不同恢復(fù)措施對(duì)高寒礦區(qū)植物群落與土壤養(yǎng)分的影響

中圖分類號(hào)：S812 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0435（2025）04-1218-10

Abstract：To study the efects of different restoration measures on degraded grassand vegetation and soil in a high-altitude mining area，we selected two types of terrain（flat and slope）inanartificial grassland and a natural grasland （NG）in a high-altitude mining area as the research objects.In this study，we compared the diferences in plant community and soil nutrients under three restoration measures of reseeding （R），reseeding and replaced soil（RRS），and reseeding replaced soil and fertilization（RRSF），and clarified the relationship between plant communities and soil nutrients under different restoration measures.The results showed that （1） the vegetation coverage showed a trend of RRS lt; RRSF lt; NG. The aboveground biomass of RRSF was significantly higher than that of RRS，R，and NG （ . The results of paired sample T-test showed significant diferences in plant coverage，average plant height，and aboveground biomass between flat and sloping plots under different treatments （ .The Shannon-Weiner index and Simpson index were highest in RRSF.（2）The soil indicators of RRS were significantly higher than those of RRSF and R among the three measures （ .But the soil total nitrogen（TN），soil organic carbon（SOC） and soil available nitrogen （AN）of natural grassland on flat land were higher than those in artificial grassland.The results of paired sample T-test showed significant differences （ ） in total nitrogen， total phosphorus，alkaline nitrogen， and available phosphorus between flat and sloping lands under diferent treatments.（3） The results showed that plant coverage，mean plant height，and aboveground biomass differed significantly （ ）between the two terrains. TN，total phosphorus （TP），AN，and available phosphorus（AP） differed significantly （ P lt; 0.05）between the two terrains. Therefore，taking into account the characteristics of vegetation and soil， it is better to adopt the restoration measures of supplementary sowing， soil covering，and fertilization.

Key words： Artificial grassland； Alpine mining area； Soil nutrient； Reseeding；Replacing topsoil；Fertilization； Natural grassland

青海木里礦區(qū)是青海省煤炭資源的集中分布區(qū)，以露天開(kāi)采為主，位于青藏高原東北部，海拔高，氣候寒冷，生態(tài)環(huán)境極其脆弱[1-2]。木里煤田的開(kāi)采、礦區(qū)的生產(chǎn)和生活等人類活動(dòng)造成了煤礦區(qū)高寒草甸、大通河水系和多年凍土的大面積破壞，造成了水土流失、生物多樣性喪失等嚴(yán)重問(wèn)題，嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境安全[3-4]。礦區(qū)土壤經(jīng)由漫長(zhǎng)的風(fēng)化侵蝕過(guò)程得以形成，在堆積礦渣和煤矸石后，土壤遭到破壞，其恢復(fù)過(guò)程極其困難，自然恢復(fù)緩慢5，且四季寒冷，氣候條件惡劣，原生植物的生長(zhǎng)受限，影響了礦區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)[6-7]。開(kāi)展礦山植被重建是恢復(fù)生態(tài)的有效措施8?；诖?，亟需通過(guò)人工恢復(fù)措施，進(jìn)行植被恢復(fù)重建[3.9]。

近年來(lái)，木里礦區(qū)開(kāi)展了大量的人工恢復(fù)實(shí)踐，取得了一定生態(tài)效益[10-11]，且人工建植種、恢復(fù)措施等不同，往往形成不同的恢復(fù)效果[12]。研究木里礦區(qū)排土場(chǎng)渣山人工種草發(fā)現(xiàn)，人工種草有效增加了土壤微生物數(shù)量，并對(duì)排土場(chǎng)渣山表層基質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量有影響，改善了植物立地條件[13]。對(duì)不同恢復(fù)措施（覆土、施肥）和生境（陽(yáng)坡、平地和陰坡）的高寒礦區(qū)渣山植被恢復(fù)效果進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，覆土和施有機(jī)肥的措施都提高了植被高度和蓋度，改善了渣山土壤的物理化學(xué)性質(zhì)，為群落恢復(fù)提供基礎(chǔ)[14]。研究高寒礦區(qū)顆粒有機(jī)肥與羊板糞不同梯度配施，找到最佳配施顆粒有機(jī)肥與羊板糞用量，解決恢復(fù)植被退化和土壤肥力下降的問(wèn)題[15]。王佟等[16在高寒礦區(qū)添加羊板糞改良渣土研究發(fā)現(xiàn)其改善了礦區(qū)植被生長(zhǎng)。這些研究表明，在礦區(qū)采取人工恢復(fù)措施，使得植被與土壤質(zhì)量得到了提升[17-19]

