金属矿山废弃地类型划分与生态退化特征

由于矿山开采中地表结构扰动、环境污染等因素导致矿山废弃地生态系统极度退化。通过对其产生原因和占地现状、特征的分析,将金属矿山废弃地划分为5大类15个类型,对其生态退化特征进行了评价;其中地表结构的不稳定性、土壤和植被的缺失及重金属离子污染是生态退化的主要限制性特征,也是生态恢复的难点和重点,并对不同类型金属矿山废弃地的生态治理措施进行了探讨。     

河北小五台山不同海拔白桦林土壤有机碳密度分布特征及影响因素

白桦(Betula platyphylla)是中国北方分布广泛的天然林树种。在全球气候变暖的大背景下,对白桦天然林水热梯度上土壤有机碳的垂直分布规律及其影响因素进行研究,对于研究该区域森林土壤有机碳形成机理及该区碳储量合理评测具有重要意义。以冀北山地小五台山山涧口沟白桦天然林单一植被类型为研究对象,沿其海拔分布范围(1 400~2 000 m)以150m为1个海拔梯度设置固定样地,测定每个海拔梯度气候因子、林分生物量、枯落物储量、土壤容重、土壤全氮及土壤有机碳含量等指标,分析土壤有机碳密度沿海拔的分布规律,并采用灰色关联度分析确定8个环境因子对土壤有机碳密度的影响程度。结果表明:(1)随着土层深度增加,土壤有机碳呈逐渐减少的趋势,且近50%的有机碳聚集在0~20 cm土层范围内;(2)随着海拔升高,土壤有机碳呈现显著的先上升后下降的变化趋势,在海拔1 550~1 700 m最大,有机碳密度达到12.03kg·m~(-2);(3)8个环境因子对不同海拔土壤有机碳密度的灰色关联分析表明,植被因子(枯落物储量、林木生物量)和土壤因子(全氮)是小五台山白桦天然次生林土壤有机碳密度沿海拔分布的主要影响因素,且其与土壤有机碳密度的灰色关联度值显著大于气候因子。     

矿山废弃地生态退化程度评价

矿山废弃地是受采矿影响极度退化的生态系统,生态退化程度评价是对矿山废弃地生态质量现状、环境影响和治理难度的评估过程,可用于指导矿山废弃地生态环境影响评价和生态恢复规划编制等。本文分别尾矿库、露采迹地、排岩场和压占区4种矿山废弃地类型,采用兼顾自然因子和人为干扰强度因子的评价方法,通过对主要生态、环境问题的分析,选择导致生态系统退化的主要因子或易于反映生态系统质量的自然因子和人为干扰强度因子作为生态退化评价指标,评价指标来自于工程设计条件、土壤、植被和地质安全性4个方面;首先采用层次分析法确定各评价指标权重,其中占用面积和地表破坏程度是最最要的指标;在生态退化等级划分基础上确定了各评价指标的域值,并将各指标量化和标准化,计算各生态退化等级的综合得分值变化范围,建立了矿山废弃地生态退化程度综合评价方法体系,将生态退化程度划分为可自然恢复、可治理、难于治理和不能治理4个等级。最后,针对遵化市典型民营铁矿进行了案例适用性分析,并对不同退化等级的废弃地进行了生态防护措施分析。     

