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京西石灰石采石场废弃地植被恢复效果及其评价研究

石丽丽  
【摘要】:人类对矿产资源的开采不可避免地会对植被和土地产生破坏,由此造成了严重的生态问题,如何进行矿山废弃地生态系统恢复,进而更好地进行生态文明建设,成为当今社会探讨的热点之一。2004年开始在北京市门头沟区妙峰山镇担礼村实施了生态恢复工程,在对其进行地形测量、整地、填客土的基础上,分别种植了火炬(Rhus typhina)、油松(Pinus tabuliformis)、银杏(Ginkgo biloba)、槐树(Sophora japonica)、连翘(Forsythia suspensa)、桃树(Amygdalus persica)、黄栌(Cotinus coggygria)、杜仲(Eucommia ulmoides)、侧柏(Platycladus orientalis)、丁香(Syringa oblata)等树种纯林及侧柏与桧柏(Sabina chinensis)混交林。2012年对不同恢复措施及自然荒坡、破坏后未治理荒坡设置标准地并进行调查,对各标准地的植物群落结构、昆虫群落结构、土壤理化性质、土壤酶及各标准地的生态功能进行了分析,并对各恢复措施标准地的综合生态功能进行了评价。本研究的主要结论如下: (1)树种黄栌林、银杏林、油松林、火炬林以及桃树林对京西石灰石采石场迹地环境的适应性较强。各标准地都有演替更新幼树存在,各造林地群落短期内有可能发展成以造林树种占绝对优势种,伴有少量榆树、臭椿等乡土阔叶树种的群落,种源缺失是影响各标准地林下物种演替的重要因素。银杏林、国槐林、油松林等标准地草本物种丰富度较高,侧柏林物种丰富度较低,和自然荒坡及破坏后荒坡较为相似;丁香林、黄栌林、连翘林林下草本物种多样性指数较大,破坏后荒坡、火炬林、侧柏林等值较小。 (2)在不同标准地的昆虫亚群落中,害虫所占比例较大,天敌也相对丰盛。刺吸类害虫是害虫的主要类群,对害虫的调控捕食性天敌起主要作用。人工恢复植被的标准地中昆虫物种相对较丰富,多样性指数较高,各物种数量分布较分散,没有严重危害的类群,表现较好的生态效应。相关性分析表明草本多样性指数和昆虫丰富度呈显著相关,草本多样性指数和天敌丰富度呈极显著相关,昆虫多样性指数和天敌丰富度呈极显著正相关。 (3)0-20cm厚度土层碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量、蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性普遍较20cm以下土层含量高;不同植被恢复措施标准地土壤碱解氮、速效钾、有机质含量差异相对较大,速效磷含量差异不大。土壤综合肥力指数计算结果表明,土层未受破坏自然荒坡肥力最强,新造林地相差不大且较自然荒坡值低。各标准地0-20cm层土壤蔗糖酶活性差异较20cm以下层大。 (4)植被截留能力最大的是火炬林,其次为杜仲林和连翘林,破坏后荒坡和自然荒坡植被截留能力小。火炬林和连翘林枯落物持水能力较大,侧柏林、侧柏与桧柏混交林、自然荒坡及破坏后荒坡,持水能力较小。自然荒坡的土壤蓄水能力最大,其余标准地土壤蓄水能力相差不大,都处于较低水平。火炬林植被固碳释氧能力最强,自然荒坡和破坏后荒坡最小为零。油松林吸收二氧化硫能力最大,其次依次为杜仲林、国槐林、银杏林,连翘林、桃树林、黄栌林较低。 (5)选取涵养水源、保育土壤、固碳释氧、保育生物多样性、营养物质循环和净化大气环境等6类共18个指标,利用层次分析法和TOPSIS法对各标准地综合生态功能进行分析并排序,两种方法得分值较高的林地都为杜仲林、火炬林、国槐林、银杏林、黄栌林、丁香林和桃树林;侧柏林和破坏后荒坡得分都为最低。利用两种方法评分值进行线性回归,相关系数R2达到0.82,拟合程度比较高。


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