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新疆是我国煤炭资源分布大区,预测储量为2.19×1013吨,居全国之首,是我国重要的能源开发区和战略性能源储备区。新疆境内很多煤田都位于旅游区或牧场附近,开采矿山不仅影响了当地旅游业和牧业的发展,更会造成水源地污染、区域生态环境破坏,煤田废弃地已经成为制约周围环境的可持续发展乃至区域生态安全的重大隐患,有关煤矿废弃地修复问题还面临着严峻的挑战。本研究以新疆天山北坡松树头煤田灭火区为试验区,该地位于旅游区附近,周围为草甸草原,在研究区建立了试验基地。通过不同模式的田间种植试验,对试验前后的土壤、植被等要素的进行分析,确定适合该区种植密度、整地方式和种植方式,并做出相应的生态植被恢复技术规范编制,以保障该区在进行生态修复的同时取得相对较大的生态、社会、经济综合效益,同时,为新疆相似环境下的煤田灭火区提供可参考的最优生态修复与植被重建对策,更为今后其它的煤田灭火区的生态修复提供数据基础和理论支持。研究的主要工作与结论如下:(1)研究区的土壤含水率很低、土壤容重偏大、孔隙度小,pH值呈碱性,各项营养物质含量低,与周围未破坏的样地相比土壤肥力水平低,不适合植被的生长发育和群落的演替,因此进行生态修复活动时必须重点考虑土壤改良工作。对研究区的生态恢复潜力进行多级模糊综合评价,结果表明该地区地形条件对生态恢复工作影响级别为差,气候与土壤因素的影响级别均为较差,在三者条件的共同影响下,研究区的生态恢复潜力小、难度大。(2)密度试验结果表明,种植密度的大小对植被恢复有明显的影响,不同密度梯度对植物的生长状况产生的影响存在差异性。植物数量和含水量随种植密度变化呈现一定规律性,但其它指标规律性不强。选取密度、高度、根长、地上生物量和含水率等植物生长指标对植物恢复状况进行综合评分,确定出最优种植密度为3.5kg/亩。(3)研究中设计了确定整地方式的小区短期恢复试验,鉴于研究区的地形情况,在斜坡上可采用松土后直接播种和植生袋铺设相结合的整地方式,即在缓坡上直接播种、沟壑深水土流失严重处铺设植生袋,以达到较好的植被恢复效果。可根据当地可利用资源数量来选择植生袋种类(A型NH1-BS1-HF3-JG2植生袋、A型NH2-BS1-HF1-JG1植生袋和B型NH3-BS1-HF2-JG3植生袋)。(4)传统单一营养土壤改良方式和多层次营养配比的工程技术方式均对植被恢复和土壤改良均有明显效果。在试验中发现各材料对土壤影响有利有弊,其中,施用羊粪土壤容易板结,秸秆还田对降低土壤容重、增加土壤孔隙率的效果较好,使用化肥可以快速大量提升土壤的营养物质含量,客土覆盖法对恢复物种多样性效果显著。(5)对于以土壤改良为侧重点的区域来说,最优单一营养的改良方式为施用0.60kg磷二胺,还可根据当地资源分布和交通等因素影响,选择4.5kg秸秆还田、5cm客土覆盖或3.0kg秸秆还田,最优多层次营养的土壤改良方式为:NH3-BS3-YF3-HF2-JG2-TR5,即粘合剂(16g/m2)+保水剂(15g/m2)+羊粪(2.0kg/m2)+复合肥(40g/m2)+秸秆(105g/m2)+含腐殖质土壤(4.5cm);NH1-BS4-YF2-HF5-JG5-TR3,即粘合剂(6g/m2)+保水剂(20g/m2)+羊粪(1.5kg/m2)+复合肥(70g/m2)+秸秆(160g/m2)+含腐殖质土壤(2.5cm)。(6)对于以植被恢复为侧重点的区域来说,最优单一营养的种植方式为9.0kg羊粪,其次为3.0kg秸秆还田,最优多层次营养的种植方式依次为NH4-BS4-YF1-HF2-JG2-TR4即粘合剂(21g/m2)+保水剂(20g/m2)+羊粪(1.0kg/m2)+复合肥(40g/m2)+秸秆(105g/m2)+含腐殖质土壤(3.5cm)、NH4-BS3-YF2-HF4-JG4-TR2即粘合剂(21g/m2)+保水剂(15g/m2)+羊粪(1.5kg/m2)+复合肥(60g/m2)+秸秆(140g/m2)+含腐殖质土壤(1.5cm)和NH5-BS5-YF5-HF4-JG4-TR3即粘合剂(26g/m2)+保水剂(25g/m2)+羊粪(3.0kg/m2)+复合肥(60g/m2)+秸秆(120g/m2)+含腐殖质土壤(2.5cm)。(7)通过实地考查,结合样地种植与室内试验研究,并参阅大量文献,提出了新疆煤田灭火区的生态修复与植被重建对策,主要内容包括土地复垦、有害物质降解、土壤肥力提升、植物自然定居与演替、后期管理。编写了适合研究区的煤田植被重建对策与技术规范编制。