中国高陡岩质边坡植被重建技术现状与展望

工程建设和矿山开采等活动形成了大量裸露的岩质边坡,由此可能带来许多地质和生态环境问题。随着边坡治理技术的发展,兼具稳定边坡和绿化环境双重功能的植被重建技术,逐步取代传统的单一工程治理技术,被广泛应用于边坡恢复治理。高陡岩质边坡因坡度陡、高差大,坡面固土保水困难,导致植被生长条件十分恶劣,所以该类岩质边坡的植被重建工作极其困难。为此,文章在分析高陡岩质边坡生态特点的基础上,重点总结了适宜高陡岩质边坡的植被重建技术,并阐述了各类代表性技术的基本概念、适用范围及优缺点。同时,论述了边坡植被重建技术的主要研究热点,指出各类技术中可能存在的理论研究薄弱、基质稳定性差、植被单一、技术选型不合理以及养护费用高等问题,并从特殊生境技术开发、基质研发、植物选配、护坡机理研究、评价机制建立及信息技术应用等方面进行了展望,以期为中国高陡岩质边坡植被重建技术的工程实践和理论研究提供一定的借鉴和参考。

岩溶山区裸露岩质边坡植被重建方法探讨

矿业活动及切坡修路导致地形地貌景观破坏,造成土壤植被资源损毁,边坡基岩裸露,水土流失严重。本文根据岩质边坡破坏类型,将其分为梯级台阶型边坡、≤25°缓坡、>25°高陡边坡。梯级台阶型边坡在台阶边缘修建30~60 cm浆砌挡土坎,覆土30~60 cm,在台阶边缘和内侧栽植藤蔓植物,平台栽植灌木,藤蔓植物上爬下垂对岩质边坡进行复绿;≤25°缓坡根据坡比及相似三角形原理布设挡土措施,挡土坎砌筑过程对基础进行开挖,确保基础平稳牢固,分隔覆土固土,栽植乡土植物进行植被重塑;>25°高陡边坡钻孔栽植灌木和藤蔓,同时在钻孔下端设置透气导水孔(物质交换通道),透气导水孔不仅可以将孔内多余的水排出孔外,防治植被根系因长期浸泡缺氧而腐烂坏死,还可以为植被根部输送氧气,促进根部营养物质吸收,提高土壤孔隙度,起到涵养水源的作用。以上三种岩质边坡植被重建方法具有工艺简单、施工便捷、工程投资少、成效维持时间长等优点。可在黔北武陵山地区,甚至西南岩溶区广泛推广应用。

清镇市露天矿山生态修复植被重建设计优化探讨

为做好露天矿山生态修复工作,结合清镇市环境特征和露天矿山实际情况,主要从土壤培肥和改良、植被配置、植被种植设计、工期安排4个方面,对植被重建设计存在的不足展开分析,并提出合理的改进建议,以期为清镇市矿山生态修复和植被重建提供参考。

矿山恢复治理中植被重建技术研究与实践

矿山开采对生态环境的破坏极为严重,导致土壤退化、植被破坏、水土流失等问题,严重影响了区域生态系统的稳定性和可持续发展。随着环境保护意识的增强,矿山生态恢复治理成为当前生态修复领域的重要课题。植被重建作为矿山恢复治理的核心环节,不仅能够改善土壤结构,防止水土流失,还能恢复区域生物多样性,促进生态系统的自我修复功能。然而,矿区环境条件恶劣,植被重建面临诸多挑战。本文通过研究植被重建的技术与实践,探讨如何在矿山恢复治理中有效开展植被重建,以期为矿山生态恢复提供科学依据和技术支持。

人工植被重建对沙化高寒草地土壤真菌群落特征的影响

采用实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR)和Illumina Miseq高通量测序技术研究了天然草地(NG)、沙化草地(DG)、草本人工草地(AG)和人工灌丛植被(AS)四种不同草地类型的表层(0~10 cm)土壤真菌群落的生物量、多样性和结构,以揭示不同人工植被恢复措施对沙化高寒草地土壤真菌群落恢复的影响及其驱动因子。结果表明:1)草地沙化显著(P<0.05)降低了真菌群落的生物量和α多样性,人工植被重建则明显促进了二者的恢复,22年后与NG无显著差异。2)草地沙化和人工植被重建均极显著(P=0.001)改变了真菌群落结构。草地沙化后,担子菌门相对丰度显著(P<0.05)下降,一些稀有真菌趋于消失,而未分类真菌门的相对丰度则显著(P<0.01)增加。经过22年的生态恢复,绝大多数真菌门的相对丰度与NG无显著差异;AG与NG的真菌群落结构比AS与NG更为相似。3)真菌群落α多样性与植被和土壤属性之间的相关关系因多样性指数的不同而异,而其群落结构与大多数植被和土壤属性极显著(P<0.01)正相关,植被和土壤属性二者结合解释了21.4%~50.0%的真菌群落结构变化。以上结果表明,人工植被重建22年后,沙化高寒草地真菌群落的多样性和相对丰度基本得以恢复,但其群落结构与天然草地的相似度仍不高,而利用草本植物进行沙化高寒草地的恢复比灌木物种更有利于土壤真菌群落结构的恢复。

