安太堡煤矿复垦区刺槐径向生长对气候因子的响应

在全球变暖的背景下,区域干旱化程度加强,严重限制了干旱和半干旱地区树木的生长。安太堡矿区位于农牧交错带,生态环境脆弱,对气候变化敏感。通过树木年代学研究方法,建立了安太堡煤矿复垦区人工刺槐林(Robinia pseudoacacia)的树轮宽度标准年表,树轮气候响应分析发现水分是限制研究区刺槐生长的主要因素,上一年9月至当年8月的水文年降水以及主要生长季(6~8月)的降水对树木的生长有重要的促进作用,但是当年9月降水有限制作用;生长季前冬季(12月、1月)的较高温度也是限制刺槐径向生长的重要因素。

安太堡矿区复垦地不同植被下苔藓植物区系特征

在苔藓植物样方调查、标本采集和种类鉴定基础上,采用物种丰富度指数、相似性系数、植物区系谱比率、主成分分析(PCA)与系统聚类分析的方法,对安太堡矿区复垦地不同植被下苔藓植物区系成分与特征进行研究。结果显示:(1)该矿区复垦地不同植被下苔藓植物共鉴定出7科17属41种,优势科为丛藓科与真藓科,优势属为对齿藓属与真藓属。不同植被下苔藓植物物种组成、区系特征与所在植被类型的关系密切。(2)安太堡矿区复垦地不同植被下苔藓植物区系成分以北温带分布类型为主(占比46.34%),东亚分布类型次之,其区系具有明显的北温带性质兼有东亚色彩。(3)安太堡矿区复垦地与国内其他11个地区苔藓植物区系谱的PCA分析与系统聚类分析表明,安太堡矿区复垦地不同植被下苔藓植物区系成分与白云鄂博稀土矿区的相似度最高,与东灵山的相似度最低。研究表明,随着恢复年限的增长,安太堡矿区复垦地不同植被下苔藓植物所处生境已明显改善,但整体生境仍较干旱,未来应加强安太堡矿区复垦地苔藓植物多样性保护。

基于长时间序列RUE的安太堡煤矿排土场变化遥感监测研究

安太堡煤矿是中国西北地区较大的露天煤矿,其排土场修复模式较为典型。本文基于GEE平台,查明了安太堡煤矿各排土场生长季平均植被降水利用率(rainfall utilization efficiency,RUE),并分析了其在人工管护、自然波动和自然稳定阶段的时空变化规律、变化稳定程度和变化趋势。研究表明:修复全周期中各排土场RUE值总体呈波动增加趋势,且增加趋势区域面积占比均大于87%;RUE变异系数均值均大于0.2,波动程度较大且高波动区域面积占比均大于99%。短阶段中各排土场RUE值逐渐增加,RUE高值范围不断扩大;内排土场、南排土场和西排土场RUE增加趋势区域面积占比、RUE变异系数值、高波动区域面积占比呈先减小后增大变化规律;西扩排土场以上指标一直减小仍需进一步监测。研究区恢复效果明显且证明了RUE应用于排土场修复监测的有效性。

安太堡矿区复垦地植被恢复过程多样性变化

植被生态系统的重建是矿区复垦地恢复的主要环节之一。通过群落调查和实验分析,采用丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数,结合DCCA排序、多元线性回归和相关分析,研究了平朔安太堡矿区复垦地植被恢复过程中多样性的变化。群落多样性分析结果表明:(1)直接种植植被演替后期的植物种大大加速了原始植被演替进程;(2 )多样的人工配置群落比单一的人工配置群落更能促进群落向正向演替的方向发展;(3)能够适应矿区特殊生境的植被配置方式在恢复进程中与自然植被表现出一定的差异,这种差异只持续发生植被恢复的前3a,3a之后群落的演替与自然植被的演替表现出趋同性;(4)森林群落是较灌丛群落更适合安太堡矿区特殊生境的植被配置方式,其中刺槐和油松的混交效果较好。物种多样性的分析表明:(1)多样性偏高的群落与有机质和时间联系较为紧密,而多样性偏低的群落则与锰的联系较为紧密;(2 )制约矿区物种多样性变化的主要因素是土壤水分和演替时间;(3)锌对各多样性指数都有一定的影响(4)有机质、时间与丰富度指数相关显著;(5 )海拔与综合多样性指数相关显著;(6 )铜对均匀度指数的影响较大。方法的比较结果表明:(1)多元线性回归的灵敏度比相关分析高;(2 ) DCCA可以作为对定量分析的补充。

