福建不同類型礦山廢棄地植被的恢復(fù)與重建研究.pdf

1、福建是我國南方重要的礦區(qū)之一，蘊含著豐富的礦產(chǎn)資源。近年來隨著社會經(jīng)濟的快速增長，人類對礦產(chǎn)資源的需求日益增大，對礦產(chǎn)資源的開采量急劇增加，由此形成了不同類型的礦山廢棄地。大量的礦山廢棄地不僅對植被和土地產(chǎn)生破壞，造成了水土流失，而且對生態(tài)環(huán)境造成了極大影響，因此如何進(jìn)行福建礦山廢棄地植被恢復(fù)與重建已成為當(dāng)前環(huán)境科學(xué)界亟需解決的重大課題。 雖然有些學(xué)者對福建礦山廢棄地的生態(tài)恢復(fù)進(jìn)行了一些研究，但由于長期來對礦山廢棄地植被恢復(fù)不重

2、視，目前有關(guān)福建不同類型礦山廢棄地植被恢復(fù)技術(shù)非常缺乏，導(dǎo)致福建礦山廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工作缺乏科學(xué)的理論指導(dǎo)，存在很大的盲目性。有鑒于此，本研究在對福建不同類型礦山廢棄地進(jìn)行全面踏查基礎(chǔ)上，采用野外調(diào)查和室內(nèi)分析相結(jié)合的研究方法，選擇福建省主要礦山廢棄地中的紫金山金銅礦廢棄地、煤礦廢棄地(即煤矸石山)、石灰石礦廢棄地、高嶺土礦廢棄地及稀土礦廢棄地為研究對象，分別對不同類型礦山廢棄地不同恢復(fù)階段的群落覆蓋度、物種多樣性、生物量、土壤水穩(wěn)性團

3、聚體、養(yǎng)分、重金屬及水土流失狀況等進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，分析不同類型礦山廢棄地植被恢復(fù)效果和演替規(guī)律。同時采用灰色關(guān)聯(lián)分析法(GRA)對不同植被恢復(fù)配置模式的恢復(fù)效果進(jìn)行綜合評價，篩選出適宜相應(yīng)礦山廢棄地應(yīng)用的植被恢復(fù)模式，供不同類型礦山廢棄地推廣應(yīng)用。研究結(jié)果可為福建礦山廢棄地的植被恢復(fù)與重建和制定相應(yīng)的恢復(fù)措施提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： 1、紫金山金銅礦廢棄地不同植被恢復(fù)階段的恢復(fù)效果研究表明：在植被恢復(fù)初期，群落覆蓋度變化較

4、大，恢復(fù)5年時達(dá)到93％；隨著恢復(fù)時間的增加，草本層物種多樣性、群落生物量呈上升趨勢；土壤的抗蝕性得到改善，>0.25 mm水穩(wěn)性團聚體含量在恢復(fù)5年時達(dá)62.27％。紫金山金銅礦開采對土壤養(yǎng)分和重金屬含量有較大影響，在植被恢復(fù)前2年，紫金山金銅礦廢棄地土壤養(yǎng)分含量變化不明顯，恢復(fù)5年時土壤養(yǎng)分含量增加，但速效P含量增加較少；隨著恢復(fù)時間的增加，Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni含量均呈不同程度的上升趨勢，而Mn呈下降趨勢，其中，恢復(fù)5

5、年時土壤Cd含量為國家土壤環(huán)境三級標(biāo)準(zhǔn)的2.53倍，Cd污染較為嚴(yán)重；恢復(fù)1年時土壤侵蝕量最大，達(dá)48.4 m3·hm-2，隨著恢復(fù)時間的增加，土壤侵蝕量逐年減小。 2、紫金山金銅礦廢棄地不同植被配置模式的恢復(fù)效果研究表明：在植被恢復(fù)初期，除模式A外其它5種模式群落覆蓋度均達(dá)85％以上，闊葉樹種比針葉樹種更能促進(jìn)草本植物的生長；不同配置模式之間草本層物種多樣性差異并不顯著，本地河灘草皮能明顯提高草本層的物種多樣性；不同配置模式群