不同生态修复措施对藏东南工程边坡植被重建的作用

[目的]评价青藏高原派墨公路生态恢复过程中环境因素对边坡植物群落的影响,为藏东南工程扰动区生态恢复计划提供理论依据。[方法]以藏东南新修派墨公路为研究对象,基于沿线边坡生态恢复植物群落调查,分析群落盖度、物种多样性指数(Shannon-Wiener指数、Simpson多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数)、群落加权性状值(比叶面积、叶干物质含量、叶氮含量、叶磷含量)与环境变量(海拔、修复措施)的关系,探究当前恢复重建植物群落对环境变量及工程措施的响应。[结果](1)海拔显著影响Margalef丰富度指数、叶干物质含量(p<0.05);(2)高强度的措施显著提高群落盖度、比叶面积、叶氮含量(p<0.05),但对叶磷含量有显著负向作用(p<0.05);(3)人为高度干预的SJP技术能够显著增加高海拔植物的叶干物质含量,对群落修复效果总体较好。[结论]海拔高度和修复措施是派墨公路沿线边坡植物群落恢复的主要影响因素。随着海拔升高,植被自然恢复难度增大。应加大人为修复措施强度,避免引起高寒地区生态退化。

烂泥沟金矿露天采坑分区生态修复与植被重建工程实践

烂泥沟金矿露天采坑挖损总面积约为0.461 km^(2),遵循因地制宜原则,将露天采坑560 m标高以上至最终境界线区域实施生态修复及植被重建。露天采坑生态修复采取分区开展,划分为地质遗迹保护区、覆土植被恢复区与自然生态恢复区等3个区域,主要治理措施包括喷灌系统、土壤重构、植被重建、截排水、植物维护等,目前植被覆盖率90%以上,平台植物生长正常,具有可持续性。烂泥沟金矿露天采坑的生态修复经验可供同类型露天采坑生态修复工程借鉴。

武汉月湖水生植被重建的实践与启示

通过生物操纵、浮水植物和植物浮岛原位净化、岸边人工湿地净化和科学种植等措施,2—3年内,在长江中游地区、面积为0.66km2、水质为劣Ⅴ类的重富营养湖泊武汉月湖重建了以菹草和伊乐藻为优势种的沉水植物先锋群落,2005年春季的沉水植物盖度达到45%,提高了透明度。利用水位低、透明度相对高的冬季种植伊乐藻、菹草等适合冬春季生长的沉水植物是建立沉水植物先锋群落的一个有效途径。重污染水体过低的透明度是重建沉水植被的主要限制因子,在低水位或较高透明度时期,水生植物可以耐受相对较高的污染负荷,并且在有条件降低水位时,会大大提高重建沉水植被的成功率。重建并保持长期稳定的水生植被必须截污,并把营养盐浓度削减到一定范围内。水生植被重建初期是最脆弱的时期,水位、污染负荷等生态因子的较大波动很容易破坏植物群落,在这一时期要尽量保持关键因子的稳定,注意控制浮萍的扩张,使形成的生态系统逐步走向成熟。清除鱼类对提高水的透明度有重要作用,但必须伴随着水生植被的恢复或重建才能维持长久的良好效果。

植被重建对露天煤矿排土场土壤酶活性的影响

植被重建是露天煤矿排土场生态恢复的关键措施,深入了解植被建设对土壤酶活性的影响,对于合理选择适宜于矿区生态恢复的人工植被和加速矿区土壤生态恢复具有重要意义。通过野外调查采样和室内分析,研究了黑岱沟露天煤矿排土场植被重建和恢复对浅层(0—20 cm)土壤酶活性(包括3种氧化还原酶:过氧化氢酶、多酚氧化酶、脱氢酶,4种水解酶:蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、纤维素酶)的影响。结果表明:相比未进行植被建设的新排土场裸地,植被重建显著改善了土壤酶活性和理化性质,建植18a后土壤酶活性可恢复到天然植被区的65%—76%,水解酶恢复速率(平均为86.9%)快于氧化还原酶(平均为42.7%),其中土壤磷酸酶恢复速率最快(平均为天然植被区的154.7%),其次为蔗糖酶(74.3%)、纤维素酶(59.9%)、脲酶(58.5%)、过氧化氢酶(52.1%)和脱氢酶(38.1%),多酚氧化酶恢复最慢(为37.8%)。植被恢复进程中,建植10a期土壤酶活性年均恢复速率最快(平均为6.0%/a),15a变缓(4.8%/a),18a迅速降低(3.2%/a)。同时植被配置类型对土壤酶活性影响显著,土壤酶活性与土壤主要理化因子具有较高的相关性。上述结果反映了植被重建能显著改善矿区排土场的土壤酶活性,植被恢复进程中水解酶恢复速率快于氧化还原酶,恢复初期快于后期,但土壤酶活性的恢复需要一个漫长的过程。