采用人工建植、覆土、施肥等多種措施組合，研究木里礦區(qū)退化草地植被和土壤恢復(fù)效果的研究還未見(jiàn)報(bào)道。本文采用3種恢復(fù)措施（補(bǔ)播（Reseeding，R）、補(bǔ)播 + 覆土（Reseedingandreplacedsoil，RRS）、補(bǔ)播 + 覆土十施肥（Reseedingreplacedsoilandfertilization，RRSF）），選擇周邊的天然草地（Naturalgrassland，NG）作為對(duì)照，研究木里礦區(qū)不同恢復(fù)措施對(duì)植被和土壤恢復(fù)效果的影響，以及是否受地形作用產(chǎn)生差異；不同恢復(fù)措施對(duì)高寒礦區(qū)植物群落與土壤養(yǎng)分的影響。旨在通過(guò)綜合比較探討最適宜高寒礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)人工恢復(fù)措施，以期為該地區(qū)生態(tài)修復(fù)實(shí)踐提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

研究區(qū)位于青海省天峻縣木里礦區(qū)（ ，面積約 ，平均海拔 ，年平均氣溫 ，屬于典型的高原山地氣候。生態(tài)環(huán)境十分脆弱，四季不分明，氣候寒冷，晝夜溫差大。礦區(qū)11月至翌年5月以降雪為主，最高氣溫在7月，達(dá) ，最低氣溫在1一2月，達(dá)一 ，年平均降水量 。地表季節(jié)性凍土每年4月份開(kāi)始融化，至9月回凍，最大融化深度小于 。礦區(qū)土壤類型主要以高山草甸土、沼澤草甸土為主，植被有藏嵩草（Koeleriatibetica）、青藏苔草（Carexmoor-croftii）、珠芽蓼（Bistorta viviparaL.）等[21]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇高寒礦區(qū)2種地形（平地和坡地）的人工草地（Artificialgrassland，AG）和天然草地，設(shè)置3種恢復(fù)措施：補(bǔ)播（R）、補(bǔ)播 + 覆土（RRS）、補(bǔ)播 + 覆土十施肥（RRSF）不同恢復(fù)措施的人工草地（如圖1、圖2、表1）。具體恢復(fù)措施設(shè)置方法如下：2014年高寒礦區(qū)開(kāi)展人工復(fù)綠工作，人工種植的草種主要有垂穗披堿草（Elymusnutans），‘青海'冷地早熟禾（Poacrymophila‘Qinghai'），青海'中華羊茅（Fes-tuca.sinensis‘Qinghai'）；播種前首先對(duì)坡體進(jìn)行分級(jí)削坡，對(duì)坡面進(jìn)行平整，合理確定坡面排水溝間隔、寬度、深度等，播種的比例為2：1：1，播種量為 ；利用大型耙機(jī)深翻樣地周邊煤矸石山深層底土，并覆蓋于樣地表層，形成適宜草籽生長(zhǎng)的土壤層，覆土深度 ；施肥時(shí)間為6月，施磷酸二銨 和氯化鉀 。2022年7月初進(jìn)行草地植被調(diào)查、采集土壤樣品在每個(gè)處理中隨機(jī)設(shè)置5個(gè) 樣方，即5次重復(fù)，共40個(gè)樣方。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目和方法

