展了土壤团聚体组成与稳定性、团聚体C、 N、 P含量与计量比特征研究.结果表明,土地利用变化显著影响了土壤团聚体稳定性.玉米地和撂荒地的土壤团聚体稳定性相对较高,草地和裸地的团聚体稳定性相对较低,土壤团聚体稳定性总体随土层增加呈现降低趋势.不同土地利用方式土壤团聚体C、 N和P含量存在显著差异.疏林地和撂荒地土壤团聚体C和N含量较高,草地土壤团聚体C和N含量较低,裸地和撂荒地土壤团聚体P含量相对较高.土地利用变化对土壤团聚体C、 N和P计量比也存在明显影响.乔木林地、疏林地和撂荒地土壤团聚体C∶N相对较高,草地土壤团聚体C∶N最低;乔木林地和疏林地土壤团聚体C∶P较高,明显高于其他土地利用方式;乔木林地、疏林地和灌木林地土壤团聚体N∶P较高,明显高于裸地和撂荒地.喀斯特土壤团聚体组成和稳定性与土壤C、 N...     

陕西大柳塔煤矿复垦地植被群落与土壤因子的关系

以陕北风沙区大柳塔煤矿的复垦地为研究对象,通过样方调查与土壤采集,调查复垦地人工植被的种类与多样性,并运用典范对应分析(CCA)探讨了物种分布与土壤因子之间的关系。结果表明:(1)研究区内共发现植被11科20属21种。草本植被在区内占优势,其中豆科、菊科和藜科植被占种数的47.63%;草本植被以多年生为主,占调查种数的52.38%。(2)物种多样性测度表明,Simpon多样性指数、Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数均是草地>灌丛>林地;Simpon优势度指数的变化则是林地>灌丛>草地,说明人工草地的物种多样性最高,其次为灌丛,林地最低。(3)CCA排序结果显示,土壤有机质和粗沙含量是制约研究区人工植被分布的主要因子。此外,土壤中0~20 cm粘粉粒含量影响草本植被的分布;而40~60cm的土壤含水量对乔、灌木的分布影响显著。     

稀土矿废弃地植被恢复过程中土壤微生物演变

以福建长汀典型离子型稀土矿堆浸冶炼废弃地作为研究对象，采取"空间代时间"的方法，对堆浸废弃地不同植物恢复年限样地土壤理化性质及微生物进行调查测定，分析植物恢复对稀土矿堆浸废弃地土壤理化特性及微生物的影响.结果表明：在植被恢复第3a和4a土壤理化性质显著高于未治理废弃地，但仍显著低于矿区周边未开采对照（P<0.05）.植被恢复年4a以后，长汀稀土矿废弃地土壤理化性质则呈下降趋势，但仍显著高于未治理废弃地（P<0.05）.长汀稀土矿堆浸废弃地不同植被恢复年限土壤细菌丰度及多样存在一定差异.随植被恢复年限的增加，土壤细菌多样性及丰度降低，但一些特殊细菌群如γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）、a-变形杆菌纲（Alphaproteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、蓝藻菌门（Cyanobacteria）等在不同植被恢复年限样地中其相对丰度明显增加.具有固氮作用的蓝藻菌门（Cyanobacteria）随着植被恢复年限的增加，其相对丰度降低.广古菌门（Euryarchaeota）仅存在于未开采对照样地；土壤寡营养细菌酸杆菌门（Acidobacteria）随植被恢复年限的增加，相对丰度呈增大趋势.土壤中优势菌群广古菌门（Euryarchaeota）、厚壁菌门（Firmicutes）、β-变形菌门（Proteobacteria）、Methanobacterium属、罗尔斯通菌属（Ralstonia）与土壤pH、全磷、全钾、速效磷等呈正相关.土壤pH值、全磷、全钾等是影响广古菌门（Euryarchaeota）、厚壁菌门（Firmicutes）等细菌菌群多样性及相对丰度变化的重要因素.以上结果表明，离子型稀土矿堆浸废弃地植被恢复治理到3~4a时，应采取防治措施对其进行人工抚育管理，否则可能会出现前期恢复后期退化的问题.     