德兴铜矿尾矿库植被重建后的土壤肥力状况和重金属污染初探

德兴铜矿是我国的超大型铜矿,尾矿砂的排放是其主要的环境问题之一,目前主要堆积于尾矿库中。1号尾矿库于1986年服役期满后共堆积矿砂2.15×107 m3,面积约210 hm2。20世纪90年代后期,在坝坡约30 hm2覆有客土的地区进行了一系列植被重建的试验研究工作,本文报道了1998年开始在旱稻(OryzaLinn.)、花生(Arachis Linn.)、香根草(Vetiveria zizanioidesNash)和湿地松(Pinuselliottii Engelm.)等18种不同植被组合条件下的土壤基本农化性状(pH、有机质(OM)、铵态氮、速效P、速效K)以及0.05 mol L-1 HCl可提取态重金属在3~4年时间内的变化情况,结果表明,坝坡土壤N、P、K严重不足,且保水、保肥能力弱,需要不断地进行培肥和改良。三年多来,土壤pH总体上无显著变化;OM第三年有显著上升,约为第一年的127%;NH4+ N成直线下降,第二年和第三年分别为第一年的72.9%和43.0%;随着耕作实践的推移,速效P和速效K显著上升,但仍旧处于较低水平。重金属(主要是Cu)污染严重,Cu、Zn、Pb、Cd在植物中有明显积累。研究结果强调了试验区在植被重建中不宜种植食用植物,以避免食物链的污染。

植被重建下露天煤矿排土场边坡土壤碳储量变化

植被重建是治理排土场边坡水土流失最直接也是最有效的生物措施,研究不同植被重建模式下土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）含量的空间分布规律是筛选适宜排土场边坡生长的植被模式的重要条件。选取内蒙古黑岱沟露天煤矿治理15年的排土场边坡中4种植被重建模式（自然恢复地、草地、灌木林、乔木林）,采集270个土壤剖面（0~100 cm）样品,研究不同重建模式下SOC储量的变化。结果表明：（1）植被重建模式显著影响剖面SOC、TN含量及分布（p〈0.05）,0~10 cm和10~20 cm SOC、TN均呈草地〉灌木〉乔木〉自然恢复地,20 cm以下各土层SOC、TN虽然也表现相似的特征,但差异随土层深度增加越来越小。（2）剖面SOC密度和储量表现为原地貌区〉治理排土场〉新建排土场。经15年植被重建后,排土场边坡表现出巨大的固碳能力,1 m深度的林地和草地碳储量分别增加了5.38、11.85 t hm^-2,但仅原地貌水平的1/2和3/5。（3）林地和草地的固碳速率分别为35.87、79.01 g m^-2a^-1,草地的固碳速率是林地的2.2倍,从土壤固碳及水土流失防治的角度考虑,建议矿区排土场边坡植被重建优先选择草地,其次灌木。

三峡水库消落带植被重建途径及其固土护岸效应

三峡水库蓄水运行后将出现一个落差达30m的消落带,由于库水涨落和水文地质条件改变,导致其植被破坏,土壤裸露,在降水、库水位周期性地涨落和波浪的作用下,土壤侵蚀强烈,如何重建消落带植被成为广泛关注的热点问题。通过系统总结三峡水库消落带植被重建的科研实践及经验,提出了消落带植被重建的基本思路和途径,并利用侵蚀针定位观测方法,对比分析了不同植被重建途径下的固土护岸效应。结果表明,人工种植草地和自然恢复草地较其对照分别减少了土壤侵蚀74%和55%,显示出极显著的控制土壤侵蚀的效应。而表层土壤受人为扰动强烈的传统耕作耕地土壤侵蚀强度相较于对照高11%。

武汉莲花湖水生植被重建的实践与启示

通过截污、控制养鱼、控藻和科学种植等措施,2～3年内,在长江中游地区水质为劣Ⅴ类的重富营养湖泊武汉小莲花湖重建了以伊乐藻（Elodea nuttallii）为优势种的沉水植物先锋群落,2004和2005年春季的沉水植被盖度分别达到98%和95%,抑制了水华的发生,改善了水质。利用冬季水位低、透明度相对高的时机种植伊乐藻、菹草（Potamogeton crispu）等这些适合冬春季生长的沉水植物是建立沉水植物先锋群落的一个有效途径。由于以伊乐藻或菹草为优势种的先锋群落不稳定,必须配备丰富物种、优化结构、增加群落稳定性等后续措施。水生植被重建初期是最脆弱的时期,某些生态因子的较大波动很容易破坏植物群落,在这一时期要尽量保持关键因子的稳定,如禁止养鱼、防止污染负荷突然增加、稳定水位是必需的。