在每個(gè)樣方中分別記錄植被種類，測(cè)定蓋度、高度及地上部分生物量，同時(shí)計(jì)算植物群落結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)。采用直接目測(cè)法測(cè)定植被蓋度（Vegetationcoverage，VC），即樣方內(nèi)垂直投影面積占樣方面積的比值[22]；采用直尺測(cè)定植被高度（Vegetationheight，VH）；采用烘干法測(cè)定地上生物量（Above-ground biomass，AGB）[23]

土壤樣品的采集地點(diǎn)與植物樣品相同，且同時(shí)進(jìn)行。使用直徑 的土鉆取5鉆土，深度 ，并混合均勻。土壤樣品收集完后，放人塑封袋中并做上記號(hào)，帶回實(shí)驗(yàn)室后，立即研磨，并過(guò) 篩處理，分成2份， 冰箱一份，風(fēng)干保存土壤樣品一份。檢測(cè)指標(biāo)包括：土壤全氮（Totalnitrogen，TN）、土壤堿解氮（Availablenitrogen，AN）、土壤全磷（Totalphosphorus，TP）、土壤速效磷（Avail-ablephosphorus，AP）、土壤有機(jī)碳（Soilorganiccarbon，SOC）含量、土壤pH值、土壤含水量（Soilwatercontent，SWC）和容重（Bulkdensity，BD）。土壤理化性質(zhì)測(cè)定參考《土壤農(nóng)化分析》24中的相關(guān)方法，用凱氏法消解、AA3型連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定土壤全氮，用堿解擴(kuò)散法測(cè)定土壤堿解氮，用NaOH熔融-鉬銻抗比色法測(cè)定土壤全磷，用雙酸浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定有效磷（pH值 ，用碳酸氫鈉-鉬銻抗比色法測(cè)定有效磷（pH值 ，用重鉻酸鉀容量法測(cè)定土壤有機(jī)碳，用pH計(jì)測(cè)定土壤pH值。土壤含水量采用烘干法測(cè)定（ 烘干至恒重）。容重采用環(huán)刀法測(cè)定。

1.4計(jì)算公式

樣方植物種群物種重要值計(jì)算公式如下：

式中， 為某一樣方第 i 個(gè)植物種群的重要值； 為某一樣方第 i 個(gè)植物種群的高度， 為某一樣方第 i 個(gè)植物種群的蓋度， % N 為某一樣方內(nèi)的所有植物物種數(shù)，個(gè)。

用Shannon-Wiener指數(shù) （ H ） 計(jì)算草地植物群落物種多樣性指數(shù)，用Simpson指數(shù) （ D ） 計(jì)算草地植物群落物種優(yōu)勢(shì)度指數(shù)[18]。計(jì)算公式如下：

式中， 為物種 i 的相對(duì)重要值， 為調(diào)查樣方中第 i 種物種的重要值； N 表示調(diào)查樣方內(nèi)所有植物種的重要值之和， 門(mén)

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Excel2019對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用SPSS27.0對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)差表示測(cè)定結(jié)果。對(duì)不同恢復(fù)措施之間草地植被特征與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行單因素方差分析（One-wayAnova），并對(duì)平地和坡地的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，對(duì)平地和坡地進(jìn)行成對(duì)樣本T檢驗(yàn)，對(duì)植物特征與土壤性質(zhì)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，顯著性差異水平為0.05，在Origin2022進(jìn)行繪圖。對(duì)植物特征及土壤因素進(jìn)行冗余分析，在Canoco5進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1不同恢復(fù)措施下草地植物群落特征

