張 琳,陸兆華,2,*,唐思易,張 萌,張潤(rùn)廷,黃玉凱,尚 志

1 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究所,北京 100083 2 濱州學(xué)院 山東省黃河三角洲生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,濱州 256603 3 神華寶日希勒能源有限公司,呼倫貝爾 021025 4 神華北電勝利能源有限公司,錫林浩特 026000

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,露天煤礦的采礦規(guī)模正逐年增加,在滿(mǎn)足我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要的同時(shí),對(duì)地區(qū)原有的自然生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的破壞[1]。煤礦開(kāi)采產(chǎn)生的損毀土地主要為露天礦排土場(chǎng),由采礦廢棄物等大量廢土、廢渣堆積而成的排土場(chǎng)侵占了露天煤礦用地的一半以上,不僅嚴(yán)重破壞了原有的自然景觀,對(duì)土壤、地下水、大氣及生物群落也造成嚴(yán)重?fù)p害[2],同時(shí)由于排土場(chǎng)邊坡結(jié)構(gòu)松散、植被覆蓋率低、水土流失嚴(yán)重,也極易發(fā)生地表塌陷、邊坡滑移等地質(zhì)災(zāi)害[3],因此對(duì)露天礦排土場(chǎng)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)已迫在眉睫。植被的恢復(fù)與重建一直是礦區(qū)排土場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)的重要手段之一[4],不僅可以改善土壤結(jié)構(gòu),提升土壤肥力,同時(shí)對(duì)重金屬也起到一定去除作用[2],從而促進(jìn)植物群落回到穩(wěn)定狀態(tài)。目前,對(duì)于礦區(qū)植被恢復(fù)的研究大多集中在植被恢復(fù)技術(shù)的提升[5- 6]、植被及土壤恢復(fù)效果[7]、植被對(duì)土壤的改良效果[8]及植被配置模式[9]等,但是在長(zhǎng)時(shí)間序列上,有關(guān)植物群落結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性變化的研究卻較為少見(jiàn)。

群落的穩(wěn)定性是衡量一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外界的抗干擾能力和受到干擾后回到穩(wěn)定狀態(tài)的恢復(fù)能力,是保證生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的重要指標(biāo)。研究植物群落穩(wěn)定性可以較為直接地了解到植被本身穩(wěn)定性的特征和規(guī)律[10],為礦區(qū)人工植被恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。M.Godron指數(shù)法是經(jīng)典的群落穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法,是對(duì)植物群落穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)定和比較的一種實(shí)用方法[11]。M.Godron指數(shù)法的局限性是僅能判斷群落是否穩(wěn)定,沒(méi)有考慮到群落結(jié)構(gòu)的變化,因此綜合分析群落穩(wěn)定性與群落組成特征,可以進(jìn)一步了解到礦區(qū)植物群落的生態(tài)特征及恢復(fù)進(jìn)程,對(duì)礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)具有重要意義。本研究以北電勝利礦區(qū)為例,通過(guò)對(duì)露天煤礦排土場(chǎng)邊坡不同人工恢復(fù)年限植被組成特征、物種多樣性以及群落穩(wěn)定性的調(diào)查、計(jì)算和分析,研究排土場(chǎng)邊坡在不同恢復(fù)階段的植被恢復(fù)效果及群落穩(wěn)定性,探討排土場(chǎng)群落演替過(guò)程及規(guī)律,篩選適合露天煤礦排土場(chǎng)邊坡生境的優(yōu)勢(shì)種植物,為該區(qū)域露天煤礦植被恢復(fù)及重建提供一定借鑒依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)域

北電勝利礦區(qū)(115°30′—116°20′E,43°57′—44°14′N(xiāo))位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟錫林浩特市北部,是勝利煤田的主要礦區(qū)之一。該地區(qū)屬半干旱草原性氣候,全年風(fēng)沙大,年溫差在35—43℃之間,降水多集中在7—9月份,年均降水量約為295 mm[12]。地域性土壤為典型栗鈣土、暗栗鈣土、草甸栗鈣土及草甸土[12]。植被類(lèi)型主要為典型草原和荒漠草原植被,植物組成主要有針茅(Stipacapillata)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)、冷蒿(Artemisiafrigida)、羊草(Leymuschinensis)、冰草(Agropyroncristatum)、錦雞兒(Caraganasinica)等。

