【摘 要】
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随着全球经济的快速发展,促使矿产业开采力度不断加大,然而,无序过度开采导致矿区生态系统遭受严重破坏及原生植被遭受到严重破坏,矿区环境问题及其生态恢复研究已受到国内外的广泛关注,矿区植被恢复已成为如今最急需解决的问题。当前矿区植被恢复存在治理技术单一、水资源利用不合理、植被筛选不合理、植被种类单一、治理成本较高等问题。科学合理的开展矿区恢复对于维护矿区生产安全、生态安全、矿工居住安全意义重大。因此在
【基金项目】
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“戈壁荒漠区露天煤矿水土保持与生态建设关键技术研究”的部分研究成果(项目编号:SHJT-17-33),课题主持人:麻浩教授(新疆农业大学);
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随着全球经济的快速发展,促使矿产业开采力度不断加大,然而,无序过度开采导致矿区生态系统遭受严重破坏及原生植被遭受到严重破坏,矿区环境问题及其生态恢复研究已受到国内外的广泛关注,矿区植被恢复已成为如今最急需解决的问题。当前矿区植被恢复存在治理技术单一、水资源利用不合理、植被筛选不合理、植被种类单一、治理成本较高等问题。科学合理的开展矿区恢复对于维护矿区生产安全、生态安全、矿工居住安全意义重大。因此在矿区生态治理中,耐盐植物的合理配植对矿区土壤改良机制研究显得尤为重要。本文以新疆哈密大南湖煤矿修复区为例,选用乔木(沙枣(Elaeagnus angustifolia)、竹柳(Hybrid Willows))、灌木(梭梭(Haloxylon ammodendron)、柽柳(Tamarix ramosissima)、枸杞(Lycium chinensis))、草本(苜蓿(Medicago Sativa)、甘草(Glycyrrhiza uralensis))等三类典型耐盐植物为研究对象,分别在植物生长关键期6月、8月、10月,对分析土壤总盐和盐基离子的动态变化特征、耐盐植物的生长生理响应特征及耐盐植物配植对修复区土壤盐分的改良效应进行分析研究,探究矿区乔-灌-草在矿区恢复的最佳配植模式,以期为煤矿区生态修复提供理论依据和实践指导。本文得到的主要结果如下:(1)与原状土相比,随着灌溉频次增加,修复区裸土土壤p H值呈增加趋势,土壤电导率值呈降低趋势。随着灌溉频次增加土壤总盐含量呈降低趋势,在10月降低幅度最大,分别较前期减少40.71 g/kg。其中,Ca2+含量减少0.33 g/kg,SO42-含量减少0.20 g/kg,Na++K+含量减少42.55 g/kg。在空间范围内随着土壤深度增加土壤总盐含量呈先升高后降低趋势。60-80cm层土壤总盐含量最大,较表层增加116.98 g/kg,Mg2+含量增加0.05 g/kg,Cl-含量增加8.50 g/kg,Na++K+含量增加125.60 g/kg。(2)在修复区植物种植条件下,随着种植时间的延长,2019年各层次土壤总盐含量均高于2020年各土层的总盐含量,在0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm、40-60 cm、60-80 cm各土层总盐含量均减少,分别减少3.76 g/kg、0.96 g/kg、10.41 g/kg、45.38 g/kg、28.67 g/kg,在40-80 cm总盐含量减少最明显。土壤盐基离子含量在两年间含量均减少且差异性显著,Mg2+含量减少0.21 g/kg,Ca2+含量减少0.69 g/kg,Cl-含量减少4.06 g/kg,SO42-含量减少0.80 g/kg,Na+含量减少121.50 g/kg,K+含量减少17.46 g/kg;相比较而言,种植植物对土壤中钾钠离子的控制最为明显。(3)五种植物(梭梭、柽柳、枸杞、竹柳、沙枣)生长概况显示,梭梭的生长速率最好,沙枣最差,生长概况特征为:梭梭>柽柳>枸杞>竹柳>沙枣。种植的乔木中,竹柳相对土壤中的Cl-、Ca2+、Mg2+吸收作用更明显,沙枣对土壤中SO42-、Na+起吸收作用,而K+两者均不吸收。三种灌木在相同种植条件下,梭梭对土壤中盐分更具有吸收作用,柽柳次之,枸杞最弱,但是枸杞对K+的吸收作用优于柽柳。梭梭、柽柳和枸杞中的各盐离子差异性显著。种植的两种草本中,甘草对土壤中盐离子吸收作用更显著,而苜蓿并不会吸收土壤中的盐离子,反而会将体内多余的盐离子释放到土壤中。在甘草和苜蓿中Cl-、SO42-、Ca2+、K+含量差异性显著。(4)两年种植条件下土壤盐分有明显的降低,整体上土壤含盐量由重度盐渍化转为中度盐渍化。植被种植后,土壤中Cl-、Mg2+、Na+含量分别减少48.99 g/kg、4.59 g/kg、251.74 g/kg。在乔木种植条件下,竹柳和沙枣的土壤盐分均显著降低,竹柳的盐分变化显著优于沙枣。种植灌木中,在0-10 cm处土壤盐分差异性不显著,10-20 cm、20-40 cm、40-60 cm、60-80 cm处土壤盐分均减少,且差异性显著。柽柳的盐分变化显著优于枸杞与梭梭。种植草本中,苜蓿土壤盐分在0-10 cm处增加,10-20 cm、20-40 cm处显著性降低且差异性显著;甘草处土壤盐分均显著性降低。综上所述,在试验中,种植的植物均对土壤中的盐分有吸收作用,植物会使土壤中盐分含量减少。在种植的3大类植物中,竹柳、梭梭、柽柳、甘草较为适于种植于哈密大南湖二矿。研究结果表明采用竹柳、梭梭、柽柳、甘草配植在矿区更具有改良效应。
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