陕北平矿与脆弱生态复合区生态恢复与环境质量评价

发布时间：2016-12-13 23:01

  本文关键词：陕北平矿与脆弱生态复合区生态恢复与环境质量评价，，由笔耕文化传播整理发布。

《西北农林科技大学》 2015年

陕北平矿与脆弱生态复合区生态恢复与环境质量评价

付标  

【摘要】：强烈人为活动与脆弱生态复合区域的生态与环境问题正逐步成为全球关注的焦点。陕北采矿与脆弱生态复合区既是我国荒漠化最为严重的地区,又是我国新型的能源矿产基地,经过几代人的植被恢复与重建工作,土地荒漠化的发展趋势有所减弱,土壤质量具有一定提高。但在一些长期的植被重建区域所取得的效果并不理想,使我们必须重新思考入选选择科学的植被重建模式。本研究以陕北采矿与脆弱生态复合区为研究区域,以对区域生态环境及经济发展影响最为强烈的荒漠化土壤和工矿企业高污染风险区农田为采样区域,以各种植被恢复模式下荒漠化土壤及工矿企业高污染风险区土壤为研究对象,运用野外调查采样与室内测试分析相结合等方法,对严重退化的脆弱生态区在植被重建过程中的土壤环境质量响应特征和高污染风险区土壤重金属积累特征进行研究,并对荒漠化植被恢复的土壤质量效益进行评价,取得的主要结果如下:(1)乔、灌、草三种不同植被类型经过30年左右的发育,明显改善土壤物理性质,降低容重,提高总孔隙度,使土壤颗粒向细化发展;提高土壤的养分含量,降低p H值,CEC有显著提高;提高土壤有机碳、活性有机碳和非活性有机碳的含量。不同植被类型对土壤的改良作用差异显著,灌木林地的沙柳、紫穗槐和柠条土壤有机碳总量、活性有机碳、非活性有机碳及ROC/TOC增加幅度最高。ROC/TOC可以作为衡量退化生态系统植被恢复效益的评价指标。(2)植被恢复模式是影响土壤质量的重要因素,不同恢复模式下土壤质量差异明显。土壤容重、孔隙度、有机质、CEC及养分含量均表现出灌木林地高于乔木林地,土壤质量高低顺序为纯灌木林地灌木混交林地乔灌镶嵌地乔木混交林地纯乔木林地。(3)以0年为界,在前30年,随着植被恢复年限的增加,土壤容重降低、总孔隙度增加,土壤颗粒组成呈现细化的趋势;土壤CEC及其他养分含量呈现增加趋势。30年以后,土壤容重有所增加,土壤有机质、CEC及养分等出现降低的趋势,原因在于随着植被恢复,灌木林向乔木林演替,致使地表土壤干燥化,植被退化,使得已被固定的沙地重新活动,土壤性质变劣。(4)经过15年的植被恢复,未封育自然恢复、封育自然恢复、未封育人工恢复和封育人工恢复4种管理方式均可不同程度的改善土壤及植被性质,地表植被高度、盖度和生物量分别提高0.12-1.03 m,12.70-53.18%和7.27-29.08 g·m-2,土壤容重降低0.12-0.27 g·cm-3,总孔隙度提高6.80-17.01%,有机质、阳离子交换量、全氮及速效养分含量也显著提高。封育管理的效果优于未封育方式,人工植被恢复优于自然植被恢复,采取封育与人工植被恢复相结合的管理方式,植被与土壤形成了相互影响的协调关系。(5)运用主成分分析对评价指标进行筛选,选择土壤有机质、速效磷、易氧化碳、容重、粘粒和碱解氮6个指标作为植被恢复土壤质量评价的最小数据集,运用因子分析法计算各指标的权重,建立土壤质量效益评价的模型:IQI=Σ(Wi(Ii-I0))?100,运用该模型对植被恢复30年的10种植被类型下土壤质量效益进行了评价。(6)煤炭开采对矿区耕地土壤中重金属富集和污染有显著贡献,除Zn外,重金属元素表层含量高于下层10-50%,形成了明显的地球化学垒,表层各重金属的富集系数在1.7-3.3之间,重金属含量高出土壤环境背景值,但低于国家土壤环境质量二级标准,土壤尚属清洁。部分重金属元素的积累量已经接近轻度污染,应引起高度重视。(7)化工企业污水排放导致了周围农田土壤中Cd和Cu的聚集,其中Cd的积累量超过国家土壤环境二级标准,单因子污染指数1.21,属轻度污染,4种重金属综合污染指数为0.74,属警戒线等级。所有重金属元素主要聚集在土壤表层0-10 cm范围内,Cu、Zn和Cd的强烈聚集区在排污口附近100m范围内,Pb集中在200m范围内,随着距企业距离的增加重金属含量呈降低趋势。玉米籽粒中Cu、Pb和Cd的平均含量分别为4.74 mg/kg、0.129 mg/kg和0.036 mg/kg,明显高于无污染区;重金属单因子污染指数均小于1,综合污染指数0.53,属安全清洁等级。

【关键词】：
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X171.4;X82
【目录】：

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