潞安矿区煤矸石山复垦地植被-土壤系统互作关系研究

发布时间：2020-07-14 17:07

【摘要】：煤矸石山的生态修复一直是国内外恢复生态学研究的热点和难点。本研究以山西潞安矿区王庄煤矿和常村煤矿两座煤矸石山复垦地植被-土壤系统为研究对象,选择14个人工植被恢复样地和2个自然恢复样地(对照),通过植物样方调查和土壤样品采集,采用数量生态、土壤生化分析、高通量测序和主成分分析方法,对其植被-土壤系统互作关系进行研究,旨在揭示植被恢复与土壤质量改善之间的协同机制,筛选最佳植被恢复模式,为未来煤矸石山生态恢复提供科学依据。主要研究结论如下:(1)煤矸石山复垦地植物群落处于演替初、中期阶段,土壤水分和坡向是影响其植物群落分布的主导因素潞安矿区煤矸石山复垦地植物共记录97个植物种(表3.1),隶属于33科91属,并以菊科(23种)、禾本科(18种)和豆科(11种)植物为主;TWINSPAN等级分类将两座煤矸石山复垦地48个样方分为9个不同群落(群丛),DCA排序结果很好的反映了植物群落与环境的关系。不同植被恢复模式和坡向是影响煤矸石山复垦地植物群落物种组成和分布的主导因素;13个优势种的种间关系分析表明,各植物群丛内优势种呈正相关关系,关联性强,结构较为稳定,但各群丛之间关联性较弱,该复垦地植物群落处于演替初、中期阶段。(2)植被恢复可有效改善煤矸石山复垦地土壤理化性质和酶活性,但不同植被恢复模式的改善作用差异显著土壤理化性质和酶活性分析表明,植被恢复可以提高土壤理化性质,土壤水分受坡向影响显著,油松(Pinus tabuliformis)在常村矸石山对土壤理化性质有显著改善,种植油松可以提高土壤肥力,而土壤肥力的改善又促进了土壤酶活性的提高,表现为土壤磷元素的提高导致了土壤碱性磷酸酶活性的提高,土壤脲酶和土壤碱解氮显著相关,过氧化氢酶与群丛盖度有明显关系;不同植被配置模式均能不同程度提高土壤酶活性。(3)潞安矿区煤矸石山复垦地典型植被恢复模式的土壤细菌群落组成和多样性差异显著常村煤矸石山复垦地土壤细菌群落共检测到2179个OTU。在门分类学水平上变形菌门为潞安矿区煤矸石山复垦地土壤细菌群落的主要优势种群,作为固氮微生物最多的菌门,为植物和土壤提供大量氮源。与对照相比,植被恢复显著提高了土壤细菌群落的多样性,阴坡土壤细菌群落多样性高于阳坡。(4)潞安矿区煤矸石山复垦地不同植被恢复模式的植被-土壤系统生态恢复质量不同相关分析表明,植被物种多样性与土壤物理性质呈显著正关联(p0.05),与土壤化学性质关系不显著(p0.05)。植被恢复对土壤化学性质具有明显的改良效果,表现为土壤有机质、全氮、碱解氮的提高;还与土壤酶活性呈显著正关联(p0.05)。主成分分析表明,不同植被恢复模式的植被-土壤系统生态恢复质量不同,常村矸石山复垦地植被-土壤系统生态恢复质量整体优于王庄,侧柏+油松-高羊茅+紫花苜蓿群丛(群丛Ⅷ)恢复效果最佳。综上,植被恢复可以显著提高植被物种多样性,进而促进土壤理化性质以及土壤酶活性的提高,其中油松物种对土壤质量的改善效果明显,火炬树的改良效果较差;侧柏+油松-高羊茅+紫花苜蓿恢复效果模式可用于该区及相邻矿区未来煤矸石山生态恢复。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q948.1;X171.4
【图文】：

第二章 研究区概况及实验设计2.1 研究区概况2.1.1 自然地理概况潞安矿区位于山西省长治市襄垣县西南部，太行山中段西侧，沁水煤田边缘东部，地理坐标为东经 112°32′53″-113°16′35″，北纬 35°50′9″-36°33′49″。地跨长治、襄垣、屯留和潞城等市县[63]。矿区总面积约 4015km2，南北长约 67km，东西宽约 60km。潞安矿区包括石圪节、五阳、王庄、漳村和常村 5 个生产矿及许多整合矿，矿区地形地貌四周主要以山地、丘陵为主，而矿区中央以平原和河谷为主，整体地势为东南高西北低。本研究区为 2009 年绿化种植的王庄矿和常村矿煤矸石山复垦地，王庄矿煤矸石山复垦地位于长治市故县西部 309 国道，常村矿煤矸石山复垦地位于长治市屯留县渔泽镇西部 G55 二广高速旁(如图 2.1)。

