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。

基于GNSS-R技术的矿区复垦地土壤湿度反演方法研究

全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)技术通常以单卫星单频反射信号为数据源进行土壤湿度反演,但其反演精度有限且易忽略不同卫星双频反射信号之间的差异性与互补性。为进一步提高矿区复垦地土壤湿度的反演精度,以安徽省淮南市潘集矿区东辰生态园为研究区,通过HD-V8接收机与土壤湿度监测系统(HZR80型)采集GPS卫星信号和土壤湿度等数据,利用GNSS-R土壤湿度反演方法处理得到GPS PRN1和PRN22卫星的L1、L2波段反射信号的干涉特征参量(振幅、频率、相位),并将其与土壤湿度实测值进行相关性分析,根据相关性分析结果选择相关性较强的干涉特征参量作为最优反演参数;采用自适应加权算法确定最优加权因子对最优反演参数进行数据融合;再利用PRN1和PRN22卫星L1、L2波段的最优反演参数、最优反演参数的算数平均值及其融合值分别与土壤湿度实测值建立基于单频法、均值法与融合法的土壤湿度反演模型,并验证模型的可靠性。结果表明,干涉特征参量中振幅与土壤湿度实测值的相关性较强,其相关系数的绝对值介于0.556 8~0.748 3,表明选择振幅作为最优反演参数比较合理;相比于单频法与均值法,融合法的土壤湿度反演模型更可靠,其决定系数R2为0.763 8,模型验证R2为0.936 9,均方根误差为1.907 8%,平均绝对误差为1.380 6%,最大相对误差为18.482 8%,表明基于双频数据融合的GNSS-R矿区复垦地土壤湿度反演方法可提高反演精度。

隆化某矿区复垦土地再利用适宜性分析

矿区产业的建设影响了土地的利用和环境的发展,为了提高矿区复垦土地再利用适宜性分析结果的客观性,以隆化某矿区作为研究背景,通过分析矿区复垦土地的实际情况选取评价因子,采用层次分析法计算评价因子权重,再根据评价因子权重构建出完整的适应性分析体系。分析结果表明,该方法从多个维度给出分析结果,能够对矿区复垦土地适宜性进行科学准确的分析,为有效利用矿区复垦地资源提供积极的支持,为环境的可持续发展带来重要作用。

矿区复垦地人工生态系统碳汇能力与生物多样性功能协同效益解析

矿区土地复垦是加快生物多样性恢复,推动矿区转型发展,实现碳源向碳汇转化的必然措施。当前关于复垦地人工生态系统碳汇能力和生物多样性恢复的定量评估以及二者协同增效作用的研究仍较少。以准格尔旗黑岱沟露天矿区的各排土场为研究区域,结合样地调查与遥感数据,计算复垦土地植被与土壤的碳汇量,对不同恢复模式下各区域进行灰色关联分析,评估复垦地人工生态系统生物多样性维护功能与碳汇能力协同效益的规律。研究结果表明:①研究区域生物多样性极重要、高度重要、重要、一般和不重要区域的面积占比分别为2.28%、8.29%、15.67%、25.27%、48.50%。复垦区人工生态系统中,乔木+灌木+草本配级的生物多样性指数高于其他恢复模式,主要位于内排土场、北排土场中部,以及东沿帮排土场中部和南部。人工生态系统有林地的生物多样性维护功能的重要值较高,多数区域位于边坡或平台边缘。②植被碳汇量排名前9位的区域均为乔木+灌木+草本的植被类型,且该种植被恢复模式的平均碳汇量(32.224 g/(m^(2)·a))高于其他植被恢复模式。乔木+草本植被恢复模式的平均土壤碳汇量最高(18.164 g/(m^(2)·a)),其次为乔木+灌木+草本恢复模式(16.909 g/(m^(2)·a))。草本植被恢复模式下(主要位于东排土场和北排土场)的植被碳汇量(5.897 g/(m^(2)·a))和土壤碳汇量(6.237 g/(m^(2)·a))均是所有恢复模式中最低的。复垦地碳汇能力整体上呈现出森林生态系统>农田生态系统>草地生态系统的规律。③植被、土壤碳汇量与生物多样性维护功能评估结果的灰色关联指数分别为0.735和0.710,均显著相关。影响因子分析结果表明,随着物种丰富度指数和多样性指数值的增加,植被碳汇量也逐渐增加;随着海拔的升高和复垦年限的增加,土壤碳汇量呈上升趋势。

