（作物遗传育种专业论文）海南岛尾矿区恢复植被与土壤特性的相关性研究.pdfVIP

海南岛尾矿区恢复植被与土壤特性的相关性研究 摘要 矿业尾矿地生态恢复是当今恢复生态学研究的热点之一。本研究以海南岛昌 江县铁铜和石灰岩，以及东部沿海锆钛3 类基质的尾矿地为研究对象，用空间 代替时间方法，分别研究了它们的不同恢复时间的植被和土壤情况，包括植被 的物种组成、植被覆盖度、物种多样性指数和群落物种均匀度，以及土壤含水 量、有机质、全氮、全磷、全钾、p h 值和主要金属元素等因子。然后对尾矿区 的植被和土壤因子进行相关分析，探讨了尾矿区生态恢复的内在的特点和共性 规律，及适宜尾矿地生长的植物种质资源，得到如下主要结论： ( 1 ) 植物组成与物种多样性分析表明，铁铜和石灰岩2 类尾矿区物种科、属、 种的数量均随恢复年限的增加而增加，植物生活型比例草本逐渐减少，灌木和 乔木逐渐增加。s h a n n o n w i e r u l e r 多样性指数逐渐增加。它们之间不同之处在于， 铁铜尾矿区的p i e l o u 均匀度指数没有出现随演替时间一致增加，为先升后降的 趋势，而石灰岩尾矿区该指数呈逐渐下降的趋势。铁铜尾矿区植被覆盖度呈现 “s 形逻辑斯蒂指数增长模式，而石灰岩和锆钛尾矿区该指标增长趋势复合对 数增长的模型；锆钛尾矿区植被科属种的变化受人工干扰和木麻黄纯林的影响 很大，不表现出随恢复时间有规律的变化趋势，其物种多样性指数到1 0 年左右 时达到最大值，以后又开始下降，p i e l o u 均匀度指数逐渐上升。 在3 类尾矿区内没有发现裸子植物，蕨类植物稀少，草本植物是最适合尾矿 区这类特殊生境的生活型。 ( 2 ) 3 种基质尾矿区中铁铜和石灰岩尾矿区的土壤组成变化特点比较相似， 在恢复过程中土壤有机质含量不断升高，土壤p h 值不断下降，全p 和全k 含 量变化不明显。另外，铁铜尾矿区全氮也随恢复时间增加而升高，c u 和f e 元 素含量逐渐降低。铁铜尾矿区土壤含水量和石灰岩尾矿区全氮含量均表现为样 地2 最低，样地3 最高。锆钛尾矿区的生态恢复是人工恢复为主的，其土壤组 成变化复杂，锆钛尾矿区土壤全氮和有机质含量基本表现出一致的变化趋势， 只是由于土壤氮素的循环周期比有机质短，使得含量排列顺序与土壤有机质稍 有差别。全磷含量总体变化不大，而土壤全钾含量呈现出逐步递增的趋势。p h 值水平呈现出波动性的逐渐下降，并接近于中性的趋势。 ( 3 ) 土壤与植物多样性的相关分析结果表明：铁铜尾矿区植被覆盖率与土 壤全氮和有机质含量间为显著正相关，与土壤p h 值和c u 元素含量之间为显著 负相关；生物多样性指数与尾矿土壤有机质和c u 元素的含量间存在显著相关 性。p i e l o u 均匀度指数与其它所有指标没有表现出相关性。石灰岩尾矿区植被 海南大学2 0 0 8 届硕士研究生毕业论文 覆盖率与土壤水分含量间存在显著正相关关系，土壤p h 值之间为显著负相关 关系；生物多样性指数与土壤含水量间为显著正相关关系，p h 值间为显著负相 关关系：p i e l o u 均匀度指数与土壤含水量存在极显著负相关关系。锆钛尾矿区 植被覆盖率和生物多样性指数均与土壤全钾之间为显著j 下相关关系。多元线性 回归分析也证实了上述关系。 铁铜尾矿区生态恢复的主要限制因子是高浓度f e 和c u 元素含量和低土壤 肥力；石灰岩尾矿区生态恢复的主要限制因子为低土壤肥力和土壤含水量；锆 钛尾矿区生态恢复的主要限制因子为低土壤肥力因素，尤其是土壤全k ，还有 人工栽培纯木麻黄林。 ( 4 ) 不同基质尾矿区植被恢复演替规律分析结果表明，3 种基质尾矿区生态 恢复过程中均大体表现出土壤理化性质不断改善，植被物种多样性水平不断提 高，群落结构逐渐变得复杂稳定的良性演替规律。恢复到不同时期的优势物种 不同，优势物种的重要值逐步下降，禾本科和莎草科植物最能适应尾矿区环境， 豆科植物在每个尾矿区内都能找到，但均不为优势物种。 其中，铁铜尾矿区的次优势科为豆科，石狄岩尾矿区次优势科为菊科和旋花 科。锆钛尾矿区生态恢复的过程是人工营造木麻黄林，恢复前期植被相关指标 不断升高，到恢复中后期木麻黄林逐渐成熟时，群落植物种类和群落物种多样 性指数都丌始下降，木麻黄是绝对优势物种，禾本科的龙爪茅口c 钞肠c 招，z f “聊 口曙驴f f “朋) 和茜草科的顶花耳草( 胁加细胞删f 刀口如肋m ) 等植物也是重要的物种。 