本次調(diào)查以神華北電勝利礦區(qū)四個(gè)排土場(chǎng)(內(nèi)排土場(chǎng)、沿幫排土場(chǎng)、南排土場(chǎng)、北排土場(chǎng))為研究對(duì)象,該礦區(qū)排土場(chǎng)植被恢復(fù)始于2008年,截止2014年排土場(chǎng)全部完成綠化復(fù)墾,綠化面積864萬(wàn)m2。研究區(qū)域土壤鹽堿化嚴(yán)重,大部分為采礦過(guò)程中產(chǎn)生的廢石和廢渣。四個(gè)排土場(chǎng)均選取小葉錦雞兒(Caraganamicrophylla)、羊草、冰草、櫛葉蒿(Neopallasiapectinata)、紫苜蓿(Medicagosativa)作為主要恢復(fù)物種進(jìn)行人工植被恢復(fù),采用“排-覆-障-種-灌-護(hù)”六步綠化法進(jìn)行綠化復(fù)墾[13],經(jīng)簡(jiǎn)單恢復(fù)后,恢復(fù)群落已初具規(guī)模,但因?yàn)榛謴?fù)時(shí)間存在差異,群落組成及恢復(fù)效果存在差別。

1.2 野外植被調(diào)查與取樣

通過(guò)對(duì)露天煤礦進(jìn)行資料收集并結(jié)合實(shí)地調(diào)查,采用空間代時(shí)間的方法[14],于2019年7—8月對(duì)露天煤礦各排土場(chǎng)進(jìn)行野外植被調(diào)查。為減少樣地選擇存在的主觀因素干擾或現(xiàn)實(shí)條件限制所產(chǎn)生的誤差,對(duì)不同恢復(fù)年限排土場(chǎng)進(jìn)行多點(diǎn)重復(fù)調(diào)查,以增加樣本數(shù),同時(shí)嚴(yán)格控制樣地的坡向、坡度、高度等地形條件,盡量使地形因素趨于一致。

在對(duì)人工修復(fù)年限分別為2a、6a、7a、10a的內(nèi)排土場(chǎng)、沿幫排土場(chǎng)、南排土場(chǎng)、北排土場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏查后,結(jié)合各排土場(chǎng)的地形及植被分布特點(diǎn),分別在各排土場(chǎng)的南坡、北坡選一塊具有代表性的樣地進(jìn)行群落調(diào)查,每個(gè)樣地設(shè)置3個(gè)間距為3 m的5 m×5 m的等距樣方,在每個(gè)樣方內(nèi)采用“五點(diǎn)取樣法”設(shè)置五個(gè)1 m×1 m的小樣方,共計(jì)120個(gè)小樣方,記錄各樣方內(nèi)出現(xiàn)植物的種類(lèi)、株數(shù)、高度、蓋度、頻度等指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1群落多樣性

群落多樣性是描述群落功能和穩(wěn)定性的重要指標(biāo),在一定程度上反映了群落的結(jié)構(gòu)和特征[15]。群落內(nèi)多樣性多用α多樣性來(lái)描述[15],但α多樣性表征指標(biāo)眾多,且各指標(biāo)測(cè)度的指數(shù)、模型和適用范圍各不相同,單一的α多樣性指數(shù)不能對(duì)物種多樣性進(jìn)行準(zhǔn)確而全面的評(píng)價(jià)[16]。本研究選取目前最為通用的幾種α多樣性指數(shù)：Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Margalef豐富度指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Simpson生態(tài)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算[16- 20],通過(guò)4種不同測(cè)度的指數(shù)提供更多的有關(guān)群落多樣性的信息,避免單一公式選取引起的不足。計(jì)算公式如下：

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)：

(1)

Margalef豐富度指數(shù)(R)：

R=(S-1)/lnN

(2)

Pielou均勻度指數(shù)(E)：

E=H/lnS

(3)

Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(D)：

(4)