型植被恢复模式(群丛)的土壤细菌在门、纲、目、科、属、种水titative statistics on the level of phylum, class, order, family, genus anterial community under the five typical revegetation patterns (associa种类数 数量 纲 目 科 属 种 门 纲 目 科 4 70 107 205 339 247 42318 42197 40448 39712 4 74 118 221 357 261 39535 39318 37073 36322 4 72 112 208 326 235 42914 42835 40148 39021 5 76 119 223 352 259 41146 41083 38214 37038 4 73 110 205 311 232 42286 42141 40249 39499 U 数目为群丛Ⅵ和群丛Ⅷ较多，对照群丛Ⅸ最少；物种>群丛Ⅴ>群丛Ⅶ>群丛Ⅸ，整体来看，群丛Ⅸ(对照)在 属和种水平上均显示较低，而其他群丛各水平上整体较高土壤微生物的种类和 OTU 数目；但是从数量上看，群丛该群丛位于阳坡，水分条件相对较差有关。

图 6.2 物种丰度聚类热图Fig. 6.2 Species abundance clustering heatmap多样性是对微生物群落构成进行比较，用于评估微生物群落构成 Beta 多样性，本文采用 PCoA 方法通过降维对土壤细菌群落组行分析，得到 OTU 水平上的 PCoA 图(见图 6.3)。坐标图上距离相似性，距离越近，菌群结果相似性越大；不同颜色和形状表 PC1 方向上样品分离开的解释度为 22.50%，在 PC2 方向上

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 程瑶;;关于矸石山复垦的探讨[J];河北林业科技;2016年04期

2 张燕平,卞正富;煤矸石山复垦整形设计中的几个关键问题[J];能源环境保护;2005年02期

3 房建国;矸石山复垦绿化技术[J];煤矿环境保护;1994年01期

4 张继富;潘满富;落荣才;;煤矸石山复垦种植的研究[J];煤矿环境保护;1993年01期

5 武冬梅,张建红,吕珊兰,赵景逵;山西矿区矸石山复垦种植施肥策略[J];自然资源学报;1998年04期

6 杨主泉;胡振琪;王金叶;陈胜华;;煤矸石山复垦的恢复生态学研究[J];中国水土保持;2007年06期

7 洪坚平，谢英荷，林大仪，赵景逵，金志南;不同复垦措施对矸石山培肥熟化的研究[J];土壤肥料;1996年04期

8 刘强;崔希民;刘文龙;李文杰;刘鹏飞;;三维激光扫描技术在煤矸石山复垦中的应用[J];测绘工程;2015年10期

9 孙朋成;黄占斌;马宁;;生物修复技术在矸石山复垦中的应用[J];西部资源;2012年06期

10 郝志远;李素清;;阳泉矿区煤矸石山复垦地不同植被下草本植物群落生态关系[J];应用与环境生物学报;2018年05期

相关重要报纸文章 前6条

1 王曰文 本报记者　 靳洪才 王红光;阜新矸石山复垦造良田[N];辽宁日报;2006年

2 本报记者 陈永生;企业愿意配合政府搞绿化[N];中国绿色时报;2007年

3 记者 翟相哲;我市两科研项目 通过验收[N];邯郸日报;2011年

4 陶建群　何福平 王志远;“后资源时代”：阜新城市转型辟新路[N];中国矿业报;2009年

5 齐白云 记者 冯建平;科学规划 理顺体制 加快发展[N];阜新日报;2014年

6 王金瑛 市人大常委会原秘书长;为转型振兴贡献力量[N];阜新日报;2015年

相关博士学位论文 前1条

1 董倩;重庆地区矸石山堆积形态及稳定性分析研究[D];重庆大学;2006年

相关硕士学位论文 前3条

1 郝志远;潞安矿区煤矸石山复垦地植被-土壤系统互作关系研究[D];山西大学;2019年

2 张轩;覆土厚度对矸石山复垦区土壤性质的影响研究[D];山西大学;2016年

3 牛桠枫;山西省王庄煤矿矸石山复垦植被恢复模式与矿区居民环境感知研究[D];陕西师范大学;2016年

本文编号：2755250