长期以来矿产资源的开采和工程建设产生了大量高陡裸露边坡,导致了原有植被破环和土地损毁,极易造成滑坡、泥石流等地质灾害,同时也会引起水土流失、土壤侵蚀、生态系统稳定性降低等问题。边坡生态工程技术是目前被广泛应用来治理各种复杂类型的裸露边坡,实现了边坡防护、植被重建、水土保持以及生态系统可持续发展的综合效益。然而,在山西省矿山边坡生态治理过程中,由于年均降水少,水资源短缺,黄土结构疏松、湿陷性强等环境条件的限制,利用客土喷播技术恢复的边坡存在植被退化,群落物种单一,人工土壤垮落,铁丝网暴露与断裂等问题,而且具有相同施工年限及环境条件的不同类型的边坡之间生态恢复效果存在明显差异。因此,边坡类型的不同是否会对边坡的植被恢复及稳定性产生影响是非常值得关注的问题。为此,本文通过野外调查与原位测试和室内试验测定相结合,探究了不同类型工程边坡的生态恢复5年后的工程概况、植被演替特征、人工土壤特性以及根系力学锚固特征(抗拔力和抗剪强度)。本研究可为山西省矿山裸露边坡的生态恢复工程技术有效应用和矿山退化生态系统的修复提供技术参考和科学依据。本文的主要研究结果和结论如下:1.工程边坡的植被恢复特征边坡植被类型为草本群落,铁杆蒿为坡面植物群落的优势种。不同类型工程边坡植被盖度的趋势为:岩质边坡<土质边坡<混合边坡;地上生物量的趋势为:岩质边坡<混合边坡<土质边坡。Margalef指数和Shannon–Wiener指数的趋势均为:土质边坡<岩质边坡<混合边坡。Simpson指数趋势为:岩质边坡>混合边坡>土质边坡。2.工程边坡的人工土壤特征不同工程边坡的人工土壤的容重和总孔隙度结果表明,岩质边坡土壤容重小、孔隙度大。不同工程边坡的人工土壤水分指标显示,人工土壤在未降雨即自然状况下的土壤含水量为5%左右。不同类型工程边坡人工土壤养分含量整体上明显大于未进行恢复的裸土边坡(OS)。通过两因素方差分析,本研究中坡位对人工土壤养分的分布不存在显著影响(P>0.05),植被覆盖对养分的分布有显著影响(P<0.05),另外土壤p H未受到坡位的显著影响(P>0.05),但边坡类型和植被与边坡类型的交互作用对土壤p H均有显著影响(P<0.05)。不同养分指标在坡面分布特征存在差异,速效磷的变异程度最大(110%),为强变异;岩质边坡的坡面养分的变异程度与土质边坡和混合边坡相比更高。3.根系力学锚固特征与工程边坡稳定性植株抗拔力和根土复合体抗剪强度是评价植被对边坡稳定的加固作用的重要指标,对于研究根系固坡力学效应和边坡稳定性具有重要的指示意义。本研究对边坡代表性优势植物铁杆蒿进行野外原位拉拔试验,结果显示,岩质边坡的植物抗拔力小于土质边坡和混合边坡,而土质边坡与混合边坡的植物抗拔力差异不大,且抗拔力的大小与植物植株的根系生物量显著正相关(P<0.05)。通过对岩质边坡不同含水量梯度根土复合体和无根素土的直剪试验,发现由于根系存在,人工土壤抗剪强度增加,粘聚力C提高而内摩角φ呈减小趋势。试样的抗剪强度随着垂直压力的增加而增大,粘聚力C增加而内摩角φ减小。本研究试样的抗剪强度随含水量梯度的增加而降低,且降低幅度呈减小趋势,内摩角的变化趋势不一致。不同类型边坡根土复合体在含水量20%时的粘聚力大小趋势为:土质边坡<岩质边坡<混合边坡,这表明在降雨条件下,土质边坡的稳定性相对低,这结果与边坡工程概况调查时土质边坡的人工土壤层出现整片垮塌的现象相符合。综上所述,在环境条件相似的不同类型工程边坡间的生态恢复特征及根系力学锚固特征具有明显的差异。工程边坡的坡面植被主要形成以乡土植物铁杆蒿为优势种的草本群落,且不同类型工程边坡的物种多样性及地上生物量存在差别;岩质边坡人工土壤结构疏松、持水性差;土壤养分分布受坡面植被覆盖的影响,而坡位不对人工土壤养分产生影响。坡面优势种植物根系力学锚固特征结果显示,岩质边坡优势种植株根系抗拔力小于土质和混合边坡;土质边坡的根土复合体抗剪强度指标粘聚力要明显小于岩质边坡和混合边坡。基于我们对工程边坡的工程概况的调研,我们的研究结果表明,工程边坡的类型可能会通过坡体组分不同造成的立地生境的差异,进而影响工程边坡的生态恢复特征及稳定性。