安太堡矿区植被恢复过程主要种生态位梯度变化研究

通过生态位宽度与生态位重叠指数 ,结合 TWINSPAN分类与 DCA排序 ,研究植被恢复过程中优势种生态位的梯度变化 ,以及这些种在不同群落类型中的地位、各群落之间的关系 .结果表明 :TWINSPAN结合 DCA对生态位宽度进行分析 ,可以很好地反应种的生态位梯度和以这些种为优势种的群落的结构梯度和环境梯度 ,同时还可以看出光因子和水分是决定优势种生态位梯度变化的主要因子 .各优势种的生态位在不同群落中又随种类组成的变化而变化 ,这种变化反映了森林群落的植被恢复效果最好 ,灌丛群落植被恢复效果普遍好于草地群落 。

安太堡露天矿植被恢复过程中土壤生态肥力评价

平朔安太堡露天矿位于山西省西北部,地处黄土高原生态脆弱区,采煤造成了土地的严重损毁及植被的无存。自1989年以来,在平朔安太堡露天矿采煤废弃地开展土地复垦与生态重建工作已有20余年,现已形成2000hm2不同复垦模式的人工生态林。对安太堡露天矿复垦地不同植被恢复模式土壤理化性质、酶活性和微生物区系进行分析和土壤生态肥力评价,为人工诱导和支持下的生态脆弱矿区采煤废弃地的生态恢复重建提供类比试验数据。结果表明:不同植被恢复模式中土壤理化性质、酶活性和微生物区系存在明显差异,通过主成分分析对各植被恢复模式的土壤肥力进行了综合评价,油松—刺槐混交林土壤肥力最高,人工植被恢复显著地改善了土壤生态环境,促进了土壤养分的提高。

安太堡矿区人工植被在恢复过程中的生态关系

采用TWINSPAN、DCA和DCCA,从植物种、植物群落与环境因子关系方面对平朔安太堡矿区的人工植被在恢复过程中的生态关系进行了研究.结果表明,将63个样方划分为12个群落类型,反映了植物群落与环境梯度之间的关系,并列举了各群落的特征.DCA排序图明显反映出排序轴的生态意义,随着复垦时间的增加,土壤含水量也不断升高.DCCA排序进一步表明了土壤有机质含量是所有因子中对植物群落发展起决定性作用的主要环境因素.

露天矿大型排土场水蚀特征及其植被控制效果研究——以安太堡露天煤矿南排土场为例

以山西省平朔露天煤矿安太堡矿南排土场1993～2002年径流小区定位观测为基础,对排土场未复垦、复垦种植2年、复垦种植10年等3个阶段产流产沙特征及其植被措施的减流减沙效果进行分析,初步建立了小区暴雨-产流-产沙经验模型,比较了不同植被及其配置模式的减流减沙效果,并提出了适合的植被与改进措施。

安太堡露天矿排土场植被恢复模式与土壤因子相关性研究

在中煤平朔矿区设置4种植被恢复模式的样地,采用样方法调查植物群落特征,并对样地内的土壤因子进行了分析,比较了不同植被恢复模式下植物物种组成与土壤因子的相关关系。结果表明:与复垦初期相比,四种植被恢复模式物种丰富度都明显提高,土壤有机质、全氮和速效钾含量与未进行植被恢复前的原地貌土壤相比都有提高。土壤速效钾、有机质、全氮对沙枣、柠条种群特征的影响较大,影响程度依次为:有机质>速效钾>全氮。