基于朴门设计的煤矿废弃地生态修复规划研究

为探索可持续发展观下矿区生态修复规划模式,推动矿区生态修复技术革新,论文引入朴门设计理论,研究其在煤矿废弃地生态修复中的可持续性设计策略及运作过程;结合王石凹煤矿生态修复实践案例,分析了分区规划、扇形分析及循环布局等设计模式的应用现状,并对2014-2016年间王石凹煤矿生态系统服务价值进行测算。结果发现,朴门设计能够把煤矿土壤重金属污染区纳入生态建设分区规划中,加快煤矿废弃地生物多样性恢复,促进生态平衡建设,推动煤矿废弃地生态系统融入生物地球化学循环,实现煤矿废弃地生态、经济和社会复合系统可持续发展,是适用于煤矿废弃地生态修复的有效规划设计模式。研究结果能为矿区生态修复规划设计理论研究和实践活动提供参考。     

广西贺州市典型矿区周边耕层土壤Cd通量特征

广西是我国西南部典型的地质高背景区,碳酸盐岩、黑色岩系、基性-超基性岩体与金属矿床（矿化体）强烈的风化成壤作用,使土壤重金属镉（Cd）含量高于全国其他地区.为了查明在地质高背景区矿业活动对耕层土壤环境质量的影响程度,在广西贺州市选取矿业活动影响区和对照区为研究区,系统开展了耕层土壤Cd输送途径及输送通量密度的对比研究.结果表明,在矿区和对照区耕层土壤中,Cd大气干湿沉降通量密度平均值分别为1.87 g·（hm²·a）^-1和1.52 g·（hm²·a）^-1,分别占总输入通量密度的61.5%和60.3%,施肥和灌溉输入土壤Cd通量密度较低;Cd的输出途径均以地表水下渗为主,分别占总输出通量密度的75.4%和86.6%,农作物收割输出通量密度矿区高于对照区,且矿区内种植的水稻籽实Cd含量超标率更高,玉米籽实则未超标.整体上,矿区与对照区土壤Cd净输送通量密度分别为-3.05 g·（hm²·a）^-1和-4.05 g·（hm²·a）^-1,表现为土壤Cd淋失状态,但大气干湿沉降输入通量密度高值点和水稻籽实Cd含量超标点均主要分布在矿区周围,有可能对当地居民健康造成潜在威胁,因此建议通过监控和种植结构调整对该区域Cd污染土壤进行治理.     

应用于矿山修复的高效菌株鉴定与溶岩机制:基于增强回归树分析

岩石矿区废弃地水土流失问题极度严峻,微生物对修复该问题造成的退化生境具有重要意义,为探究微生物对岩石矿区生境修复的有效性与作用机制,采用两次定向筛选,获得1株高效产铁载体及吲哚乙酸(IAA)的硅酸盐矿物分解细菌,利用16S rRNA基因序列分析鉴定该细菌为Pseudomonas protegens.通过该细菌对硅酸盐岩的岩石分解实验,测定培养液pH值,K、Al、Si这3种元素的释放量,检测岩石溶蚀的粒径变化,并分析培养液中不同有机酸,氨基酸及多糖的浓度变化,研究Pseudomonas protegens NLX-4对硅酸盐的溶蚀效果,同时引入增强回归树(boosted regression tree analysis,BRT)分析,探究其促溶机制.分析表明,该细菌通过代谢积累一定浓度的酒石酸(777 mg·L~(-1))以及多糖(8.21 g·L~(-1)),对硅酸盐岩产生释钾、释铝、脱硅的作用,从而有效促进岩石的分解.菌株Pseudomonas protegens NLX-4可作为修复废弃矿地被破坏生境的良好菌种资源.     