关键词：土壤理化性质物种多样性生态恢复尾矿区铁铜石灰岩锆钛 海南岛尾矿区恢复植被与土壤特性的相关性研究 a b s t r a c t n o w a d a y s ，t l l ee c o l o 西c a lr e s t o r a t i o no fm i m n gw a s t e l a n d i so n eo fm eh o t s p o t so f r e s t o r a t i o ne c o l o 黟t i l eo b j e c t so fn l i sr e s e a r c ha r e 缸e et y p e sm a t r i xo ft a i l i n g d 锄st 1 1 a ta r ei r o n c o p p e r ，l i m e s t o n ea n dz 卜t i ，i nc h a n 裔i a l l gp r o v i n c ea n de a s t e m c 0 a s t a la r e ao fh a i n a i li s l a l l d ，u s i n gm et e c h n i q u eo fs p a c e f o r - t i m es u b s t i t u t i o n t h i sp a p e rr e g a r d sf o l l o w i n g 嬲t os t u d ym ec o n t e n t s ，c h o o s i n gp l a n ts p e c i e s c 0 m p o s i t i o n ，v e g e t a t i o nc o v e r a g c ，s p e c i e sd i v e r s i t y 锄de v e n l l e s sa sv e g e t a t i o ni n d c x ， a j l dc h o o s i n g s o i lm o i s t u r e ，o r g a n i cm a t t e r t o t a ln ，t o t a lk ，t o t a lp ，s o i lp ha n d m a i nm e t a le l 锄e n t sa u ss o i li n d e x t h e nm ei n h e r e n tl a wo fe c o l o 西c a lr e s t o r a t i o no f 3t y p e st a i l i n gd 锄w a sd i s c u s s e da c c o r d i n gc o n - e l a t i o na j l a l y s i so fr e s t o r a t i o n v e g e t a t i o na n d s o i lp r o p e n i e s a n dm e l lt h ei i l h e r e n tc h a r a c t e r sa n dc o 舢【1 1 0 nr u l e so f a l l t a i l i n gd 锄sw e r ed i s c u s s e d t h er e s u l t sw e r e a sf o l l o w s ： 1 t h eq u a n t i t yo fp l a n tf a m i l y g e n u sa n ds p e c i e sw e r ei n c r e a s i n gi ni r o n - c o p p e r a n dl i m e s t o n et a i l i n gd 锄sa m l u a l l y i na s p e c t so fp l a n tl i f et y p e ，m ep r o p o n i o no f h e r b sw a sd e c r e a s i n ge v e 巧y e a lb u tm ep r o p o r t i o no fn e e s a l l ds m b sw 嬲 i n c r e a s i n g s h a n n o n w i e i u l e ri n d e xi n c r e a s e d 黟a d u a l l y t h ed i 仃e r e l l c e sb e m e e i l i r o n c o p p c rt a i l i n gd 锄sa j l dl i m e s t o n et a i l i n gd a m sw e r e t 1 1 a tp i e l o ue v e n n e s si n d e x h a s n ts h o w nt l l eu n i f o m lp e r f o m l a n c ew i t hs u c c e s s i o nt i m ei ni r o n - c o p p e rt a i l i n g d a m s ，i tg a v et h et e n d e n c yo fg r o w i n gf i r s t l y ，a 1 1 dt h e l ld e c l i n i n g ，h o w e v p i e l o u e v e n n e s si n d e xd e c l i n e dw i ms u c c e s s i o nt i m ei nl i m e s t o n et a i l i n gd a m s t h e v e g e t a t i o nc o v e r a g ei nm e s ep l o t sw a l s 母d w i n ga 1 1 i l u a l l yw i m t h eg r