有机肥对矿区复垦土壤团聚体活性有机碳含量的影响

土壤团聚体作为土壤最重要的结构单元,储存着土壤中大多数的有机碳,对复垦土壤质量和肥力产生重要影响。为了研究不同有机肥对土壤团聚体活性有机碳的影响,依托山西省孝义市采煤塌陷区定位培肥试验平台,研究施用不同有机肥(鸡粪、猪粪、牛粪)和化肥对复垦土壤团聚体分布、活性有机碳含量的影响。结果表明,施肥处理和复垦年限影响着土壤团聚体的分布,随着复垦年限的增加,施肥处理提高了土壤>2.00 mm和0.25~2.00 mm团聚体数量,显著降低了<0.25 mm团聚体数量(36.34%~76.46%)。施肥处理和复垦年限均影响土壤各粒径团聚体总有机碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳和轻组有机碳含量(<0.25 mm团聚体易氧化有机碳除外),而施肥处理和复垦年限互作仅影响0.25~2.00 mm团聚体总有机碳含量、>2.00 mm和0.25~2.00 mm团聚体微生物量碳及轻组有机碳含量;随着复垦年限的增加,有机肥均显著提高了各粒径团聚体活性有机碳含量,其中猪粪处理更显著,且在0.25~2.00 mm团聚体中活性有机碳含量最高。总之,随着复垦年限的增加,有机肥处理下>0.25 mm团聚体数量增加,并且提高了土壤团聚体活性有机碳含量。

菌剂配施有机肥下植物-土壤-微生物生态化学计量特征及内稳性——以内蒙矿区排土场中药复垦模式为例

生态化学计量学是研究生态系统与多重化学元素平衡的有效方法,明确不同施肥制度对植物—土壤—微生物连续体碳、氮、磷含量及其生态化学计量比的影响,可为揭示生态系统养分循环、实现矿山复垦农业系统元素平衡及可持续发展提供参考依据。以武家塔露天煤矿排土场复垦地为研究对象,设置微生物菌剂配施不同有机肥(A1B0、A2B0、A3B0、A1B1、A2B1、A3B1)6个施肥处理,结合苦参的种植,研究其植物—土壤—微生物碳氮磷特征及内稳性。结果表明:(1)与单施有机肥相比,有机肥配施微生物菌剂对茎叶磷、土壤碳氮磷和微生物量氮影响显著(p<0.05),但对根系养分影响不显著。其中,微生物菌剂与A1有机肥配施下对土壤全磷影响最大,增加90.06%;与A2有机肥配施下,对土壤有机碳和生物量氮影响最大,分别增加104.60%和71.95%;与A3有机肥配施下,对茎叶全磷和土壤全氮影响显著,茎叶全磷减少183.96%,土壤全氮增加29.14%。(2)施肥处理下,相比于茎叶和微生物,苦参根系内稳性较弱,对于外源养分的输入比较敏感。(3)施肥处理下,植物根系养分与土壤及土壤微生物之间相关性较强,因此可通过根系敏感协调各组分的养分平衡,以维持植物体的稳定。研究结果可为矿山复垦农业系统的养分管理提供科学依据和技术支撑。

矿区土壤氮磷形态变化及对复垦措施响应研究进展

氮磷等大量养分是衡量土壤肥力高低的重要指标,矿区由于受到开采和复垦措施的干扰,土壤氮磷养分的变化显著影响其生态系统恢复进程。开展废弃地复垦土壤氮磷养分动态变化研究,对矿区复垦及生态系统恢复具有重要意义。综述了矿区复垦土壤氮磷含量及形态的时空变化特征及其对复垦模式和培肥措施等因素的响应。整体上,矿区土壤总氮、硝态氮、氮磷活性组分含量及总氮储量与复垦年限成正相关,且有明显的表聚特征,但铵态氮和全磷的变化趋势不稳定,总氮固存速率前期增加快速,随后趋于稳定,而施肥有利于氮磷活性组分的增加。随时间推移,复垦土壤质量、结构和功能不断改善。今后应加强组分间循环转化机制及影响因素作用机制的研究,为矿区复垦提供理论依据和技术支持。

