【摘 要】
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废弃采石场是一种人类活动扰动较强的退化生态系统类型,在全球采矿区域中广泛分布,其生态恢复受到国内外学者们的持续关注。内蒙古西鄂尔多斯国家级自然保护区位于我国干旱半干旱气候区,降雨少、蒸发强、地表植被稀疏,生态环境恶劣,同时也受矿产资源开采、城市交通和牧场超载等人为活动的影响。因此,在自然环境改变和人为干扰的双重胁迫下,废弃地的植被和土壤退化较严重,恢复难度大,亟需采用科学方法进行生态恢复。了解废弃
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废弃采石场是一种人类活动扰动较强的退化生态系统类型,在全球采矿区域中广泛分布,其生态恢复受到国内外学者们的持续关注。内蒙古西鄂尔多斯国家级自然保护区位于我国干旱半干旱气候区,降雨少、蒸发强、地表植被稀疏,生态环境恶劣,同时也受矿产资源开采、城市交通和牧场超载等人为活动的影响。因此,在自然环境改变和人为干扰的双重胁迫下,废弃地的植被和土壤退化较严重,恢复难度大,亟需采用科学方法进行生态恢复。了解废弃采石场生态系统中植被分布格局和土壤因子之间的关系,探讨废弃地自然恢复的可行性,对该受损生态系统的恢复和重建至关重要。本文以西鄂尔多斯保护区3个自然恢复的废弃采石场为研究对象,将每个采石场根据距废弃地中心由近及远的距离划分为3个距离梯度,以衡量采矿干扰对植物群落的破坏程度。在定量研究距采石场废弃地不同距离梯度下的植物群落特征与土壤理化性质差异的基础上,运用典范对应分析(CCA)从植被-土壤耦合特征的角度探究自然恢复初期植物群落特征与土壤因子的响应机制。主要研究结果为:(1)随着与废弃地中心距离的增大,物种多样性逐渐增加,距废弃地600m处干扰较弱植物群落与对照区具有较高的群落相似性。其中,在废弃地中心区域(0m),仅有强旱生一年生草本植物白茎盐生草(Halogeton arachnoideus)定植;距废弃地中心300 m处,植物种略有增加,主要为藜科和禾本科定植,白茎盐生草仍是群落的先锋物种和优势种,伴生狗尾草(Setaria viridis)、虎尾草(Chloris virgata)和雾冰藜(Bassia dasyphylla)等旱地杂草;距废弃地中心600m处,植物种显著增加,生长型转变,由一年生草本植物群落转向红砂(Reaumuria songarica)、四合木(Tetraena mongolica)和珍珠猪毛菜(Salsola passerina)等旱生灌木为主的多年生草本、灌木群落阶段。(2)随着与废弃地中心距离的增大,土壤质地由中砾石土演变为中砾质砂质壤土,土壤砂粒含量逐渐增多,由19.08%增加到40.14%;石砾含量逐渐降低,由39.40%降低到27.56%;黏粒含量较低且整体无显著变化;废弃地粉粒含量显著低于对照区。废弃地与对照区的土壤p H和表层含水率均无显著差异。同时,随着与废弃地中心距离的增大,土壤全氮(157.1-323.9 mg/kg,对照区379.3mg/kg)、全磷(151.1-348.3 mg/kg,对照区483.3 mg/kg)、全钾(13.3-19.7 g/kg,对照区21.4 g/kg)、速效磷(2.0-4.6 mg/kg,对照区5.4 mg/kg)、速效钾(40.0-114.1 mg/kg,对照区143.5 mg/kg)含量逐渐增加,其中全钾含量空间异质性小,土壤全碳(105.4-22.5 g/kg,对照区17.7 g/kg)含量呈下降趋势。根据土壤养分含量全国统一分级标准,研究区整体土壤肥力为五级水平,养分缺乏。(3)CCA排序结果表明,土壤养分因子中速效钾、全氮、全磷、全碳限制作用较大,土壤粒径因子中砂粒、石砾影响较大。随着与废弃地中心距离的增大,土壤质地逐渐好转,土壤养分含量升高。由物种分布看,白茎盐生草和雾冰藜适宜生长在石砾和全碳含量高的中砾石土(壤质砂土)生境中;红砂、四合木和珍珠猪毛菜等小灌木,生长在养分含量相对较高但整体仍缺乏的砂质壤土生境中;狗尾草、虎尾草、沙蒿等草本植物适应能力强,分布范围广。采石场废弃4年后,开采中心区域及其周边受干扰的植被和土壤均有一定程度的自然恢复,但恢复较缓慢,建议在自然恢复的基础上,加以适度的人工干预。
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