o w t hp a t t e ma s l o 百s t i cm o d a li ni r o nt a i l i n gd 锄s ，b u ti tw 嬲g r o w i n ga m m a l l yw i mt h eg r o w m p a t t 锄a sl o g a r i t l l i t lm o d a li nl i m e s t o n et a i l i n gd a m s t h eq u a n t i t yo fp l a n tf a m i l y ，g e n u sa 1 1 ds p e c i e si nz r - t it a i l i n gd 锄sh a v e n t s h o w nt h eu n i f o mp e r f o m a j l c ew i t hs u c c e s s i o nt i m e ，b e c a u s ei t i si n f l u e n c e d g r e a t l yb ya r t i f i c i a li n t e r f e r e n c ea n dc u l t u r i n gp u r ef o r e s to f ：钮s “a ，f 门口p g “括p f 白矗白 s h a n n o n w i e l l i l e ri n d e xi n c r e a s e d 铲a d u a l l yb e f b r eloy e a r s ，a j l dt h e ni tw a sb e g 蚰 t od e c r e a s e p i e l o ue v e r u l e s si n d e xi n c r e a s e dw i t hs u c c e s s i o nt i m e t h ev e g e t a t i o n c o v e r a g ei nt h e s ep l o t sw a s 伊o w i n ga n n u a l l yw i t ht h eg r o w t hp a t t e n la sl o g a r i t h m m o d a l t h e r ew e r en o 母，m n o s p e m la n dl i t t l ef e m sb e e nf o n di nm e s eh a b i t a tc o n d i t i o n s h e r b a g ep l a n tw a s t 1 1 em o s ts u i t a b l ep l a n tf o rm i sk i n do fu n u s u a lh a b i t a t 2 t h er e s u l to ff a c t o r sa n a l y s i si nd i f f 打e n tt y p es o i l ss h o w e dt h a tt h e r e2 u r es o m e 海南人学2 0 0 8 届硕：七研究生毕业论文 s i m i l 砌yp o i n t so fc h a n 百n gt e n d e n c yo fs o i lc o m p o s i t i o nb e 咐e e ni r o n - c o p p e r t a i l i n gd 锄a n d1 i m e s t o n et a i l i n gd a l na m o n gt h e s et h r e ed i 仃e r e n tt y p e so ft a 订i n g 1 a n d t b t a lna n do r g a n i cm a t t e rc o n t 肋t sw e r eg r o w i n gi ni r o n c o p p e ra n d1 i m e s t o n e t a i l i n gd 锄s ，w h i l es o i lp h ，w a sd e c r e a s i n gw i mr e c o v e r yt i n l ep r o l o n 西n g t h e c o n t e n t so ft o t a lp&k h a v el i t t l ev a r i a t i o na n dm a i n t a i n e dac 酣a i nl e v e lw i t hy e a r s t h es o i lm o i s m r ea n dc o n t e n to fs o i l t o t a lp ，t o t a lks h o w e dt h a tp l o t 一2h a v et h e l o w n e s s1 e v e l ，a n dp l o t 一3w a st h e1 1 i 曲e s to n e h o w e v e r t h e s ef a c t o r sh a v el i t t l e v a r i a t