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《北京林业大学》 2009年
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华东地区采石场自然恢复特征及人工生态恢复研究

王琼  
【摘要】: 随着经济的发展和现代化程度的提高,人类对矿产资源的开发利用也与日俱增,开山采石一方面极大地满足了人们物质生产的需求,另一方面造成对景观和自然生态系统的严重破坏,加强对废弃矿区受损生态系统的恢复与重建,已经成为生态学的重要研究课题。 本研究以环境生态学为理论基础,通过实地调查监测,结合盆栽试验及实验室相关指标测定,获得大量的试验数据。研究内容主要包括以下五个方面:①废弃采石场自然生态恢复过程中的土壤特征和植被演变特征:②采石场人工植被恢复的潜力评价;③人工植被恢复区的植被恢复机制及植被恢复过程的生态环境效应;④采石场人工植被恢复植物的筛选及典型乡土植物的抗旱性评价;⑤不同类型采石场废弃地人工植被恢复技术措施。主要研究结论如下: (1)通过对废弃采石场自然生态恢复过程中土壤特征和植被特征研究发现:随着生态恢复的进行,土壤厚度、土壤有机质含量不断增加,土壤粒径、土壤容重、土壤硬度逐渐变小,土壤含水量、土壤速效N、速效P、速效K的含量逐渐增加,土壤理化性状逐渐得到改善。 (2)随着自然恢复年限的增加,物种数由初期的5科9种增至后期17科47种,物种经历了由简单到丰富的变化过程。群落演替顺序为:牛筋草(Herba EleusinesIndicae)+狗尾草(Setaria viridis)+猪毛菜(Salsola collina)群落→狗尾草(Setariaviridis)+画眉草(Eragrostis pilosa)+虎尾草(Chloris virgata)群落→胡枝子(Lespedezabicolor)+狗尾草(Setaria viridis)+虎尾草(Chloris virgata)+商陆(Phytolacca acinosa)群落→荆条(Vitex negundo Linn.var.heterophylla)+白茅(Ipperata cylindrica)+五节芒(Miscanthus floridulu)→荆条(Vitex negundo Linn.var.heterophylla)+杭子梢(Campylotropis macrocarpa)+五节芒(Miscanthus floridulu)群落→荆条(Vitex negundoLinn.var.heterophylla)+杭子梢(Campylotropis macrocarpa)+野桐(Mallotustenuifolius)+五节芒(Miscanthus floridulu)乔灌草混合群落。采用α和β多样性指数对植物群落特征进行分析发现,采石场废弃地植物群落随着废弃年限的增加,物种种类逐渐增加,群落物种组成愈来愈接近周边植物群落。植物群落的总体物种多样性表明随着自然恢复年限的增加,Simpson(D)和Pielou(C)优势度指数呈下降趋势,且优势度指数与恢复年限存在显著的负相关关系,Patrick(Pa)和Margalef(Ma)丰富度指数呈现先增大后减小的规律,而Simpson和Shannon-Wiener多样性指数呈现逐渐增加的趋势。 (3)通过对4种不同立地类型采石场自然生态恢复初期的土壤和植物群落特征研究表明:4种立地类型采石场土壤物理结构和养分状况都极差,但不同类型间又有所差别,泥石堆的生境条件最好,碎石贮运平台最差,土壤是采石废弃地植被自然恢复的主要限制因子。 (4)采用模糊综合评价-灰色关联优势分析法建立了废弃采石场人工植被恢复潜力评价模型。该漠型不仅可以评价废弃采石场植被恢复潜力的等级,而且可以对相同评价等级内的废弃地植被恢复潜力作进一步比较,进而为评价废弃地植被恢复的潜力和难度以及不同废弃地间植被恢复的优先顺序提供决策支持。 (5)人工植被恢复区的环境效应主要表现在,改善了采石场的小气候环境,降低了空气温度和土壤温度,增加了空气相对湿度,改良了土壤的理化性质,土壤容重减小,孔隙度增加,土壤含水量和稳定入渗率也相应的提高。在土壤物理性质改善的同时也显著提高了废弃地的土壤有机质和速效养分的含量。且不同植物配置模式对土壤的理化性质的作用有较大差异。 (6)在现场调查和实地踏勘的基础上,遵循植被种类选择的5个基本原则,初步筛选出了适应采石场生态恢复的草本植物17种,灌木21种,乔木13种,藤本6种。采用隶属函数评价法对5种乡土树种的耐旱性进行了分析评价,结果表明抗旱能力由强到弱依次为荆条马棘盐肤木胡枝子紫穗槐。 (7)根据舟山地区采石场的地形特点,将采石场废弃地划分为6种类型:类型A为坡度大于70°裸岩石壁,类型B为60-70°的裸岩石壁,类型C为坡度40-60°裸岩边坡,类型D为坡度小于40°裸岩边坡,类型E为坡度小于30°土石混合边坡,类型F为贮运平台。并针对不同的类型提出了相应的生态治理措施,在施工工艺上引入多种新材料,应用效果显著。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:Q948

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【参考文献】
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