榆神府采煤塌陷区不同植被恢复方式下土壤与植物演替规律及其耦合关系

发布时间：2020-08-04 21:09

【摘要】：煤炭经井工开采后形成大面积的塌陷区,使得地表生态系统循环受损,而植被恢复是受损生态系统恢复的重要途径。针对目前采煤塌陷地不同植被恢复方式不同年限下动态的土壤-植被协同演替过程及植物群落生态效应评价等方面研究相对较少,本文以榆神府采煤塌陷地人工与自然植被恢复方式下,不同恢复年限(1～15a)植物群落与土壤为研究对象,在阐明土壤理化性质和植物群落特征演替规律的基础上,运用因子分析法对不同植被恢复方式不同年限土壤质量和植物群落优劣进行综合评价,后采用相关性分析和冗余分析对不同植被恢复模式下土壤因子、植物群落之间的关系特征进行研究,最后采用土壤-植物耦合协调度模型判别不同植被恢复模式下植被和土壤构成生态系统的协调性演化特征。结果表明:(1)土壤质量变化表现为,植被恢复初期(1～5a)土壤容重、含水量、有机质、铵态氮、有效磷等指标与未塌陷地相比表现出不同程度的降低,而土壤孔隙度增加;随着恢复年限的增加,各土壤指标总体上呈现出改善的趋势,至恢复15年,自然恢复样地中土壤除铵态氮、有效钾以外基本恢复到未破坏前水平,人工恢复样地除铵态氮以外基本恢复到未破坏前水平;同时人工和自然两种植被恢复过程中,土壤粘粒含量、pH、总氮在整个植被恢复过程中变化不大。通过因子分析法,评价不同年限不同植被恢复方式下土壤质量表明,自然恢复1～5a样地的土壤质量较差,人工恢复11～15a样地的土壤质量较好。(2)植物群落演替表现为,植被恢复初期(1～5a)植物群落指标,与未塌陷地相比表现出不同程度的降低,随着植被恢复时间的增加,植被群落结构不断改善,至植被恢复15年,人工恢复模式下植物群落多样性指数除Pielou指数外与未塌陷区相比已无明显差异;而自然恢复方式下植物群落多样性指数仍未恢复到未塌陷前水平;且在相同的恢复年限下,自然恢复方式下的植物生物量、Margalef指数均低于人工恢复方式。通过因子分析法,评价不同年限不同植被恢复方式下群落结构表明,人工恢复11～15a样地的土壤与植被群落质量较优,而自然恢复1～5a样地的群落结构质量较差。(3)土壤因子和植被群落指标相关性和冗余分析表明,人工与自然恢复样地中水分、孔隙度、容重等土壤因子是影响植被群落特征的主要因子。植被恢复初期(1～5a),人工植被恢复样地中对植物群落特征影响较大的为土壤氮,而自然恢复样地中土壤孔隙度、pH对植被群落影响较大;随着恢复年限的增加,植物群落与土壤因子相关性逐渐增加,其中土壤水分、容重、孔隙度对人工和自然恢复方式下的植物群落特征均影响较大,而土壤因子有机质、铵态氮、有效钾仅对人工的物群落结构影响较大。(4)研究区不同植被恢复模式下土壤与植被耦合性,除了人工恢复11～15a样地表现为良好协调发展类植被土壤同步型外，其余各个恢复样地均处于过度发展类及失调衰退类型。其中，人工恢复1～5a样地表现为勉强协调发展类植被土壤同步型,自然恢复1～5a样地表现为轻度失调衰退类植被土壤共损型,人工恢复6～10a样地表现为初级协调发展类植被滞后型，自然恢复6～10a样地表现为濒临失调衰退类植被损益型,自然恢复11～15a样地衣现为初级协调发展类植被土壤同步型。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q948
【图文】：