i o na n dm a i n t a i n e dac e r t a i nl e v e lw i t hy e a r s t h es o i lm o i s t u r ea 1 1 dc o n t e n to f o r g a n i cm a t t e ri n1 i m e s t o n et a i l i n gd 锄h a v eb e 饥i n c r e a s i n gs t e a d i l yc 0 m i n gu p w i t hr e c o v e r yt i m e t h ec o n t e n to ft o t a lni nl i m e s t o n et a i l i n gd 锄sa 1 1 ds o 订 m o i s t u r ei ni r o n c o p p e rt a i l i n gd a m sw e r et h el o w e s ti np l o t - 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s h i p s w e r ea l s oc o n f i m e db ym u l t i p l es t 印w i s el i n e a rr e g r e s s i o na n a l y s i s i nh a i n a ni s l a i l d ，f o ri r o n - c o p p e rt a i l i n gd 锄so fc h a n 矿i a n gc o u n t y ，t h em a i n r e s t r i c t i v ef a c t o r so fe c o l o 百c a lr e s t o r a t i o nw e r eh i 曲c o n c e n t r a t i o nh e a v ym e t a l 海南岛尾矿区恢复植被与土壤特性的相关性研究 c o l l t e n ta j l dl o ws o i l 触i l i 够f o rl i i i l e s t o n et a i l i n gd 锄s ，t l l e yw e r el o ws o i l 蜘i l i t ) r a i l d s o i lm o i s t u r e a n df o rz r - t it a i l i n gd 锄s ，t h e yw e r cs o i lf e n i l i t yf h c t o r s ， e s p e c i a l l yp o t a s s i u me l e m e n t ，a n da r t i 6 c i a lw o o d so fc 淞船，胁刀叼“舾蜘，玩 4 n l ee c o l o 西c a lr e s t o r a t i o no f3t ) ，p e st a i l i n g sa r e a ss h o w e dr o u 曲1 yv i r t u o u s s u c c e s s i o nl a w s u c ha si m p r o v 锄e n to fs o i lp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e n i e s 柚d i m p r o v e m e n to fg r o 叭hc o n d i t i o no fv e g e t a t i o n a n dd o m i n a i l ts p e c i e sw e r c d i 行旨e n ti nd i 行打e n ts u c c e s s i o ns t a g e s ，b u ts p e c i e sd i v e f s i t yw a si n c r e a s e dg r a d u a l l y a n dc o 舢m u m t ys t m c t u r eb e c 锄ec o m p l e xa 1 1 ds t a b i l i 填a n dd o m i n a n ts p e c i e sw e r e d i 腩r e n ti nd i 骶r e n ts u c c e s s i o ns t a g e s ，g r 锄i n e a ea n dc y p e r a c e a ew e r et h em o s t s u i t a b l ef o rt h et a i l i n gd a m s l e 昏l m e sc a i lb ef o u n di na l lt h r e et a i l i n gd 锄s ，b u ti t w a s n td o m i n a n tf 锄i l y a m o n gt h e s ed a m s ， m eu n d e r - d o m i n a l l tf 锄i l i e sa p p e a r