羽序灯心草作为酸性矿山废弃地先锋植物潜力

生态复垦是当前世界各国酸性矿山废弃地修复的主要方法.通过研究云南来利山锡矿区废弃地土壤pH值、肥力特征及重金属含量,以及矿区生长的羽序灯心草形态特征和植株体内重金属的分布特征,分析植株耐酸性、对废弃地土壤肥力的适应性及对Zn和Cu等重金属污染的耐性,探讨其作为酸性矿山废弃地先锋植物的潜力.结果表明,研究区域根际土壤pH值均值范围为3.46～4.01,呈酸性;土壤中有机质、全钾、全磷和速效磷含量分别为10.28～25.75g·kg~(-1)、 8.84～9.32g·kg~(-1)、 0.56～0.63g·kg~(-1)和1.82～5.72mg·kg~(-1),处于较低水平;土壤中Zn、Cu和Fe含量均值范围分别为54.93～114.49、 92.53～127.59和47 133.60～112 259.63 mg·kg~(-1),其中重金属Cu含量超出风险筛选值1.85～2.55倍;研究区域羽序灯心草株高均值范围为43.77～55.42 cm,对照组植株高度为51.38～57.66 cm,无显著差异,表明羽序灯心草具有耐酸性及对重金属污染具有耐性.进一步分析对重金属Cu和Zn的富集能力和转移特征,发现对Cu和Zn都具有富集能力,且对Zn具有运转能力,具有一定的富集吸收潜力.株高与根际土壤中速效磷的含量显著相关,后期羽序灯心草作为先锋植物在矿山废弃地进行种植时,可针对性地补充含速效磷的肥料改善土壤肥力条件.综合分析结果表明,羽序灯心草作为先锋植物修复酸性矿山废弃地具有巨大潜力.     

广西凤凰锰矿区废弃地生态环境问题及恢复治理对策

凤凰锰矿区是我国著名的大型锰矿区之一,历经数十年露天开采,遍布成百上千废弃采矿深坑,地表裸露光秃,重金属元素Mn、Cd、Pb、Cr等已污染土壤,危害植物生长,生态环境破坏严重。针对该矿区的生态环境现状问题,提出生态恢复治理对策和建议,认为生态恢复应从加强矿区土壤性状、有害元素赋存状态研究入手,指导生态恢复,复绿美化山川,营造和谐的生态景观;指出要重视尾矿资源的再开发利用,提高生态治理综合效益;强调重视利用生物治理技术修复重金属元素污染废弃地,恢复土壤的生态功能和永续利用;建议加强管理组织综合研究,建立凤凰矿区废弃地生态恢复创新示范工程,推动广西矿山生态环境治理的发展。     

国内外采矿废弃地生态恢复研究进展

采矿废弃地的生态恢复是目前恢复生态学的一个研究热点.对于采矿废弃地进行生态恢复有着十分重要的理论和现实意义.本文对国内外的采矿废弃地的生态恢复历史与现状作了一个较为系统地回顾与总结,同时还运用恢复生态学理论,分析了采矿废弃地的类型和特点,总结了目前采矿废弃地生态恢复的主要措施和技术以及不足之处.     

云南兰坪铅锌矿区优势植物重金属富集特性及应用潜力

为筛选适合云南高原地区重金属污染土壤修复治理以及矿区生态复垦的植物材料,通过实地野外调查,采集云南兰坪铅锌矿区18种优势植物样品及相应根系土壤,测定其Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn含量,计算植物对重金属的富集和转运系数,通过聚类分析方法,综合评估植物的应用潜力.结果表明, 18种优势植物分属18属13科,均为草本植物.植物体内多种重金属含量均高于植物正常含量,其中,延胡索(Corydalis yanhusuo)、旱芹菜(Carum bretschneideri)和毛连菜(Picris hieracioides)地上部Cd含量分别达到62.29、 76.49和85.09 mg·kg~(-1),Cd富集系数分别为0.57、 0.58和0.66,转运系数分别为0.89、 0.45和1.48,有着较强的吸收和转移土壤重金属Cd能力,具有修复Cd污染土壤潜力.狼毒(Euphorbia fischeriana)和倒提壶(Cynoglossum amabile)地上部Cd含量分别为0.46 mg·kg~(-1)和0.23 mg·kg~(-1),富集系数均小于0.01,属于重金属低积累植物,适合在中国西南高海拔地区生长,两种植物可以考虑作为Cd污染农田安全利用经济植物.其余13种植物对矿区重金属污染有着较好的耐性,可以用作矿区植被修复.     

露天煤矿排土场的复垦研究

露天煤矿的开采对矿区生态环境造成了严重破坏,特别是大量剥离物形成的排土场,占用了大量的土地资源。生态恢复作为一项有效的采矿废弃地治理措施,随着采矿业的发展成为这一领域研究的重点。露天煤矿排土场的复垦对于改善矿区生态环境意义重大。本文介绍了露天矿排土场对环境的影响和排土场复垦治理技术,研究了某露天煤矿排土场的复垦现状、复垦方式与效果,提出了矿区排土场生态恢复的建议。