由表2可知，平地和坡地不同恢復(fù)措施的草地植物群落特征（植被蓋度、平均株高和地上生物量）的差異顯著（ 。三個(gè)措施中，平地RRSF的植被蓋度顯著高于R，RRS（ ，平地RRSF的植被蓋度最高，為 9 0 . 4 % ，其次為RRS，平地NG的植被蓋度顯著高于R，RRS（ ，平地RRSF與NG的植被蓋度差異不顯著。平地人工草地處理的平均株高均顯著高于天然草地 ，平地RRSF的平均株高最大，為 ，其次為RRS。平地的地上生物量表現(xiàn)為 。坡地NG的植被蓋度顯著高于R，RRS，RRSF（ P lt; 0.05）。坡地RRSF的平均株高顯著高于R，RRS，NG（ ，坡地RRSF的平均株高較R，RRS，NG分別增加了 1 5 . 7 % ， 3 . 0 % ， 5 4 . 0 % 。坡地的地上生物量表現(xiàn)為 。平地和坡地的地上生物量均在RRSF最大，分別為：322.40 。平地的植被蓋度和地上生物量在R和RRSF時(shí)極顯著高于坡地。平地的平均株高在RRS時(shí)顯著高于坡地。成對(duì)樣本T檢驗(yàn)的結(jié)果表明：植物蓋度、平均株高、地上生物量在不同處理的平地與坡地之間差異顯著（ 。

由表3可知，平地RRSF顯著提高了Shannon-Weiner指數(shù)，平地RRSF的Simpson指數(shù)最高。此外，坡地NG的Shannon-Weiner指數(shù)最高，平地RRSF的Simpson指數(shù)最高。2種地形（平地和坡地）人工草地的3種恢復(fù)措施中，Shannon-Weiner指數(shù)和Simpson指數(shù)均在RRSF時(shí)最高。平地的Shannon-Weiner指數(shù)在R和RRSF時(shí)顯著高于坡地。坡地的Simpson指數(shù)除在R時(shí)均顯著高于平地。成對(duì)樣本T檢驗(yàn)的結(jié)果表明：Shannon-Weiner指數(shù)和Simpson指數(shù)在不同處理的平地與坡地之間差異顯著（ 。

注：表中數(shù)據(jù)為平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)差，同列不同小寫(xiě)字母表示平地不同恢復(fù)措施的差異顯著性（ ，同列不同大寫(xiě)字母表示坡地不同恢復(fù)措施的差異顯著性 ）。*表示同一恢復(fù)措施下坡地和平地之間差異顯著 1 表示同一恢復(fù)措施下坡地和平地之間差異極顯著（ 。下同

Note：Thedatainthe table arethemean ± standard deviation.The significance of differences in diffrent lowercase letters in the same column representing different restoration measures on flat land（ ？ lt; 0 . 0 5 ）.Thesignificance of differences in different capital letters in thesame column representing different restoration measures on flat land （ ）.*Indicates asignificant differencebetweendownhilland flat land for the same restoration measure （ ）.**Indicates that the difference between downhill and flatland is extremely significant forthe samerestorationmeasure （ ）.The same as below

2.2不同恢復(fù)措施下土壤養(yǎng)分變化特征

由圖3可知，平地的RRS，NG土壤全氮含量顯 著高于R，RRSF（ ？ lt; 0 . 0 5 ） ，平地的RRS，NG土壤 全氮含量差異不顯著，平地的R，RRSF土壤全氮含 量差異不顯著（圖 。平地的RRS土壤全磷含量均 顯著高于R，RRSF，N ，平地RRS土壤 全磷含量比R高 3 3 0 . 5 % （圖 。平地土壤有機(jī)碳 含量在NG最大，為 ，且顯著高于R， RRS，RRSF ，呈現(xiàn) 的趨勢(shì)（圖 。坡地的RRS土壤全氮含量顯著高于 R，RRSF，NG，坡地RRS土壤全氮含量最高，為 ，坡地R土壤全氮含量最低，為1.18 。坡地的RRS土壤全磷含量均顯著高于R， RRSF，NG ，坡地RRS土壤全磷含量比R 高 1 1 4 . 8 % 。坡地土壤有機(jī)碳含量在RRS最大，為 ，且顯著高于R，RRSF，NG呈現(xiàn) NG lt; RRSF lt; RRS的趨勢(shì) 。平地和坡地 的RRS土壤全磷含量均為最大。平地土壤全氮、全 磷和有機(jī)碳含量均在R時(shí)顯著高于坡地。坡地土壤 有機(jī)碳在RRSF時(shí)顯著高于平地 。成對(duì) 樣本T檢驗(yàn)的結(jié)果表明：全氮和全磷在不同處理的 平地與坡地之間差異顯著。 ，土壤有機(jī)碳在 不同處理的平地與坡地之間差異不顯著。