e di ni r o n c o p p e rt a i l i n g d a m sw e r el e g m n i ea n dc y p e r a c e a e ，a i l dw e r ec o n v o l l a c e a ea i l dc y p e r a c e a e i nl i m e s t o n et a i l i n g ( 1 锄s ，a n dw e r er u b i a c e a ea n dc y p e r a c e a ei nz r t it a i l i n gd 锄s n e e c o l o 舀c a jr e s t o r a t i o no ft a i l i n gd 锄w a sb u i l d i n gc a s u 枷n a sa n i 矗c i a lf o r e s t w i t hm ed e v e l o p m e n to ft h ec o m m u n i t y r e g e n e r a t i o n ，s o i lf i e r t i l i t yw a si m p r o v e n l e n t 黟a d u a l l yd u r i n gt h ee c 0 1 0 西c a lr e s t o r a t i o n ，b u tr e c o v e 拶s p e e dw a ss l o w b u td u r i n g p r o p h a s eo ft h ee c o l o 西c a lr e s t o r a t i o i l c o r r e l a t c di n d e x 鹪o fv e g e t a t i o nw e r e i n c r e a s e d 伊a d u a l l y ；s p e c i e sa n ds p e c i e sd i v e r s i t yi n d e xw e r en o td e c r e a s e dl l l l t i l c a s u 撕n 硒a n i f i c i a lf o r e s tb e c a m ed o m i n a m s p e c i e sg r a d u a l ly c 口s 獬一，z 口 叼“括p f 扣，缸 b e c o m em ed o m i n a n t e s t s p e c i e s ， a n dt l l e nw e r cd 口c 纱肠c 胞甩f m 口e g 弦f f “聊o fg r 锄i n e a ea 1 1 d 胁咖d 胁胞删加以毙伽mo fr u b i a c e a e k e y w o r d s ：p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so fs o i l ，s p e c i e sd i v e r s i t y ；e c o l o 百c a l r e s t o r a t i o n ，t a i l i n gd 姗s ，i r o n - c o p p l i m e s t o n e ，z r - t i v 海南大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。 除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本卢明的法律结果由本人 承担。 论文作者签名： 日期：砌年乡月上日 学位论文版权使用授权说明 本人完全了解海南人学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权海南大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和 汇编本学位论文。本人在导师指导卜完成的论文成果，知识产权! 1 属海南人学。 保密论文在解密后遵守此规定。 本人已经认真阅读“c a l i s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的学位论文提交 “c al i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中规定享受相关权益。回童迨塞 握銮丘进丘i 旦：匕生；旦二生i 旦二生筮查。 论文作者签名 押沈 日期，2 肼年6 月日 伊扩d 何 导师签名：粕刁1 日期：( 1 年月f 二日 例一 口彤 1 纱 羰抽黧 r “贼 一 i |身、叩曼 轧诨 签q 者 沙嚣 海南岛尾矿区恢复植被与土壤特性的相关性研究 1 前言 1 1 尾矿的概述 尾矿又称尾沙，它是矿石经粉碎或未经粉碎，浮选中矿、精矿后余下的微 粒状固体粉末【l 2 j 。尾矿常筑坝堆放，就产生了尾矿场或库，不经改造基本无法 使用。全国有各种基质尾矿库约7 0 0 座，尾矿占地5 万多公顷，污染面积则达 十多万公顷，且每年都在增加中，但是我国尾矿综合利用率仅8 2 左右【孓5 1 。