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《东北林业大学》 2009年
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矸石废弃地生态恢复机制及优化模式研究

王笑峰  
【摘要】: 煤炭是我国最主要的一次性能源,在国民经济发展中具有重要的作用。然而,在煤炭开采、洗选及加工过程中会排出大量煤矸石,堆积形成矸石废弃地。矸石废弃地属于典型的严重受损生态系统,占压大量宝贵的土地资源,造成大气、水体以及土壤质量的下降和污染,引发生态系统的退化,生物多样性的丧失,严重危害煤矿区的生态安全。加强矸石废弃地的生态恢复与重建研究,对改善煤矿区的生态环境,实现矿区生态系统健康与可持续发展,有着重要的实践意义和应用前景。 本研究以位于黑龙江省东北部的我国重要煤炭生产基地,鸡西、鹤岗煤矿矸石废弃地为研究对象,通过实地调查监测、定点观测、田间实验,实验室实验及相关指标测定分析等方法,获得大量翔实的数据,主要致力于以下四个方面的研究:①矸石废弃地自然状态背景值②矸石废弃地生态恢复先锋植物种优选③矸石废弃地基质改良方法④矸石废弃地生态恢复模式优选。主要研究结果是: (1)黑龙江省东北部矸石废弃地由于受种子库缺失及极端自然条件的限制,其植被的自然恢复无论在恢复速度还是恢复程度上,均显著低于全国其它地区同类型矸石废弃地,生态恢复难度相对更大。 (2)鸡西、鹤岗矿区废弃10-15年的矸石废弃地植被自然恢复状态极差,地表只有少量1、2年生草本生长,植被盖度低于17.5%,生物量仅为26.07g/m~2;植被群落组成简单,仅有4科、4属、8种,以菊科植物为主;基质水分严重缺乏,表层风化物自然含水率仅为4.19%;养分贫瘠,含量不均衡,全N、全P、速效N、速效P等养分严重缺乏,全K、速效K含量丰富;重金属污染为轻度污染,Hg是形成污染的主要重金属元素。缺少正常土壤结构、水分状况严重恶化和养分极端贫瘠是矸石山植被恢复的主要限制因子。 (3)家榆、兴凯赤松、樟子松均可在矸石山正常生长,2年存活率分别达到100%、80.44%和73.35%,是矸石山植被恢复的优选乔木树种;生长2年的紫穗槐存活率高达99.7%,株高65.9cm,冠幅65.5cm,单株生物量33.4g,是矸石山植被恢复的优选灌木先锋植物种;草木樨、五叶地锦在矸石山生长良好,是矸石山植被恢复优选草本植物。胡枝子、紫花苜蓿不适合矸石山造林。 (4)河道清淤土和电厂粉煤灰两种固体废弃物作为添加剂与矸石合理配施进行矸石基质改良,可以有效改良土壤质地,明显增强矸石基质的蓄水、持水能力,降低矸石基质的PH值,改善养分缺乏状况,合理调整矸石基质的养分平衡,有效控制重金属污染,对植物的生长有良好的促进作用。此改良方法易于应用,有利于加速植被恢复速度,降低改良成本,是矸石废弃地基质改良的一条有效途径,也是固体废弃物合理再利用的最佳途径之一。穴状客土改良方法综合改良效果不佳,不适合矸石山。 (5)樟子松+赤松+沙棘模式、沙棘纯林模式和落叶松纯林模式是排矸场生态恢复的优选恢复模式。乔木树种(家榆、兴凯赤松或樟子松)+紫穗槐+草木樨+五叶地锦构成的乔、灌、草、藤恢复模式能够较好地适应矸石山的立地条件,快速覆盖地表,有效防止水土流失,是矸石山植被恢复的优选恢复模式。 (6)由于矸石山表层基质水土流失严重,对其下坡位植被存活造成较大影响,因此,矸石山植被恢复工程应优先在中、上坡位开展,待中、上坡位植被恢复到一定程度,水土流失现象得到初步控制后再开展下坡位的植被恢复工作。
【学位授予单位】:东北林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:X171

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