矿区土地复垦与土壤修复研究进展

矿山废弃地对生态环境破坏严重,矿区土壤修复是确保生态环境安全和可持续发展的关键.从开采方式、复垦理论、土壤类型、修复技术、生态效益评估方面总结了国内外矿区土地复垦的研究进展,并对我国矿山土地复垦工作进行了展望.结果表明:(1)在矿区土地复垦程中,应关注前期的准备工作与后期生态恢复的最佳结合;实现水土保持和植被恢复治理,对促进矿区土地快速修复起到关键作用.(2)土壤修复措施需要实现进一步创新,要开展多领域、多学科协作发展物理、化学和生物修复方法;加快土壤理化性质的恢复,提高植被覆盖率,改善小气候.(3)需要对矿区进行修复生态效应评价,建立较为一致且完善的质量评价体系,对矿区土地复垦治理方案的建立与实施均有指导作用.

矿区践行生态文明建设高质量发展总体设计及案例

科教融合、产教融合立体化平台已成为推动生态文明建设和高质量发展的重要途径,各地政府出台了一系列支持政策,鼓励企业与高校合作,加强人才培养和科技创新。本文采用文献资料法、案例分析法和比较研究法等,在对国内外科教融合、产教融合实践进行梳理和分析的基础上,以中煤平朔矿区黄土高原矿区土地复垦野外科学观测研究站为基础构建的数据观测-规律发现-技术转让-政策制定一体化产学研协同平台为案例,分析了科教融合、产教融合发展的历程和成效,系统设计了基地在科学研究、教育教学、科学普及和文化建设等功能方面提升的内容和路径,旨在为我国同类企业提质增效、高校复合型人才培养及资源型城市绿色转型提供本土化可借鉴模式。

抚顺西露天矿矿区土壤肥力评价研究

为了明确抚顺西露天矿土壤肥力现状,考虑土壤主要理化性质,选取土壤容重、土壤含水率、土壤孔隙度、土壤机械组成、pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾、有效磷作为土壤肥力评价指标,采用修正的内梅罗指数法对矿区土壤进行综合评价。评价结果表明,北帮滑坡区样地、南帮变形区样地及西帮修复区样地土壤肥力综合指数为0.4~0.6,肥力分级为Ⅲ级,土壤肥力水平表现为一般;东帮采矿区样地土壤肥力综合指数为0.2~0.4,肥力分级为Ⅱ级,土壤肥力水平表现为较贫瘠。土壤肥力大小顺序为北帮滑坡区样地>南帮变形区样地>西帮修复区样地>东帮采矿区样地,可以看出西露天矿东帮土壤肥力较为缺乏,西帮土壤稍缺,北帮和南帮土壤肥力较为丰富。

矿区土地复垦对耕地社会价值的影响研究

矿区耕地的复垦价值和复垦工程可行性关系密切,如果出现问题,极易给复垦工程效率带来严重影响。因此,本文将武安市矿区土地复垦项目作为主要研究对象,通过查询文献分析矿区土地复垦给复垦耕地社会价值带来的影响,结果显示探究复垦耕地价值,可以准确计算出工程可行性。同时,利用条件价值评估法分析矿区土地复垦和耕地社会价值相互联系。

