青海木里煤田是青海省煤炭资源的集中分布区,位于青藏高原东北部,海拔高,气候寒冷,生态环境极其脆弱。经过多年露天开采活动,造成大量煤矸石山堆积,严重影响区域生态环境安全。近年来,对该地区开展了大量的人工恢复实践,取得了一定生态效益。但是人工建植种、恢复措施等不同,往往造成恢复效果差别很大,有些甚至会导致恢复失败。基于此,亟需通过研究人工建植品种的环境适应性,判断不同恢复措施下的煤矸石山植被及生态系统恢复潜力,对于指导该地区生态恢复实践具有重要意义。本研究选取青海木里煤田江仓矿区、聚乎更矿区煤矸石山作为试验地,研究秋季气温降低（自然降温）对3种人工建植草种抗寒性影响,同时,设置多种人工恢复措施处理,判断不同人工恢复措施及恢复时间下植被和渣山基质恢复效果等,在此基础上,建立煤矸石山人工草地植被和生态系统健康及恢复潜力评价模型,判断不同恢复措施的恢复潜力大小,提出木里地区煤矸石山适宜的生态恢复措施和手段。主要结论包括以下几个方面:1.随着秋季温度的逐步降低,垂穗披碱草（Elymus nutans）、冷地早熟禾（Poa crymophila）、星星草（Puccinellia tenuiflora）3种植物游离脯氨酸、Na⁺、丙二醛含量逐步增加,可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性先增加后下降,过氧化氢酶活性变化规律不一致,K⁺含量逐步下降,Ca²⁺含量无明显变化。3种植物越冬率达到96%以上,均能够安全越冬。3种植物具有不同的生理生化抗寒性机理,抗寒性综合评价结果为:冷地早熟禾>垂穗披碱草>星星草。3种植物土壤种子库密度差异巨大。通过综合比较,更适合低温环境条件下生长的植物为垂穗披碱草、冷地早熟禾。2.覆盖无纺布、喷施水杨酸、覆盖无纺布+喷施水杨酸等抗寒措施并没有造成人工草地群落组成和结构发生变化,各措施之间物种丰富度指数、多样性指数、均匀度指数均没有显著差异（P>0.05）,草地群落相似性程度高。与未采取任何抗寒措施的处理（CK）相比,覆盖无纺布、覆盖无纺布+喷施水杨酸措施均能不同程度上增加植被盖度、密度、高度和地上部分生物量干重,而单纯的喷施水杨酸措施对植被生长发育没有影响。采取春季覆盖无纺布的措施,可以加快植被和生态系统恢复进程。3.未覆土、中覆土（20-25cm）、厚覆土（40-45cm）3种覆盖深层底土措施下人工草地群落物种数4-5种,组成没有发生明显的变化,同时也没有造成群落丰富度、多样性、均匀度的改变（P>0.05）,各覆土样地群落相似程度高。人工植被群落与原始群落物种组成及结构差异巨大。随着土壤厚度的增加,植被盖度、密度、高度、地上部分生物量均显著增加（P<0.05）,40-45cm土壤厚度样地盖度已接近原始群落水平,同时地上生物量显著高于原始群落（P<0.05）。土壤厚度的增加不同程度增加了土壤全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾含量,但是增加幅度不显著（P>0.05）,40-45cm土壤厚度条件显著增加了土壤有机质含量（P<0.05）。40-45cm覆土是煤矸石山土壤复垦的有效措施。相关分析表明,除全钾之外,所有土壤指标与植物生长指标有正相关关系。从提高恢复效率及经济角度考虑,可通过施肥特别是施用有机肥替代覆土,通过植物-土壤相互促进,改善土壤质量,加快煤矸石山生态恢复进程。4.轻施肥、中施肥、重施肥、1年不施肥、6年不施肥等不同施肥水平对植物物种数没有造成影响,施肥量的增加促进了垂穗披碱草的生长繁衍,冷地早熟禾、星星草的重要值占比相应下降。