由圖4可知，平地的RRS，NG土壤堿解氮含量顯著高于R，RRSF（ ，平地NG土壤堿解氮含量最高，為 （圖4a）。平地R，RRSF，NG土壤速效磷含量差異不顯著（圖4b）。坡地的RRS土壤堿解氮含量顯著高于R，RRSF，NG ，坡地RRS土壤堿解氮含量最高，為 ，坡地R土壤堿解氮含量最低。坡地R，RRSF土壤速效磷含量差異不顯著，坡地NG土壤速效磷含量最低。平地和坡地的RRS土壤速效磷含量均顯著高于R，RRSF，NG（ 。平地土壤堿解氮含量在R時(shí)顯著高于坡地。坡地土壤速效磷在R時(shí)顯著高于平地 。平地土壤pH值在R，RRS，RRSF的三種措施間差異不顯著，且均顯著高于1 ，平地NG土壤pH值為6.21。坡地土壤 值在R最高，為8.16，并且坡地土壤 值在RRS，RRSF，NG的三種措施間差異不顯著（圖4c）。坡地土壤pH值呈1 RRSF 的趨勢(shì)。成對(duì)樣本T檢驗(yàn)的結(jié)果表明：王壤堿解氮和速效磷在不同處理的平地與坡地之間差異顯著（ ，土壤 值在不同處理的平地與坡地之間差異不顯著。

Fig.3Soilcarbon，nitrogenand phosphorus contentunderdiferentrestoration measures inflatlandand slope land 注：不同小寫(xiě)字母表示平地不同恢復(fù)措施的差異顯著性（ ），不同大寫(xiě)字母表示坡地不同恢復(fù)措施的差異顯著性 ？ lt; 0 . 0 5 ）。*表示同 一恢復(fù)措施下坡地和平地之間差異顯著（ ）， 表示同一恢復(fù)措施下坡地和平地之間差異極顯著（ 。下同 Note：The data in the table are the mean ± standard deviation.Different lowercase letters indicate the significance of diferent restoration measures inflatland（ ？ lt; 0 . 0 5 ）.Different capital letters indicate the significance of different restoration measures on slopes （ ）.*Indicatesasignificantdifference between downhill and flat land for the same restorationmeasure（ ）.**Indicates that thedifference between downhill and flatland is extremely significant for the same restoration measure（ ）.The same as below

2.3植物群落特征與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系

Pearson相關(guān)性分析結(jié)果表明：全氮與全磷、N：P、堿解氮呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.85，0.77，0.96，與 呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為一0.61。全磷與速效磷、堿解氮呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.80、0.78，與 呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為- 0 . 6 5 。土壤有機(jī)碳與全氮、全磷 、堿解氮呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.91，0.65，0.86，0.88。堿解氮與 呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.82。速效磷與Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 - 0 . 7 2 ， - 0 . 6 3 。

pH值與 堿解氮呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為一0.77和一0.63。容重與全磷呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.65。 與堿解氮、總蓋度呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為一0.66和一0.70。N：P與 呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.68。SWC與總蓋度、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.76，0.63，0.64，與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為一0.60。地上生物量與平均株高呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.71。Simpson指數(shù)與Shannon-Wiener指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.81（圖5）。