式中,Pi為群落中i物種的數(shù)量占群落中物種總數(shù)的比例；S為群落中植物種數(shù)；N為群落中所有物種的個(gè)體總數(shù)。

1.3.2 群落穩(wěn)定性

采取M.Godron貢獻(xiàn)定律法[11]對(duì)群落穩(wěn)定性進(jìn)行分析。其原理是將目標(biāo)群落中所有植物物種按頻度大小進(jìn)行排序,并計(jì)算其相對(duì)頻度,將總種數(shù)的倒數(shù)和相對(duì)頻度進(jìn)行累積,用百分?jǐn)?shù)表示,以植物種倒數(shù)的累積百分?jǐn)?shù)為x軸,以相對(duì)頻度的累積百分?jǐn)?shù)為y軸,建立曲線(xiàn)圖,使之與直線(xiàn)y=100-x相交,其交點(diǎn)(x,y)即為穩(wěn)定性參考點(diǎn),交點(diǎn)坐標(biāo)與點(diǎn)(20,80)的距離稱(chēng)為歐式距離,該距離越小說(shuō)明植物群落越穩(wěn)定,越大則越不穩(wěn)定[11]。鄭元潤(rùn)[21]和王鮮鮮[10]對(duì)M.Godron法進(jìn)行改進(jìn),認(rèn)為在計(jì)算時(shí)用蓋度代替頻度更能體現(xiàn)群落空間穩(wěn)定性[10],同時(shí)采用一元三次方程進(jìn)行擬合更能提高擬合精度[21]。因此,在本研究中采用優(yōu)化后的M.Godron法來(lái)計(jì)算群落穩(wěn)定性。計(jì)算方程如下：

種累積百分?jǐn)?shù)(X)：

X=m/S

(5)

種累積蓋度(Y)：

(6)

平滑曲線(xiàn)擬合方程：

y=ax3+bx2+cx+d

(7)

直線(xiàn)方程：

y=100-x

(8)

式中,m為第m個(gè)物種；S為群落中植物種數(shù)；Ci為第i個(gè)物種的相對(duì)蓋度；根據(jù)實(shí)際情況,求得平滑曲線(xiàn)與直線(xiàn)的交點(diǎn),舍棄無(wú)效值,得到交點(diǎn)坐標(biāo)(x,y)。

2 結(jié)果

2.1 排土場(chǎng)邊坡植物群落特征

2.1.1排土場(chǎng)邊坡植物群落物種組成

物種組成是植物群落的基本特征之一[22]。如表1所示,調(diào)查區(qū)內(nèi)共出現(xiàn)56種植物,分屬于16科,44屬,其中禾本科14種,豆科8種,菊科6種,分別占物種總數(shù)的25.00%、14.29%、10.71%,共占物種總數(shù)50.00%。排土場(chǎng)邊坡植物以草本植物為主,共計(jì)52種。灌木及半灌木植物僅出現(xiàn)小葉錦雞兒、興安胡枝子(Lespedezadavurica)、木地膚(Kochiaprostrata)、細(xì)枝山竹子(Corethrodendronscoparium)4種。

表1 不同恢復(fù)年限物種重要值

隨著恢復(fù)年限的增加,植物科、屬組成隨演替而變化,其中蓼科、藜科、蕓香科逐漸消失,新增牻牛兒苗科、莎草科、車(chē)前科。在演替過(guò)程中,禾本科、豆科、菊科植物一直占優(yōu)勢(shì)地位,其中禾本科植物占比最高,是群落組成的主體和群落功能的主導(dǎo)者。對(duì)不同坡向植物科、屬組成進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),隨著恢復(fù)年限的增加,科、屬組成數(shù)目由南坡>北坡轉(zhuǎn)變?yōu)楸逼?南坡。

隨著恢復(fù)年限的增加,各樣地物種數(shù)量略有上升,物種組成趨于豐富,優(yōu)勢(shì)種更替明顯,人工種植的羊草和紫苜蓿有退化趨勢(shì),同時(shí)大籽蒿、櫛葉蒿等本土植物出現(xiàn),且重要值呈上升趨勢(shì),逐漸成為優(yōu)勢(shì)種。同一年限不同坡向排土場(chǎng)植物群落組成也有差異,南坡主要以豬毛菜、狗尾草、櫛葉蒿為優(yōu)勢(shì)種；北坡主要以虎尾草、豬毛菜、紫苜蓿、櫛葉蒿為優(yōu)勢(shì)種。

2.1.2排土場(chǎng)邊坡植物群落物種生活型結(jié)構(gòu)

