北京门头沟王平煤矿废弃地植被恢复与土壤种子库特征研究

作     者：曹钰 

作者单位：北京林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董丽

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 083305[工学-城乡生态环境与基础设施规划] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0833[工学-城乡规划学] 0713[理学-生态学] 

主      题：煤矿废弃地 植被恢复 土壤种子库 微地形 

摘      要：随着首都功能转变、产业稳步转型与人们生态意识的提高,北京市近几十年内逐渐关闭了大部分矿山,在京郊留下了大量矿业废弃地。其中煤矿废弃地数量众多,且开采方式与成因复杂,周围生态环境破坏尤为严重,对其植被恢复也造成长久的限制性影响,治理难度较大,对北京浅山区土地利用与生态涵养均产生了较大影响。本研究选取京西浅山区典型煤矿废弃地王平镇煤矿为研究对象,通过调查分析其生境特征、植被构成特征与土壤种子库特征,探索其相互间的相关性特征,研究了京西浅山区典型煤矿废弃地植被演替方向与影响其植被恢复的因素。主要研究结果如下:(1)对王平镇煤矿废弃地土壤理化性质测定结果表明该废弃煤矿土壤呈现中性偏弱碱性,土壤水分状况较差,土壤中氮磷钾含量较低,土壤含盐度较高,但土壤熟化程度较好。各微地形生境特征存在差异,土壤容重随海拔升高逐渐降低,坡度越大的样地土壤越偏酸性。位于山脊凸面和山脚的样地砾石含量高,山脊凸面样地电导率低、土壤偏酸性,山脚样地电导率高。上部边坡有机质含量高于下部边坡。山脚样地整体养分含量都比较高。(2)对王平镇煤矿废弃地植被进行调查统计,统计到植物种类共110种,隶属于45科99属。其中,裸子植物1种,被子植物109种,双子叶植物93种,单子叶植物16种。木本植物17科28属28种,其中常绿针叶乔木1种,落叶阔叶乔木17种。草本植物32科73属82种,其中一二年生草本12科17属17种,多年生草本25科46属56种。藤本5科6属6种。研究区域植被整体呈现多样性指数草本层乔木层灌木层。以菊科、禾本科、豆科、蔷薇科、百合科、萝藦科、堇菜科、毛茛科、桑科、大戟科、无患子科、石竹科的植物为主。各类微地形的植被构成特征存在差异,植株密度呈现山谷凹面大于山脊凸面,山脚山顶,下部坡面上部坡面;地面植被的多样性指数受多种因子共同作用,未在微地形间表现出明显差异,但直接受到海拔、土壤容重、土壤电导率、土壤p H、土壤有机质含量、土壤速效钾含量等生境因子的影响。(3)研究区域土壤种子库与地上植被呈现较大差异。以菊科、报春花科、禾本科、唇形科、莎草科、凤尾蕨科、蔷薇科、苋科、旋花科、列当科为主。整体种子库密度集中在887.91685.40颗/m之间,处于群落演替中期。蒿属植物在构成中有重要地位。研究区域种子库在时空动态上具有显著特点,入冬前取样的种子库物种和储量均显著少于开春前,0cm表层土壤种子储量高于2cm与50cm的中下层,物种数则差异不明显。土壤种子库在研究区域表现出显著的边缘效应。各土层与地面植被的相似性指数呈现上下大,中间小的形态。(4)海拔直接影响地面植被的多样性,同时也通过影响土壤容重、土壤电导率、种子库多样性,间接影响地面植被的多样性,并对地面植被与种子库相似性产生影响。坡度并不直接影响地面植被构成,但通过影响土壤酸碱度,从而影响养分吸收,进而对种子库多样性产生影响。种子库与地面植被的多样性指数存在显著的相关性,但不同的多样性指数影响方向不同,优势度指数通常对其他多样性指数存在负向影响。