矿区复垦地土壤有机碳分布及与土壤化学特性的关系

本文以黑岱沟露天矿排土场为研究区,对比分析了不同植被类型土壤有机碳含量、土壤有机碳密度的垂直分布及其与土壤化学性质的关系。结果表明：已复垦样地的土壤有机碳含量均在土壤表层0～10cm最高,随着土层深度的增加,有机碳含量呈波动下降趋势;不同植被类型下土壤有机碳含量从高到低依次为柠条林地（2.62g/kg）〉沙棘林地（1.94g/kg）〉胡枝子林地（1.87g/kg）。已复垦样地的土壤有机碳含量及碳密度都远大于对照。总体而言,各样地的土壤有机碳密度的变化规律和有机碳含量的变化规律基本一致。各样地的土壤有机碳含量与全氮含量、速效钾含量呈显著正相关关系;与有效磷呈极显著负相关性;而与碱解氮含量、全磷含量无显著相关性。回归分析表明：各样地所选的化学因子与土壤有机碳之间所建立的线性回归方程精度较好,R2均在83%以上。对与土壤有机碳呈显著相关的化学因子进行拟合,得到最佳拟合方程并进行方差分析,F检测结果达到极显著水平,说明方程模型有显著的统计意义。

菌剂与肥料配施对矿区复垦土壤白三叶草生长的影响

采用盆栽试验研究了矿区复垦土壤菌剂与肥料的不同配施对白三叶草(Trifolium repens Linn)生长的影响。结果表明:双接种VA菌根真菌(Glomus mossea)和根瘤菌(Rhizobium)能显著提高白三叶草根瘤数、根瘤鲜重和固氮酶活性,根瘤数在有机肥双接种与无机肥双接种处理之间差异不显著,而根瘤鲜重和固氮酶活性差异显著;肥料与各菌剂组合处理中,有机肥双接种处理的白三叶草分枝数、干物质重最大;在白三叶草生长40 d和150 d时,双接种处理的叶片数均为各处理中最大值;接种VA菌根真菌、根瘤菌和双接种均可增加白三叶草根系的菌根侵染率和土壤孢子数,总体表现为双接种处理>接种VA菌根真菌>接种根瘤菌,有机肥相应处理>无机肥相应处理>对照;肥料与菌剂的配合施用可有效提高植物对土壤氮、磷、钾养分的吸收。在矿区复垦土壤上有机肥与VA菌根真菌和根瘤菌菌剂配施能显著促进白三叶草的生长,是提高矿区复垦土壤植被恢复中比较适宜的组合方式。

基于支持向量机的矿区复垦农田土壤-小麦镉含量高光谱估算

以徐州柳新矿区复垦农田土壤-小麦为研究对象,采用传统采样检测方法分析土壤-小麦中重金属镉含量,借助ASD FieldSpec 3型便携式高光谱仪测量样品反射光谱,对光谱进行加权移动平滑、一阶微分变换、包络线去除以及倒数的对数变换,据此选择具有显著相关的土壤和小麦镉污染胁迫敏感波段作为相关因子,建立基于支持向量机的矿区复垦农田土壤-小麦镉含量高光谱估测模型.结果表明:以粉煤灰和煤矸石作为充填物料的复垦场地镉含量在土壤环境质量三级标准值之下,但是其上种植的小麦镉含量均超标,受到严重的镉胁迫;建立的模型能够较理想地进行土壤-小麦镉含量估测,土壤的估测模型相关系数为0.947,小麦的估测模型相关系数为0.782.该研究为监测复垦农田土壤及作物重金属污染提供新方法,为保障矿区粮食安全提供技术手段.

矿区复垦土壤的微生物活性变化

在由煤矸石、粉煤灰和污泥构成的矿区复合基质上种植黑麦草进行矿区复垦试验,分析了不同复垦阶段土壤微生物功能多样性和酶活性的差异,以揭示矿区复垦过程中免施肥的可行性。结果表明,矿区复垦土壤微生物功能多样性和酶活性随复垦时间的延长而显著提高。复垦23个月后,矿区复垦土壤的全氮、速效磷和速效钾含量分别比复垦种植前降低72.05%、67.86%和60.19%,蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性增加1.30～7.56倍。Biolog微平板培养测试结果显示,矿区复垦16和23个月的土壤微生物群落AWCD(average well colour devel-opment)值,微生物Shannon多样性指数、Simpson指数、McIntosh指数均显著高于复垦种植前(P<0.05)。微生物多样性相关参数与土壤酶活性及土壤有机质含量之间呈显著正相关(P<0.05或P<0.01),与土壤全氮、速效磷、速效钾含量之间呈显著负相关(P<0.05或P<0.01)。在矿区复垦过程中污泥作为有机添加物有助于促进植物生长和提高微生物活性。