2.4不同恢復(fù)措施的植物特征受土壤因素影響的冗余分析

為了探究不同恢復(fù)措施的植物特征與土壤因素的關(guān)系，以植物特征為響應(yīng)變量，土壤因素為解釋變量進(jìn)行RDA分析。分析結(jié)果如圖6所示，第一軸（RDA1）和第二軸（RDA2）分別解釋了 4 7 . 8 1 % 和 8 . 3 1 % 的變異（圖6）。物種數(shù)（S）、Shannon-Wiener指數(shù)（H）、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（D）的射線較長(zhǎng)，表明其對(duì)氮磷比的影響較大，相關(guān)性較強(qiáng)。速效磷是影響RDA兩個(gè)主成分軸的最關(guān)鍵因子。物種數(shù)（S）、Shannon-Wiener指數(shù)（H）、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（D）與碳氮比、碳磷比呈負(fù)相關(guān)?？偵w度、地上生物量與全氮、堿解氮、全磷、容重、含水量正相關(guān)，與氮磷比呈負(fù)相關(guān)。平均株高與速效磷、pH值、王壤有機(jī)碳、碳氮比、碳磷比正相關(guān)，與全氮、堿解氮、全磷、容重、含水量、氮磷比負(fù)相關(guān)。

3討論

3.1不同恢復(fù)措施和地形對(duì)草地植物群落的影響礦區(qū)開(kāi)采破壞了原始植物，植物群落通過(guò)自然演替很難恢復(fù)，人工干預(yù)措施可以加快煤矸石山的生態(tài)修復(fù)[25]。選擇人工建植、覆土、施肥等措施研究高寒礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)，比較不同恢復(fù)措施的恢復(fù)效果，在不同地區(qū)因地制宜選用人工恢復(fù)措施，對(duì)于礦區(qū)植被有效恢復(fù)非常重要[26]。研究發(fā)現(xiàn)不同恢復(fù)措施對(duì)植被的地上生物量、植物蓋度、植物株高的影響是不同的，其增加變化的趨勢(shì)也是不同的，選擇有效的人工恢復(fù)手段對(duì)高寒礦山植被恢復(fù)很關(guān)鍵[27-28]。本研究中選擇了補(bǔ)播、補(bǔ)播十覆土、補(bǔ)播 + 覆土 + 施肥這3種恢復(fù)措施，比較不同恢復(fù)措施下的植物群落特征，同時(shí)選擇周邊天然草地作為對(duì)照，研究了平地和坡地植被的地上生物量、植物蓋度、植物株高的變化趨勢(shì)。結(jié)果表明：平地和坡地的植物蓋度和地上生物量呈現(xiàn)補(bǔ)播lt;補(bǔ)播 + 覆土 lt; 補(bǔ)播十覆土十施肥的趨勢(shì)。與天然草地相比，在高寒礦區(qū)煤矸石山上進(jìn)行覆土措施恢復(fù)生態(tài)，覆王創(chuàng)造了土壤環(huán)境，有利于植物的生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)了植物根系的生長(zhǎng)，使得植被能夠獲得的土壤水分和養(yǎng)分更加充足，進(jìn)而加快了植物的生長(zhǎng)發(fā)育。在高寒礦區(qū)煤矸石山上進(jìn)行施肥處理，補(bǔ)充了土壤的營(yíng)養(yǎng)，提高了土壤中的養(yǎng)分含量。高寒礦區(qū)采取補(bǔ)播、覆土、施肥等恢復(fù)措施，及時(shí)進(jìn)行植被恢復(fù)地的種子補(bǔ)播及追肥，更有利于植物的生長(zhǎng)，加快生態(tài)修復(fù)。本研究中，Simpson指數(shù)隨著物種數(shù)的增加而增加。Shannon-Weiner指數(shù)和Simpson指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)時(shí)，植物群落數(shù)量會(huì)增加，群落組成會(huì)趨向多樣化，草地生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界變化的能力會(huì)增強(qiáng)[29]