從物種生活型分布來(lái)看(圖1),人工恢復(fù)前期,豬毛菜、狗尾菜、虎尾草、華蟲(chóng)實(shí)等一、二年生植物重要值占比較高,是坡面植物的主要構(gòu)成物種；隨著恢復(fù)年限的增加,櫛葉蒿、小葉錦雞兒、銀灰旋花等多年生本土植物重要值顯著增加,邊坡植物生活型由以一、二年生植物為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐远嗄晟参餅橹?。由圖1可知,隨著恢復(fù)年限的增加,同一恢復(fù)年限排土場(chǎng)不同坡向的植物組成變化程度不同,多年生植物重要值占比在人工恢復(fù)10a時(shí)南、北坡分別達(dá)77.14%、74.44%,較人工恢復(fù)2a分別增加了46.90%、60.80%。整體來(lái)看,多年生植物依靠更強(qiáng)的侵入性和抗逆性,以及維持群落穩(wěn)定的能力[15],逐漸在演替過(guò)程中占據(jù)主導(dǎo)地位,使排土場(chǎng)邊坡生態(tài)功能越來(lái)越強(qiáng),生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)向穩(wěn)定的方向發(fā)展。

圖1 不同恢復(fù)年限邊坡植被物種組成變化Fig.1 Species composition changes of slope vegetation in different restoration years

2.2 排土場(chǎng)邊坡物種多樣性及群落穩(wěn)定性變化

2.2.1排土場(chǎng)邊坡物種多樣性變化

群落的物種多樣性可在一定程度上反映植物群落功能的復(fù)雜性和穩(wěn)定性[23]。由圖2可知,在人工恢復(fù)初期,多樣性指數(shù)均較高,隨著恢復(fù)年限的增加,多樣性指數(shù)略有波動(dòng)但整體呈下降趨勢(shì)。其中Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Margalef豐富度指數(shù)在7a時(shí)有所回升,10a時(shí)又下降,但變化不顯著(P>0.05),Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)隨年限增加呈下降趨勢(shì)。對(duì)比同一年限不同坡向的物種多樣性指數(shù),Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)為南坡>北坡,Pielou均勻度指數(shù)在人工恢復(fù)前期為南坡>北坡,后期無(wú)明顯區(qū)別,Margalef豐富度指數(shù)為北坡>南坡。

圖2 不同恢復(fù)年限邊坡多樣性指數(shù)Fig.2 Slope diversity of species in different restoration years

對(duì)不同恢復(fù)年限多樣性指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果表明(表2),Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)之間均呈極顯著正相關(guān)性(P<0.05),其中Shannon-Wiener多樣性指數(shù)與Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)相關(guān)性系數(shù)最高(0.953),Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)與Pielou均勻度指數(shù)相關(guān)性系數(shù)次之(0.875)。Margalef豐富度指數(shù)與Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)之間相關(guān)性均不顯著(P>0.05),說(shuō)明群落多樣性更多地受Shannon-Wiener多樣性、Simpson優(yōu)勢(shì)度、Pielou均勻度的影響,受Margalef豐富度影響較小。

表2 不同恢復(fù)年限邊坡物種多樣性之間相關(guān)性

2.2.2排土場(chǎng)邊坡群落穩(wěn)定性變化

根據(jù)改進(jìn)后的M.Godron穩(wěn)定性測(cè)定方法,作排土場(chǎng)邊坡植物群落M.Godron穩(wěn)定性擬合曲線(xiàn)(圖3),穩(wěn)定性系數(shù)的變化可以較清楚地表明植被恢復(fù)和演替過(guò)程中植物的種間競(jìng)爭(zhēng),并在一定程度上體現(xiàn)群落抵抗自然環(huán)境壓力和人為擾動(dòng)的能力[24]。

圖3 排土場(chǎng)邊坡M.Godron群落穩(wěn)定性擬合曲線(xiàn)Fig.3 M.Godron stability simulated curves of dump slopes

由表3可知,北坡在人工恢復(fù)2a時(shí),歐氏距離最大,達(dá)13.20,隨著恢復(fù)年限的增加,歐氏距離逐漸減小,穩(wěn)定性越來(lái)越高。南坡歐氏距離為7a>10a>2a>6a,在人工恢復(fù)7a時(shí)出現(xiàn)波動(dòng),隨后再次呈減小趨勢(shì)。對(duì)比同一恢復(fù)年限不同坡向的歐式距離,人工恢復(fù)2a時(shí)為南坡<北坡,人工恢復(fù)6a以后,歐氏距離轉(zhuǎn)變?yōu)楸逼?南坡。