6、落生物量最大的為94.83 t·hm-2，最小的為3.27 t·hm-2，種植馬尾松模式能有效提高群落生物量積累；模式B和模式F的土壤結(jié)構(gòu)破壞率分別為12.68％和17.45％，抗蝕性較好；模式D土壤養(yǎng)分含量較高，模式B土壤養(yǎng)分含量較低；不同植被恢復(fù)配置模式之間土壤重金屬存在一定差異；模式A保持水土的效果較差。采用GRA方法對不同植被配置模式的綜合評價結(jié)果為：模式C>模式D>模式F>模式E>模式A>模式B，其中以馬尾松+本地河灘草、楓香

7、+本地河灘草、馬尾松+桉樹+本地河灘草在金銅礦廢棄地植被恢復(fù)初期的效果較好，可作為礦山植被恢復(fù)中進(jìn)行推廣應(yīng)用。 3、煤礦廢棄地不同植被恢復(fù)階段的恢復(fù)效果研究表明：在煤礦廢棄地植被恢復(fù)初期，類蘆能在較短時間迅速覆蓋地表，群落總覆蓋度呈逐漸上升趨勢，恢復(fù)13年時達(dá)80％；在恢復(fù)過程中草本層物種多樣性呈上升趨勢，恢復(fù)13年各層次的物種多樣性與對照林地仍有一定差距，其中喬木層不到對照區(qū)的50％；不同恢復(fù)階段草本層生物量大小排序為5年>1

8、3年>3年>0年；在恢復(fù)過程中煤礦廢棄地土壤全N、水解N、速效P、全K含量呈上升趨勢，但速效P含量較低，速效P和有機質(zhì)含量較低是煤礦廢棄地植被恢復(fù)的主要限制因子。 4、石灰石礦廢棄地不同植被恢復(fù)階段的恢復(fù)效果研究表明：不同恢復(fù)階段石灰石礦廢棄地均無喬灌木覆蓋，只有草本植物覆蓋。群落總覆蓋度呈上升趨勢，恢復(fù)5年時達(dá)80％；草本層物種多樣性變化不顯著，恢復(fù)5年時仍顯著低于未開采對照林地，物種豐富度指數(shù)只有對照林地的50％；恢復(fù)5年時

9、草本層生物量為恢復(fù)3年樣地的2.1倍；水解N、速效P和有機質(zhì)含量低是石灰石礦廢棄地植被恢復(fù)的限制因子。采用類蘆進(jìn)行石灰石礦廢棄地植被恢復(fù)能在不同程度上改善土壤養(yǎng)分狀況，但在恢復(fù)過程中需適當(dāng)施加速效氮肥和磷肥。 5、高嶺土礦廢棄地不同植被恢復(fù)階段的恢復(fù)效果研究表明：在植被恢復(fù)2年后喬木層、草本層的植被覆蓋度均有一定程度的提高，但群落總覆蓋度仍顯著低于未開采對照；雖然高嶺土礦廢棄地喬木層、草本層的多樣性指標(biāo)均有所恢復(fù)，但與未開采對照

10、相比仍有顯著差距；草本層生物量為對照的2.6倍；不同植被恢復(fù)階段土壤養(yǎng)分含量變化不明顯，氮素、磷素和有機質(zhì)缺乏是高嶺土礦廢棄地植被恢復(fù)的限制因子。 6、稀土礦廢棄地不同植被恢復(fù)階段的恢復(fù)效果研究表明：在植被恢復(fù)2年后稀土礦廢棄地植被覆蓋度恢復(fù)不明顯，群落總覆蓋度僅為未開采對照的1/3；雖然稀土礦廢棄地灌木層、草本層的物種多樣性有所提高，但與未開采對照相比仍有顯著差距；稀土礦廢棄地草本層生物量為未開采對照的3.1倍；土壤養(yǎng)分含量變