天子岭垃圾填埋场生态恢复中的植被重建研究

通过对杭州市天子岭垃圾填埋场影响植被重建影响因素的调查分析,归纳总结填埋场生态恢复植被重建的模式,并付诸于天子岭垃圾填埋场进行可行性试验,获得一定的成效。

腾格里沙漠植被重建对土壤呼吸的影响

植被重建是防止和控制沙漠化的有效措施之一。为探讨腾格里沙漠植被重建对土壤呼吸的影响,利用Li-6400-09土壤呼吸室于2007年观测了1989年建立的植被重建区和流沙区土壤呼吸差异,并采用根系隔离法区分了植被重建区的土壤基础呼吸和根际呼吸。结果表明,植被重建18a显著影响了该区土壤CO2的释放过程,总土壤呼吸速率由流沙区的CO20.107±0.008μmolm-2s-1显著增加到植被区CO20.483±0.033μmolm-2s-1,而且出现了较为明显的季节波动。植被重建不但导致根际呼吸速率增加,而且影响了土壤基础呼吸速率。此外,植被重建区灌木的缀块状分布格局和养分的空间异质性导致了土壤呼吸的空间差异。

富营养浅湖水生植被重建对底栖动物的影响

利用在极富营养型的浅水湖泊所建立的大型实验围隔系统，对水生植被恢复后底栖动物群落的变化作了为期3a的研究．4个围隔和大湖对照点共采集到底栖动物38种，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ号围隔人工恢复沉水植被后，水质得到明显的改善，底栖动物群落结构发生明显的变化：其种类项目、个体密度和生物量增加，软体动物重新出现，生物多样性提高．对底栖动物与水生植物之间的相互关系也作了探讨．

西北地区植被重建的生态学基础

西北地区生态脆弱,环境压力大,虽然经过长期建设,整体状况并未得到根本改善。其中有主观和客观两方面的原因。文章从生态学基础角度,反观近50年来的生态建设,对西北地区植被建设目标的理论依据、植被的多样性和景观的异质性、植被生态系统的自我恢复与循环、植被类型的空间分异等4个方面做了初步论述,以期对西部大开发中的新一轮生态建设有所参考。

三峡库区消涨带植被重建

重建三峡水库消涨带植被对于恢复消涨带功能、维持三峡工程安全和修复长江流域退化生态系统具有十分重要的意义。消涨带可分为自然消涨带和人工消涨带,自然消涨带及其植被是流域生态系统的组成部分,具有重要的生态、社会和经济价值。人为控制水位涨落而形成的人工消涨带很少有植被覆盖,属于退化的生态系统。三峡消涨带包括三峡自然消涨带和三峡水库消涨带,三峡工程的建设将淹没三峡自然消涨带及其植被并产生没有植被覆盖的三峡水库消涨带。作者认为开发利用三峡水库消涨带土地资源,发展库区经济将导致库区生态环境恶化、危及三峡工程安全且不利于长江流域生态系统的健康。解决三峡水库消涨带问题的关键是重建消涨带植被,并恢复其功能。该文从水利建设与环境保护的关系、三峡水库管理与库区景观建设的需要、消涨带功能恢复与流域生态系统康复和促进水库消涨带研究的深入阐述了开展三峡水库消涨带植被重建的必要性。

矿区废弃地植被重建技术

总结了安太堡露天煤矿十余年来植被重建技术 ,具体包括种植密度与林草混交、直播与移栽、扦插与管理、植物的优化配置等 。

疏浚及水生植被重建对太湖西五里湖表层沉积物中磷、氮含量及形态分布的影响

以太湖西五里湖为研究对象,研究了环保疏浚区、环保疏浚并水生植被重建示范区、退渔还湖区及对照区沉积物中磷、氮的含量及其不同形态的分布特征,同时分析了水质状况。结果表明,沉积物中总磷平均含量为486.54mg·kg-1,低于治理工程实施前,其中铁磷和钙磷的含量较高,闭蓄态磷、铝磷次之,不稳定性磷含量最低。总氮平均含量为1018mg·kg-1,铵态氮含量变化趋势与总氮一致,硝态氮含量较低。环保疏浚区总磷、总氮含量相对较高,疏浚的长期效果需要进一步研究,而环保疏浚并水生植被重建示范区沉积物中不同形态磷、氮含量均比环保疏浚区低,水体透明度高,水质恢复较好。在减少外源污染的前提下,对湖区底泥进行环保疏浚并开展水生植被恢复工程有可能是控制湖泊富营养化的有效途径。