植物在不同生境下生長(zhǎng)，接收到的光照與熱量不同，這也在一定程度上限制了高寒礦山的植被恢復(fù)[30]。不同地形上植物接收到的光照和熱量不同，光合效率也不同，在個(gè)體生物量上也會(huì)存在差異[31]。高寒礦區(qū)煤矸石山植物立地條件差，受風(fēng)雨侵蝕作用，煤矸石山的坡地上接收到的光輻射不同，溫度和水分條件不同，因而植物生物量存在差異[32]。本研究中，地上生物量呈天然草地lt;補(bǔ)播lt;補(bǔ)播 + 覆土 lt; 補(bǔ)播 + 覆土 + 施肥的趨勢(shì)，且平地的地上生物量、植物蓋度和植物株高比坡地的高，說(shuō)明平地的水熱條件與坡地存在差異，因而在坡地和平地兩種地形中，地上生物量、植物蓋度以及植物株高表現(xiàn)出不同程度地生長(zhǎng)狀態(tài)。

3.2不同恢復(fù)措施對(duì)土壤性質(zhì)的影響

露天開(kāi)采礦山破壞土壤環(huán)境，影響植被生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致了土壤營(yíng)養(yǎng)元素的流失[33]。草地植被生長(zhǎng)過(guò)程中，需要從土壤中吸收速效養(yǎng)分，土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為草地植被生長(zhǎng)的養(yǎng)分，不同地形對(duì)草地植被生長(zhǎng)狀況影響存在差異，因而對(duì)土壤中物質(zhì)循環(huán)的輸送與輸人速率產(chǎn)生不同效果[34-35]。隨著生態(tài)修復(fù)的進(jìn)行，土壤有機(jī)質(zhì)實(shí)現(xiàn)不斷地積累，土壤養(yǎng)分增加[36]。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤指標(biāo)中的土壤全氮、全磷、土壤有機(jī)碳、堿解氮、速效磷均呈現(xiàn)補(bǔ)播lt;補(bǔ)播 + 覆土 + 施肥補(bǔ)播十覆土的趨勢(shì)；在補(bǔ)播措施中，平地和坡地的土壤堿解氮含量和土壤速效磷含量存在差異。覆土提供了植物生長(zhǎng)所需的土壤結(jié)構(gòu)、水分和熱量，進(jìn)而促進(jìn)植物生長(zhǎng)。采用施肥的方式增加煤矸石山土壤中的養(yǎng)分，但肥料中可以提供的營(yíng)養(yǎng)元素是有限的，隨著恢復(fù)年限的增加，使用肥料提供的營(yíng)養(yǎng)元素持續(xù)性不夠長(zhǎng)[14]。研究發(fā)現(xiàn)在礦區(qū)施加氮肥進(jìn)行渣王改良并進(jìn)行人工種草，對(duì)比直接種草的渣山，其草地植被出現(xiàn)退化；每年進(jìn)行追肥的樣地與不進(jìn)行追肥的樣地相比，土壤堿解氮含量和土壤速效磷含量均變高了，草地植被的蓋度和高度也有增加[37]。因此，在高寒礦山的人工恢復(fù)措施中，選擇不同的恢復(fù)措施，并及時(shí)進(jìn)行植被恢復(fù)地的種子補(bǔ)播及追肥，能夠使得土壤理化性質(zhì)逐漸得到改善。

土壤的pH值表示土壤酸堿度的強(qiáng)弱[38]。植被的凋落物質(zhì)量、水分的蒸發(fā)量以及土壤溫度的不同，都會(huì)影響土壤pH值的變化。本研究中，平地pH值在補(bǔ)播、補(bǔ)播 + 覆土、補(bǔ)播 + 覆土 + 施肥的人工草地與天然草地差異顯著，平地的補(bǔ)播、補(bǔ)播十覆土、補(bǔ)播 + 覆土十施肥的土壤pH值均大于天然草地。因?yàn)樵谥脖换謴?fù)過(guò)程中，植物蓋度增大，植株的高度增高，使得裸露地面減少，土壤中水分的蒸發(fā)量減小，土壤的含水量增加，因而土壤的pH值升高[39]。土壤pH值慢慢向中性土壤過(guò)渡的過(guò)程中，促進(jìn)了植物對(duì)養(yǎng)分的吸收，有利于植被的生長(zhǎng)發(fā)育[40]。