施肥不会引起人工草地群落丰富度的变化,而多年不施肥后群落丰富度指数显著降低（P<0.05）。中施肥措施更有利于植物盖度、密度、高度和地上部分生物量的增加,施肥量太大或者太小均不利于植物生长,不施肥特别是多年不施肥会造成人工草地严重退化。随着施肥量的增加,土壤全氮含量变化不明显,碱解氮、全磷、速效磷均不同程度增加,全钾、速效钾含量变化不明显,土壤有机质先增加后降低,土壤pH逐步下降但下降程度不显著,中度以上施肥水平措施是土壤性质得到改良的有效措施。5.人工建植、人工建植+覆土、人工建植+施肥3种恢复措施均能够形成人工草地群落,但草地群落组成差别较大,植被盖度、高度、密度及地上生物量等植物生长特征差异显著（P<0.05）,3种恢复措施均显著提高了土壤有机质含量（P<0.05）,但与原始群落相比,短期人工恢复对土壤肥力及pH的改善作用依然有限。单纯的人工建植方式不利于高寒矿区生态恢复,采取人工建植+覆土或人工建植+施肥的组合方式,是恢复高寒矿区煤矸石山的有效途径。6.不同恢复时间人工草地群落物种组成差别不大,群落组成简单、物种数低。随着恢复时间的延长,垂穗披碱草、甘肃马先蒿（Pedicularis kansuensis）重要值逐步增加,而冷地早熟禾、星星草重要值逐步减少。恢复时间的延长引起人工草地丰富度指数逐步增加,但是增加程度不显著（P>0.05）,多样性指数以及均匀度指数逐步下降,恢复4年后达显著性水平（P<0.05）。草地总盖度、总密度、平均高度、地上部分生物量变化均不明显,各处理间差异不显著（P>0.05）,短期内人工草地植被生长相对稳定。随着恢复时间的延长,土壤中的全氮含量变化不明显,全磷含量略有增加,全钾含量略有减少,土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量均显著下降（P<0.05）,恢复4年与恢复当年相比分别下降了49.68%、66.07%、18.67%。恢复2年、4年后,土壤有机质增加趋势明显（P<0.05）。土壤pH值随着恢复时间的延长逐步增加,土壤由酸性逐步向中性过度。7.通过回归方程及预测模型判断,随着人工草地演替年限的增加,土壤全氮含量保持不变,全磷含量逐步增加,全钾含量有所下降,土壤有机质含量增加明显,土壤酸碱性质得到改良,土壤碱解氮、速效磷、速效钾等土壤速效养分含量下降明显,人工草地植被盖度、密度、地上部分生物量有下降的潜在风险。对煤矸石山覆土改良土壤并建立人工草地群落后,随着恢复年限的增加,仍需采取施肥及补播等措施,保持土壤营养状况,维持一定程度的覆盖度和群落多样性,以防止人工草地退化。8.通过建立VOR/CVOR模型,对高寒矿区煤矸石山植被和生态系统健康等级及恢复潜力进行评价。在应用该模型过程中,针对煤矸石山生态系统恢复特点,将CVOR模型进行优化设计,提出了OCVOR模型的概念及计算方法。对18种恢复措施进行综合比较发现,施加人工恢复措施后,地上植被能够快速得到恢复,植被生长状况较好,但是在同等恢复条件之下,生态系统健康等级及恢复潜力仍然相对较弱。在人工建植期间或建植后,采取表土覆盖、中度以上施肥方式,植被恢复潜力和生态系统恢复潜力均表现较强,以上方式是木里地区煤矸石山有效的植被和生态系统恢复方式。通过聚类分析得出的结果与18种措施VOR、OCVOR健康等级、恢复潜力5级划分结果一致,聚类分析结果良好,符合实际状况。从减少经济投入的角度考虑,优先采用人工建植+覆盖无纺布+中度以上施肥的恢复措施,同时避免施肥量过大,对植物造成伤害。此外,需适当采取补播的方式增加人工草地盖度和生物多样性。