技术路线图

2 研究区概况2 研究区概况 自然地理概况榆神府矿区位于鄂尔多斯煤盆地中部(E109.13°～110.67°，N38.50°～39.47°) 84 km，南北长约 85 km，面积 71397 km2，隶属陕西省榆林、神木、府谷 3 2-1 所示。榆神矿区地处黄土高原和毛乌素沙漠的过渡地带，区年内气候变化少雨，自然灾害频繁发生。多年平均气温为 8.4℃，最高温度 38.9℃，最.9℃；年平均降水量为 436 mm，年内分配不均匀，其中在 6～9 月份雨季，占 70%～80%；年最大和最小降水量相差巨大，与降水相反，区内的蒸发量很降水量的 4～10 倍。区内大风频繁，最大风速 25 m·s-1，风向以西北风和偏年均大风日为 42.2 d，沙尘天气 10.7 d。

西安科技大学硕士学位论文3 研究方法地选择查阅大量的文献资料，结合卫星解释，经过实地走访，最终确定榆貌条件下麻黄梁矿区、榆树湾矿区、红柳林矿区、凉水井矿区、柠区以及各矿区中未塌陷地作为研究对象，每个样地分析研究区内土群落的变化。6 个矿区的相对位置如图 3-1 所示。结合卫星遥感解选取塌陷区自然与人工恢复 1～15 年样地，每个年限每种自然和人择至少 3 块下垫面状况类似的植物群落作为研究样地，同时选择邻动的未塌陷地作为空白对照。

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 马雄德;范立民;张晓团;向茂西;刘海南;张云峰;;陕西省榆林市榆神府矿区土地荒漠化及其景观格局动态变化[J];灾害学;2015年04期

2 于文婧;孙丹峰;曲葳;;基于冗余分析的宁夏平罗耕地土壤盐渍化特征研究[J];中国农业大学学报;2015年05期

3 李清雪;贾志清;;高寒沙地不同植被恢复类型土壤肥力质量差异及评价[J];土壤通报;2015年05期

4 杨承伶;梁宏温;潘丽琴;莫剑锋;;凤山县石漠化不同植被恢复模式生态效应[J];广西林业科学;2014年04期

5 布仁图雅;姜慧敏;;三种重要值计算方法的比较分析[J];环境与发展;2014年06期

6 张红娟;张朝阳;强磊;;柠条锦鸡儿根瘤菌及其共生固氮基因多样性[J];西北农业学报;2014年10期

7 胡振琪;龙精华;王新静;;论煤矿区生态环境的自修复、自然修复和人工修复[J];煤炭学报;2014年08期

8 张俊芳;;基于过程控制的矿山土地复垦工程技术体系构建[J];安徽农业科学;2014年25期

9 雷少刚;卞正富;;西部干旱区煤炭开采环境影响研究[J];生态学报;2014年11期

10 李强;周道玮;宋彦涛;;松嫩草地两种广布豆科植物分布特征及其与土壤因子关系[J];草业学报;2014年01期

相关博士学位论文 前4条

1 汪芳甜;北方农牧交错带退耕还林生态效应评价[D];中国农业大学;2018年

2 张永旺;黄土丘陵区不同恢复植被下土壤蓄持水分能力及其调控[D];中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心;2017年

3 杜华栋;黄土丘陵沟壑区优势植物对不同侵蚀环境的适应研究[D];中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心）;2013年

4 张建彪;煤矸石山生态重建中的植被演替及其与土壤因子的相互作用[D];山西大学;2011年

相关硕士学位论文 前6条

1 郭伟;晋北风沙区不同植被恢复模式生态效应研究[D];山西大学;2018年

2 陈文思;陕西黄土区自然恢复植物群落的结构及多样性特征[D];北京林业大学;2016年

3 陈晶;干旱风沙区不同植被恢复模式生态效应研究[D];宁夏大学;2015年

4 贾晓妮;云雾山25年本氏针茅草地群落特征及演替的研究[D];中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心）;2008年

5 杨琼博;pH值和化合态氮对紫花苜蓿结瘤和固氮效果的影响[D];东北农业大学;2007年

6 吕晶洁;采煤塌陷对沙丘土壤水分动态的影响研究[D];内蒙古农业大学;2006年

本文编号：2781083