表3 排土場(chǎng)邊坡群落穩(wěn)定性

3 討論

3.1 排土場(chǎng)邊坡植物群落特征變化

時(shí)間梯度上的物種組成變化,一定程度上反應(yīng)了該生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中群落環(huán)境變化以及該群落穩(wěn)定性對(duì)這種變化的響應(yīng)過(guò)程[25]。研究表明北電勝利露天煤礦排土場(chǎng)邊坡植被在恢復(fù)過(guò)程中以草本群落為主,禾本科、菊科、豆科植物重要值較高,其原因是禾本科、菊科、豆科植物適應(yīng)性強(qiáng),是我國(guó)礦區(qū)廢棄地恢復(fù)的優(yōu)勢(shì)植物,這些植被生長(zhǎng)快速,在短期內(nèi)可實(shí)現(xiàn)較大的植被覆蓋,同時(shí)這些植被還可以改善邊坡微環(huán)境促進(jìn)自身生長(zhǎng),從而適應(yīng)惡劣的環(huán)境[26]。此結(jié)論與珊丹[27]、李向磊[28]等對(duì)北電勝利礦區(qū)進(jìn)行植被調(diào)查得出的結(jié)果一致。隨著恢復(fù)年限增加,多年生植物快速生長(zhǎng)逐漸替代淺根系的一、二年生植物,本土物種逐漸替代人工種植物種成為優(yōu)勢(shì)種,物種多樣性指數(shù)大體呈下降趨勢(shì)。其原因是在人工恢復(fù)初期,人工種植的一、二年生植物靠種子繁殖的能力較強(qiáng),具有較強(qiáng)的侵入性和抗逆性,對(duì)土壤環(huán)境及能量的要求較低,能適應(yīng)惡劣的生存環(huán)境,從而在排土場(chǎng)修復(fù)初期成為先鋒物種,為土壤理化性質(zhì)和植被的恢復(fù)奠定基礎(chǔ)[29]。隨著恢復(fù)年限增加,植物在與環(huán)境的長(zhǎng)期相互作用中產(chǎn)生了適應(yīng)性[30- 31],櫛葉蒿、小葉錦雞兒、銀灰旋花、糙隱子草等多年生本土植物具有較強(qiáng)耐受性的克隆器官,生活周期較長(zhǎng)[32],在擾動(dòng)環(huán)境下具有生長(zhǎng)和繁殖的優(yōu)勢(shì)[33],并在一定程度上改變了邊坡微環(huán)境,增強(qiáng)了邊坡土壤固持的生態(tài)功能[34],從而在演替過(guò)程中逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位,促進(jìn)排土場(chǎng)群落正向演替進(jìn)程[25],此結(jié)論與周濤[35]、江沙沙[33]等人關(guān)于不同恢復(fù)年限植物群落特征的研究中得到的結(jié)論一致。

群落演替是在物種間的不斷競(jìng)爭(zhēng)和植物對(duì)環(huán)境的不斷適應(yīng)過(guò)程中進(jìn)行的,礦區(qū)排土場(chǎng)貧瘠的土壤環(huán)境限制了理想的演替進(jìn)程。隨著恢復(fù)年限的增加,植物群落組成發(fā)生較大變化,優(yōu)勢(shì)種的更替反映了礦區(qū)植被恢復(fù)過(guò)程中群落生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的變化特征,恢復(fù)群落逐漸向礦區(qū)特有群落類(lèi)型進(jìn)行演替[32],說(shuō)明群落向更穩(wěn)定的方向發(fā)展。研究表明,采用植被演替后期的植物對(duì)礦區(qū)進(jìn)行植被恢復(fù)會(huì)大大加速植被演替的進(jìn)程,因此在進(jìn)行礦區(qū)人工植被恢復(fù)時(shí)可考慮選取能快速生長(zhǎng)的禾本科、菊科、豆科植物作為建群種,并輔以櫛葉蒿、小葉錦雞兒、糙隱子草、銀灰旋花等適應(yīng)性較強(qiáng)的本土植物作為伴生種進(jìn)行植被恢復(fù)。