3.3不同恢復(fù)措施的植物特征與土壤因素之間的相關(guān)關(guān)系

高寒礦山植被恢復(fù)過(guò)程中，植被生長(zhǎng)與土壤養(yǎng)分息息相關(guān)[41]。氮、磷、鉀是植物生長(zhǎng)必需的大量元素，對(duì)植物正常生長(zhǎng)發(fā)育起重要作用[42]。土壤中的氮素是氮循環(huán)的關(guān)鍵，植被特征與之密切相關(guān)[43]。本研究發(fā)現(xiàn)，采取人工恢復(fù)措施（補(bǔ)播、覆土以及施肥）提高了植被蓋度，并且植物總蓋度與土壤氮磷比、堿解氮、全氮、含水量顯著相關(guān)。劉育紅等[44研究高寒草地植被與土壤養(yǎng)分的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，草地植被生長(zhǎng)與土壤全氮含量密切相關(guān)。對(duì)退化草地進(jìn)行不同水平肥料添加試驗(yàn)，改變了土壤養(yǎng)分含量，并影響植被的高度、蓋度和生物量[45]。研究發(fā)現(xiàn)在高寒露天礦區(qū)采取覆土措施進(jìn)行草地植被恢復(fù)，植被的高度和蓋度與土壤氮、磷含量等存在相關(guān)關(guān)系，并且植被的高度和蓋度與土壤速效氮呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系[46]。研究發(fā)現(xiàn)在煤矸石山上采取覆土、人工建植以及施肥的人工恢復(fù)措施進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，結(jié)果表明植被的高度、蓋度和生物量與土壤氮、磷含量存在相關(guān)關(guān)系，草地植被生長(zhǎng)與土壤全氮兩者間相互促進(jìn)，有利于土攘改良，使得土壤有機(jī)質(zhì)積累，土壤養(yǎng)分呈現(xiàn)增多地趨勢(shì)，促進(jìn)草地植被的生長(zhǎng)[47]。在高寒礦山進(jìn)行植被重建時(shí)，將補(bǔ)播、覆土以及施肥措施相結(jié)合，創(chuàng)造適宜植物生長(zhǎng)的條件，從而實(shí)現(xiàn)高寒礦山煤矸石山植被恢復(fù)，使得礦山生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展。

4結(jié)論

通過(guò)對(duì)高寒礦區(qū)不同恢復(fù)措施下植物群落與土壤養(yǎng)分的研究，發(fā)現(xiàn)不同地形上植被的生長(zhǎng)狀況存在差異，選擇不同的恢復(fù)措施更有利于植被恢復(fù)，不同的恢復(fù)措施中補(bǔ)播十覆土十施肥更有助于高寒礦山煤矸石山的生態(tài)修復(fù)。不同的生境和恢復(fù)措施通過(guò)影響土壤進(jìn)而影響植被恢復(fù)。隨著恢復(fù)年限的增加，補(bǔ)播十覆土與補(bǔ)播十覆土 + 施肥兩個(gè)恢復(fù)措施對(duì)土壤養(yǎng)分及植被特征的影響差異變小，所以應(yīng)進(jìn)一步研究不同施肥強(qiáng)度對(duì)植被恢復(fù)效果的影響。

礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題備受關(guān)注，其綜合治理和生態(tài)修復(fù)工程依照政府出臺(tái)的政策和舉措持續(xù)進(jìn)行，節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本與時(shí)間成本的研究也在進(jìn)行當(dāng)中，采取自然恢復(fù)與人工修復(fù)相結(jié)合的方式，推進(jìn)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)進(jìn)程。

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（責(zé)任編輯劉婷婷）