我国南方红壤矿区复垦土壤的微生物生态特征研究Ⅰ.对土壤微生物活性的影响

通过对浙江哩浦铜矿废弃地土壤微生物、土壤酶活性及生化作用强度研究表明 ,与对照土壤相比 ,矿区土壤微生物总数下降 6 8.4 3%～ 80 .32 % ,细菌、放线菌数量减少 ,但真菌变化不明显 ,各主要生理类群硝化细菌、氨化细菌、固氮菌、纤维素分解菌数量均呈下降趋势 ,土壤基础呼吸速率下降 ;土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和脱氢酶酶活性均有不同程度减弱 ;土壤硝化作用、氨化作用、固氮作用和纤维素分解强度降低 ,抑制了矿区土壤C、N的周转速率和能量循环 .

矿区不同复垦措施对土壤碳矿化和酶活性的影响

矿区废弃地生态退化形势严峻,生态修复已成为矿区可持续发展的主要措施,目前关于矿区复垦后土壤碳矿化和酶活性变化的研究较少。以山西省孝义市露天矿区复垦区为研究对象,植被恢复类型包括了百脉根、苜蓿、油松和柳树-圆柏混交林,并对其分别进行不施肥(对照)、无机肥、复合肥和有机肥处理,从而研究植被类型与施肥方式对矿区土壤碳矿化和酶活性的影响。结果表明,乔本比草本恢复类型的土壤有机碳矿化潜势大,不同施肥条件的土壤有机碳矿化潜势和累积量趋势基本为:对照<无机肥<复合肥<有机肥;4种土壤酶活性因植被恢复类型和施肥处理的不同而差异显著,不同土壤酶与降解特性不同的有机碳间相关性有所不同。土壤碳矿化累积量和酶活性均受植被恢复类型、施肥处理及两者交互作用的显著影响,因此对复垦措施敏感的土壤有机碳矿化和酶活性可作为评价复垦措施的指标。

丛枝菌根和根瘤菌双接种对矿区土地复垦的生态效应

通过盆栽试验研究了山西省襄垣县矿区复垦土壤中接种丛枝菌根真菌和根瘤菌对三叶草的生长状况及土壤养分的影响。结果表明,双接种丛枝菌根和根瘤菌能显著提高菌根侵染率和土壤中孢子密度,促进三叶草干物质的积累和对氮、磷元素的吸收,促进三叶草对土壤养分的活化,提高土壤养分利用率,加速矿区生态恢复。

DEM在矿区土地复垦中的应用研究

土地复垦是保证矿区土地资源可持续利用的重要途径之一。但我国的土地复垦工作开展较晚,新技术和新理论研究较少,将DEM(D igital E levation Model)应用于矿区复垦土地中有助于提高决策水平。基于DEM应用于土地复垦,可以方便地分析复垦区土地资源的状况,为合理制定复垦方案提供技术支持。基于DEM建立起复垦后的具有真实感的三维景观模型,通过三维可视化的形式,反映土地复垦前后的景观变化,对评价规划方案、展示规划效果,提高各方面人士的参与复垦的积极性都有重要意义。

矿区生态复垦中表土剥离及其工艺

矿区生态环境恢复的主要途径是土地复垦。而土地复垦中表土的来源与性质将决定复垦土地的生产力和复垦的经济效益。对此 ,通过对土地复垦工艺效果分析 ,表明泥浆泵挖深垫浅复垦工艺不适宜在耕地恢复中应用 ,目前拖式铲运机挖深垫浅工艺比较理想。同时 ,提出“条带复垦表土外移剥离法”、“梯田模式表土剥离法”等生态复垦表土剥离工艺 ,以及生态预复垦的表土剥离工艺。