安太堡露天煤矿排土场景观结构及其分形研究

将平朔安太堡露天煤矿复垦区的5个排土场按照植被覆盖和地形划分为8个基本景观类型,包括耕地、草地、草灌混交、灌木混交、乔草混交、乔灌混交、新造复垦地和退化地,总计496个斑块。利用3S技术和分形理论对景观结构进行了分析,并讨论了景观特性及其变化的分形性质。结果表明:分维数的大小反映了景观斑块面积、斑块数量和平均斑块面积等因素的相互作用,反映了排土场内景观斑块的不规则程度和复杂程度;乔灌混交地和灌木混交地保持着较高的分维数,新造复垦地和草地的分维数较低,其它景观类型的分维数则差别不大;植被景观受多种因子的影响,在南排土场、西排土场受地表物质组成和地形的影响为主,其多样性指数较高,在内排土场、西排扩大区受植被类型的影响为主;草灌混交地的景观多样性远高于其它现有的复垦植被区,但其景观优势度则保持在较低水平上。南排、西排及西排扩大区的景观过程以控制水土流失、增加植被覆盖为主,内排则着重发展兼顾经济、生态和社会多种效益的生态农业和高效农业。

平朔安太堡露天矿排土场土壤种子库研究

采用萌发试验法研究了安太堡露天矿排土场土壤种子库特征,结果表明:排土场土壤中有活性种子存在,且以1年生植物为主,可为植被恢复提供物质基础;随着复垦时间的延长,土壤微环境改善,种子库的组成种类增加,数量增多,幼苗生长加快;复垦10年的沙棘、草地、刺槐林地,土壤种子库组成种类较新排土区明显增多,且优势种因复垦模式不同而异;未复垦的空旷区有利于种子传播,但土壤微环境差,不利于种子萌发,幼苗生长较差。

安太堡露天煤矿排土场植被恢复的主要限制因子及对策

论述了安太堡露天煤矿排土场植被恢复的主要限制因子为水分、温度、土体构造不良、容重大、土壤养分贫乏、矸石自燃等不利因素 ,并在分析改善各种不利因素可能性的基础上 ,提出了有效恢复植被的对策 :(1)加强工程措施 ,防治水土流失 ;(2 )引入先锋植物 ;(3)引入乡土植被 ;(4)加强植被管理 ,合理间伐 ;(5 )增加施肥 ,加快土壤熟化。

安太堡露天矿区土地类型变化研究

研究目的:露天矿是一个比较特殊的土地利用研究对象,在矿区土地利用的过程中,矿区的土地生态系统严重受损,为了矿区的生态安全,通过对矿区开采过程中形成的各种土地类型做相关的探讨,以了解矿区土地类型演变的规律。根据土地类型变化规律为矿区土地复垦提供指导性的原则。研究方法:实证分析和文献资料法,同时采用数学计算的方法,计算出土地类型的单一土地利用动态度及土地类型的转移量。研究结果:以山西省平朔安太堡露天矿为例,采用不同的标准划分了不同的土地类型,提出了露天矿不同土地分类标准之间的联系及破坏分类标准下土地类型的动态变化过程,通过土地类型的单一土地利用动态度及转移总量变化矩阵来分析矿区土地类型的数量变化,突出了土地类型之间的时空演变规律并反映了露天矿区土地类型演变迅速、破环剧烈的特点。

安太堡11#煤元素地球化学特征及环境效应

对安太堡露天煤矿太原组 1 1 #煤层样品中 41种元素的进行了测试分析 ,讨论了该煤层中微量元素的富集特征与分布赋存状况以及元素地球化学特征的环境效应 .研究表明 :除 S,U,Se,Br和 Mo明显富集之外 ,其他有害元素的含量较低 ,对环境的危害性较小 ;U,Se和 Mo以及部分硫赋存在硫化物、碳酸盐及黏土矿物中 ,用物理洗选方法可以脱除 ;有机硫所占比例较高 ,难以脱除 ,对环境的危害潜势相对较大 ,但可以考虑化学脱硫、利用过程中脱硫或分层开采的方式来降低硫分对环境的危害程度 .