3.2 排土場(chǎng)邊坡植物群落穩(wěn)定性變化

隨著恢復(fù)年限的增加,露天煤礦排土場(chǎng)邊坡植物群落穩(wěn)定性整體呈上升趨勢(shì),穩(wěn)定性由南坡>北坡轉(zhuǎn)變?yōu)楸逼?南坡。排土場(chǎng)北坡M.Godron穩(wěn)定性的歐式距離呈減小趨勢(shì),群落向更加穩(wěn)定方向發(fā)展；南坡歐氏距離在人工恢復(fù)7a時(shí)略有增加,但整體呈減小趨勢(shì),穩(wěn)定性上升。M.Godron穩(wěn)定性主要由群落中優(yōu)勢(shì)種的比重決定,植物群落功能的變化通常也由優(yōu)勢(shì)種主導(dǎo)[36],人工恢復(fù)7a時(shí)本土植物逐漸替代人工種植植物成為優(yōu)勢(shì)種,群落組成的變化在一定程度上影響其群落的穩(wěn)定性[37],而南、北坡面自然環(huán)境條件有較大差異,群落組成的變化對(duì)不同坡面群落的穩(wěn)定性、演替速度及方向的影響也有較大不同[38]。水分作為養(yǎng)分流動(dòng)、循環(huán)的載體是影響干旱和半干旱地區(qū)植物群落組成和演替的關(guān)鍵因素[39],對(duì)該地區(qū)生態(tài)恢復(fù)有很大影響,南坡由于太陽(yáng)輻射較強(qiáng),土壤表層溫度較高,蒸發(fā)量大,同時(shí)立地環(huán)境較差,風(fēng)化嚴(yán)重且土壤表層孔隙度較大,水分更容易蒸發(fā)和流失,導(dǎo)致土壤含水量較小,而北坡水分相對(duì)充足,溫度適宜,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也較充足,更適宜物種進(jìn)行生存繁衍[38]。不同坡向植物群落恢復(fù)效果及演替進(jìn)程有差異,因此進(jìn)行人工恢復(fù)時(shí)不僅要選取符合當(dāng)?shù)厣硹l件且具有相容性生態(tài)特征的本地物種進(jìn)行恢復(fù)[40],同時(shí)應(yīng)對(duì)不同坡向選取不同植被配置模式進(jìn)行植被恢復(fù)及重建,從而達(dá)到更好的恢復(fù)效果[41]。

整體來(lái)看,隨著恢復(fù)年限的增加,優(yōu)勢(shì)種更替明顯,群落發(fā)生明顯演替,物種多樣性下降,穩(wěn)定性上升?？梢?jiàn)人工植被恢復(fù)已成為礦區(qū)植被恢復(fù)的有效手段。群落演替是一個(gè)長(zhǎng)期、動(dòng)態(tài)的過(guò)程,本研究采用空間代時(shí)間的方法進(jìn)行分析討論,對(duì)礦區(qū)排土場(chǎng)植物群落組成特征及穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)只是一個(gè)初步結(jié)果,對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間序列上的礦區(qū)植物群落組成特征及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

1)露天煤礦排土場(chǎng)邊坡植被在人工恢復(fù)過(guò)程中以草本植物為主,其中禾本科植物占據(jù)主要地位。隨著恢復(fù)年限的增加,多年生植物比例增加,本土物種在植被恢復(fù)與演替的過(guò)程中逐漸成為優(yōu)勢(shì)種,群落進(jìn)入進(jìn)展演替。

2)隨著恢復(fù)年限的增加,排土場(chǎng)邊坡植物物種多樣性整體呈下降趨勢(shì),穩(wěn)定性呈上升趨勢(shì)。

3)由于排土場(chǎng)南、北坡土壤等環(huán)境因子的差異性,南、北坡植被恢復(fù)效果略有差異：植被恢復(fù)前期南坡植物物種組成及多樣性均高于北坡,隨著恢復(fù)年限的增加,轉(zhuǎn)變?yōu)楸逼赂哂谀掀?；在恢?fù)過(guò)程中,穩(wěn)定性整體呈上升趨勢(shì),北坡穩(wěn)定性增長(zhǎng)速率大于南坡。

4)研究表明,人工植被恢復(fù)是礦區(qū)植被恢復(fù)與重建的有效措施,且植被恢復(fù)時(shí)間越長(zhǎng),植被恢復(fù)效果及穩(wěn)定性越好。在人工植被恢復(fù)時(shí)選取能快速生長(zhǎng)的禾本科、菊科、豆科植物作為建群種,并輔以櫛葉蒿、小葉錦雞兒、糙隱子草、銀灰旋花等適應(yīng)性較強(qiáng)的本土植物作為伴生種進(jìn)行植被恢復(fù)會(huì)在一定程度上促進(jìn)群落演替進(jìn)程,提高群落穩(wěn)定性,達(dá)到更好的恢復(fù)效果。