冀东铁矿2种恢复模式植被演替过程中群落结构及生物多样性比较研究

油松（Pinus tabulaeformis）耐低温、干旱和贫瘠,是我国北方温性针叶林中分布最广的森林群落,也是我国北方广大地区最主要的本土造林树种之一,火炬（Rhus typhina Linn.）根萌蘖力强,耐寒、耐旱、耐盐碱,是一种适应周围环境能力极强的外来引入种树种。采用空间代替时间的方法,以冀东铁矿不同年份种植的人工火炬林和人工油松林群落为研究对象,采用样方法进行调查取样,分析了2种恢复模式不同演替阶段群落结构的变化,群落动态,同时采用Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数分析了物种多样性在群落演替过程中的动态变化,在此基础上,对比分析了2种恢复模式在生态效益方面的优劣。主要结果如下：1）短期来看,火炬可以迅速提高植被盖度,增加生物量,但是,长期来看,随着火炬的快速萌集繁殖和林分的郁闭,林下草本急剧减少,形成火炬单优群落,而不能形成稳定的顶级群落。2）短期来看,油松生长缓慢,其生态效益远小于火炬群落,但是油松群落经过11年的演替形成了乔-灌-草3层结构,群落结构逐渐完善。3）演替初期火炬群落优势种以猪毛蒿（Artemisia scoparia）、狗尾草（Setaria viridis）等耐干旱的植物为主,演替后期林下物种迅速减少以至大量消失;油松群落经过11年的恢复,群落草本层植物种数逐渐增大,从一年生先锋植物占优势过渡到以白羊草（Bothriochloa ischaemun）和硬质早熟禾（Poa sphondylodes）为建群种,并出现了黄刺玫（Rosa xanthina）和胡枝子（Lespedeza bicolor）等多年生灌木。4）演替初期Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数和Shannon-Wiener指数表现为：火炬群落﹥油松群落,演替后期则相反,这主要是由群落内种间竞争关系和水热环境的差异造成。4）综合植物群落盖度、物种多样性和群落未来的演替趋势,火炬长期的生态效益远不及油松树种。     

冀北山地3种森林植被恢复类型对土壤质量的影响

森林植被恢复对土壤质量的改善是森林可持续经营的重要条件。为研究冀北不同森林植被恢复类型对土壤质量的影响差异,以小五台山自然保护区46年生华北落叶松(Larixprincipis-rupprechtii)、白桦(Betulaplatyphylla)、华北落叶松-白桦混交林为研究对象,分层测定了3种植被类型的土壤物理性状、持水能力和养分特征,采用土壤质量指数评价法对3种植被恢复类型土壤质量进行了综合评价。结果表明,(1)华北落叶松-白桦混交林对中下层(20～60 cm)土壤物理性状的改善作用较大,其浅层土壤(0～20cm)物理性质与华北落叶松和白桦纯林差异不明显。(2)华北落叶松-白桦混交林对土壤持水能力的改善作用较大,特别是对最大持水量和田间持水量的改善作用明显大于华北落叶松和白桦纯林;对20 cm以下土层毛管持水量和土壤含水量有明显的改善作用。(3)3种植被恢复类型中,土壤养分状况表现为华北落叶松-白桦混交林华北落叶松林白桦林。(4)土壤质量综合评价结果表明,不同植被恢复类型对土壤质量的改善作用表现为华北落叶松-白桦混交林华北落叶松林白桦林,改善作用最明显的是中下层土壤(20 cm以下)。综上,森林植被恢复对土壤质量的改善作用是由浅及深的过程,随着林龄增大,其对土壤质量的改善作用逐渐深入到土壤中下层。     

6种植物对锌的耐性和富集能力

土壤重金属污染成为中国严重的环境问题。以刺槐、臭椿、法桐、红花景天、木槿、构树6种常见绿化植物为试验材料,采用盆栽试验,通过栽培基质中填加不同浓度的氯化锌,研究了6种植物对氯化锌的耐性和对锌的富集能力。结果表明,红花景天对土壤中氯化锌很强的耐性和富集能力,可用于土壤Zn2+浓度达到3 000 mg/kg的绿化,是锌污染土壤适宜的绿化和修复植物;刺槐、构树、木槿对氯化锌有较强耐性和富集能力,可作为土壤Zn2+浓度达到2 000 mg/kg时的绿化植物,臭椿可用于1 000 mg/kg Zn2+浓度背景下的绿化;法桐对氯化锌的耐性最弱,不适用于锌污染土壤的绿化。土壤中低浓度的氯化锌可对植物生长起到促进作用,高浓度氯化锌会对植物的成活和生长起到抑制作用,氯化锌对植物生长的抑制作用表现为株高强于地径(冠幅),临界浓度较集中地出现在土壤中Zn2+浓度500~1 000mg/kg。