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露天铝土矿生态恢复过程中生物多样性研究

秦文展  
【摘要】:随着全球资源、环境和人口问题的突出,生物多样性的保护和生物资源的持续利用日益受到国际社会的关注,生物多样性的研究也逐渐成为生态学研究的热点问题之一。露天开采直接大量吞没良田和绿地,破坏农业生态环境,导致废弃地荒漠化和生物多样性减小甚至消失。在喀斯特生态脆弱区,露天采矿对生物多样性的影响尤为严重。论文以平果铝矿资助项目(GX2008CACC02)研究成果为背景,在大量的文献调查和实地调查的基础上,利用生物多样性、生物学、生态恢复、土地复垦、水文学、系统工程、模糊数学等学科理论,借助Matlab7.0软件强大的数据处理功能,从喀斯特露天矿生态复垦立地类型划分入手,首先阐述露天矿生态重建中土壤质量变化,然后从物种、植物群落、景观三个层面对平果铝矿生态恢复过程中生物多样性进行研究,最后对矿区复合生态系统健康进行综合评价。论文的主要研究工作如下: (1)通过喀斯特露天矿土地复垦和生态重建的经验总结,结合生态重建理论和现有研究成果,阐述喀斯特露天矿生态重建技术与生物多样性保护措施。喀斯特露天矿生态重建的关键技术为土地整理、土地改良、供排水和蓄水、边坡防护、边坡治理等技术;提出喀斯特露天矿生物多样性保护的措施主要有基于矿山生命周期的生物多样性保护和一系列的管理措施。 (2)立地类型是植被立地分类系统中的最基本的分类单位,根据不同的立地条件,结合坡向、坡度和土壤(母质)等立地类型划分因子,提出喀斯特露天矿的立地类型可以分为5类,即赤泥阳坡缓坡、矿泥阳坡缓坡、灰渣场阳坡缓坡、土石混合体阳坡缓坡和裸岩及其风化物阳坡陡坡。 (3)土壤质量状况关乎生态系统界面内是否能够维持生产和生物多样性向良性发展,论文利用Fuzzy综合评价法,分析高效复垦示范区的土壤质量,不同高效复垦示范区土壤质量为经济作物甘蔗木薯蔬菜桉树。通过土壤质量指标的测算,在不同立地类型中,土壤质量为赤泥阳坡缓坡土石混合体阳坡缓坡矿泥阳坡缓坡灰渣场阳坡缓坡裸岩及其风化物阳坡陡坡。 (4)生物多样性研究是一个极其复杂的系统工程,由于受时间、技术和设备等条件的制约,相关数据难以采集,论文在研究喀斯特露天矿生态恢复过程中生物多样性时,仅涉及物种多样性、生态系统多样性和景观多样性三个层面。在研究物种多样性和生态系统多样性时,也仅以植物多样性状况作为研究重点,而对遗传、动物和微生物多样性未做研究。 (5)物种多样性是生物多样性的中心,矿区物种多样性综合评价要考虑到很多因素,论文主要从物种多样性指数、生态位、种间联结和演替种组等几个方面分析。利用Gleason指数、Simpson指数和Shannon-Wiener指数等几个指标计算植物物种多样性。通过Levins生态位宽度、Pianka生态位重叠等指数的计算分析研究植物种群之间的功能关系与作用。运用种对间关联x2值并结合物种特性,对不同恢复演替系列中的衰退种、过渡种和进展种进行划分。 (6)植物群落的分类与排序是认识一定区域内植被的重要手段是进行植物群落多样性研究的基础,而群落多样性又是生态系统多样性研究的核心内容。论文根据TWINSPAN对平果铝矿生态恢复过程中植物群落进行划分,利用重要值公式计算不同物种在群落中的重要值,分析植物群落物种分科特征和生活型结构,通过群落相似性系数和群落β多样性的计算,分析植物群落多样性变化特征。 (7)论文利用景观多样性的测度方法分析景观多样性,并对景观动态状况进行模拟和预测。露天铝土矿处于经济不发达的西部地区,土地仍然是当地农民赖以生存的重要资源,复垦后土地利用结构对该地区社会、经济和生态的协调发展具有重要的作用,论文利用土地利用经济生态位模型分析土地利用结构现状。 (8)矿区生态系统是由社会、经济、生态所组成的复合生态系统。矿区的社会和经济状况对生物多样性是否能够得以充分保护和生态系统是否能够向良性方向发展具有重要影响。论文通过生态系统健康综合评价指标体系的构建,分别利用Fuzzy综合评价法、Daniel趋势函数值和分维理论对矿区复合生态系统健康现状、发展趋势和稳定性进行研究,最后对矿区复合生态系统健康状况进行综合评价并作出诊断,为矿区生态恢复和生物多样性保护提供理论与实践基础。


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