安太堡露天煤矿复垦土地适宜性评价研究

本文主要对安太堡露天煤矿复垦土地进行适宜性评价研究。包括复垦土地评价单元的划分、评价因素及评价指标体系的选择和确定以及适宜性评价。针对安太堡露天煤矿复垦土地主要建立在人工堆垫地貌上 ,打破了原地貌上的土地单元 ;且地表物质组成为煤层上覆岩土混合物 ,这使得复垦土地的农业利用不仅受到常规因子的制约 ,而且也受到特殊因子如土壤物理因子非均匀沉降和化学因子岩土污染等的影响 ,因而 ,安太堡复垦土地适宜性评价从土地评价单元的划分到评价因子的选择再到评价指标体系的确定都有与常规的适宜性评价差异的地方 ,也是本文探讨的重点 ,最终获得适宜性评价的结论。从而为安太堡露天煤矿复垦土地的合理利用提供科学依据 。

大型排土场“径流分散”水蚀控制模式及其设计探讨——以山西省安太堡大型露天煤矿排土场为例

以安太堡露天煤矿排土场 16年水土保持实践为基础 ,通过调查观测 ,对半干旱黄土区大型排土场水蚀控制进行分析研究。初步提出排土场“径流分散”水蚀控制模式 ,将排土场划分为若干径流分散单元 ,使暴雨径流在各单元间均匀分散 ,避免暴雨径流大量汇集造成的冲蚀和灌缝 ,并在分散单元内实施径流调节和进行合理的植被配置 ,同时在径流关键汇集路径设置排水主渠 ,以抵御特大暴雨对分散单元的破坏。根据排土场径流小区 1993—2 0 0 2年定位观测和试验资料 ,对典型径流分散单元的挡水埂和植被配置进行初步设计。该径流分散模式可操作性强 ,不仅能有效控制半干旱区排土场水蚀 ,而且有利于排土场植被的快速建立和恢复。

露天煤矿复垦土壤重金属污染及生态风险评价--以平朔安太堡露天矿区为例

在平朔安太堡露天煤矿排土场设点对复垦土壤中的Hg、As、Cr、Cd、Pb进行含量分析,并用单因子指数法评价土壤污染程度,用Hakanson生态风险指数法对土壤潜在的生态风险进行评价。结果表明:安太堡露天煤矿排土场局部地区Cd超过GB15618-1995一级标准;从总的污染程度看,各污染物从大到小的顺序为:Cd>As>Pb>Cr>Hg,从总的潜在生态危险程度看,各个点位的风险程度从高到低依次为:二铺>南排1335>西排1475>南排1420>南排南1000 m>西排1460>西排1445。

安太堡露天矿复垦地不同林龄对土壤酶活性和微生物区系的影响

为研究不同植被恢复年限对复垦土壤生物肥力的影响和作用,通过野外调查及采样分析,对安太堡露天煤矿复垦区不同恢复年限下土壤的理化性质、土壤酶活性、土壤微生物数量和多样性进行了研究。结果表明,不同复垦年限的土壤酶活性不同,复垦20 a的土壤酶活性优于复垦15,10 a和对照;不同复垦年限对土壤微生物数量和多样性的影响作用不同,复垦20 a的土壤微生物数量和多样性高于复垦15,10 a和对照。植被恢复可以促进土壤生态肥力提高,改善土壤质量。

露天煤矿复垦地土壤呼吸的日变化研究——以平朔安太堡露天煤矿排土场为例

采用Li-6400便携式光合作用测量系统连接Li-6400-09土壤呼吸室对安太堡露天煤矿排土场土壤呼吸速率进行了测定。结果表明,该地区土壤呼吸日变化比较明显,呈现单峰型曲线,最大值出现在13:00—15:00,与土壤温度最大值同步,稍滞后于空气温度最大值;土壤湿度与土壤呼吸的相关性较差,在一定范围内,土壤呼吸随土壤湿度的升高而升高。

安太堡露天矿区土地景观格局变化及土地复垦的原则

利用地理信息系统软件将矿区各期的土地利用图上的各景观类型进行面积统计,根据各景观类型的面积数据分析露天矿区景观格局的变化,根据景观格局的变化规律为矿区土地复垦提供指导性的原则。采用实证分析法、文献资料法和数学方法,计算出土地景观类型变化的总变化率和年变化及景观类型的转移量。通过对土地景观类型的总变化率和年变化率及景观类型的转移量的研究,反映了露天矿区土地景观类型变化的特点,同时在矿区土地复垦的过程中,应该着眼于技术、规划、资金、管理、生态等方面的综合因素,以利于创建持续性的矿区生态环境。