得 不到及时处理的废弃物不仅占用大量土地，破坏景观，同时也带来严重环境问 题和生态祸患【6 ，7 1 2 l3 1 。铁、铜、铅、锌等金属矿种开采后形成的尾矿场中单一 金属离子浓度过高，对植物产生非常大毒害作用【8 一。而且，矿业废弃物的堆积， 也是严重的污染源，没有植被来保持水土，淋溶的金属离子会污染下游水源， 造成二次污染。锆钛、石狄岩和煤等矿种开采产生的尾矿场内土壤极其贫瘠 【l o 。1 2 】，因此，一般的植物很难在尾矿场上定居繁衍，甚至废弃几十年的尾矿场 内的植被覆盖率不高，生物多样性指数很低。在尾矿场上种植植被，进行生态 修复，既防治了环境污染，阻止水土的流失，又美化了环境，同时获得生物量， 是目前矿场废弃地开发再利用较为理想的方法【l4 1 。现在对尾矿场的研究与治理 【1 4 ，j5 】是区域污染治理和生态恢复领域十分重要课题之一，工矿业废弃地的植被 恢复和生态重建也是当前生态学研究的一个重要研究领域【1 6 】。 1 2 国内外研究现状及发展趋势 1 2 1 尾矿区植被调查研究概况 尾矿区的植被调查是在对尾矿区进行生态恢复之前开展的最基础工作之 一，只有通过实地考查才能获得不同基质尾矿在不同气候、地理环境下自然定 居植被情况的第一手资料，对当地尾矿的综合治理和生态恢复都有非常重要的 参考价值。许多学者都认识到并且非常重视这一点，因此对尾矿区研究时首先 要对尾矿的植被情况进行调查。王友保等i l7 】对安徽铜陵市多个铜尾矿场( 停用 1 0 年以上) 自然定居植被调查发现，高等植物共有8 9 种，隶属于3 0 个科7 3 个 属，主要包括菊科、禾本科、豆科，蕨类植物节节草也占据了重要位置，共同 形成了5 种相对稳定的演替群落；郭逍宇等【1 8 】人调查安太堡煤矿区复垦地植被 情况时发现6 1 种植物，乔灌草三层植被都存在，不过此尾矿区现在的植被较为 海南大学2 0 0 8 届硕上研究生毕业论文 丰富是建立在覆土复垦1 0 a 左右的基础上。孙庆业等【1 9 】人只在凡口某铅锌尾矿 库( 停用2 0 a ) 的边缘区域发现l o 种自然定居植物，主要是禾本科、菊科植物， 还有蕨类存在。由此可见，大部分尾矿区植被物种多样性水平极低，菊科、禾 本科、豆科中的少数几种先锋植物可以长期的定居该类生境。但是，不同地区 不同基质的尾矿区内定居的具体植物种类和多寡有很大差别，地理环境、气候 特征、尾矿基质及恢复时间等因素的不同，都可能决定尾矿区内定居植物的种 类差异性非常明显【2 0 2 1 1 。因此，在对某个尾矿区进行植被恢复之前，对当地的 植被调查这一步骤是必不可少的。 对尾矿区不同演替阶段的植被调查一般采用“时空互换”【2 2 】的方法来进行 这种方法虽然不能完全准确的反映某个地区长期的植被演臂过程，但是能有效 的解决研究时间跨度长的矛盾，也能基本反映这个地区长时问内演变的趋势， 有一定的科学性。李裕元等f 2 2 】对子午岭植被自然恢复过程中植物多样性的变化 研究时采用此方法，把该地恢复近1 5 0 a 的植被划分为草地、灌丛、森林三个不 同的演替阶段，草本层、灌木层与乔木层植物多样性达到最大的时间依次为 7 0 8 0 a 、9 0 1 0 0 a 与l o o a 以上。郭逍宇等【1 8 】人对平朔安太堡煤矿区恢复过程中 的人工植被调查时发现，在复垦时间为9 a 的样地上群落主要的栽培种为乔木种 油松、刺槐，灌木种柠条以及草本层中的沙打旺和苜蓿等豆科牧草，群落总盖 度8 0 9 0 ；复垦时问4 a 9 a 的样地上群落类型主要为沙棘披碱草群落，总盖 度为5 0 7 0 ；复垦时间4 a ，沙枣+ 沙棘黄芥群落，总盖度3 5 一8 0 ；复垦时 间1 2 a ，沙棘+ 沙枣猪毛菜群落，总盖度为1 5 3 0 。对尾矿区植被情况的动 态观察基本上能从表面上反映出尾矿区植被群落结构随时间的推移从低级到高 级，从简单到复杂的演替过程。 1 2 2 尾矿区物种多样性研究概况 物种的多样性是群落组织水平的重要生态学特征之一，是反映生境中物 种丰富度的一个指标【2 3 】。它为生态系统功能和维持提供了种源基础和支撑条件， 任何生态系统或群落类型都有其物种多样性特征，而这种特征是该生态系统功 能维持的生物基础。因此，深入研究生物多样性就成为群落研究的一项基本科 学问题【2 4 2 5 1 。关于物种的多样性有诸多讨论，包括多样性分类、运用及其与环 境因子的关系等【2 7 - 3 0 1 。李新荣等【3 l 3 2 】采用s i m p s o n 指数d ，s h a n n o n w i e n e r 指数 h 和p i e l o u 的均匀度指数测度研究区内植物种的q 多样性，在此基础上研究了 植物多样性与植被稳定性的关系，总结出区域人工植被与环境演变过程中植物 多样性的变化特点，说明植物多样性的变化表现为随植物群落演替的进行而增 大。常学礼等【3 3 】研究了科尔沁沙地固沙植被物种多样性对降水变化的响应，表 2 海南岛尾矿区恢复植被与土壤特性的相关性研究 明物种多样性对降水反应强烈，并成正关联，多样性指数d 对降水量变化响应 大于h ，均匀度指数e 对降水量变化响应不明显，物种生长期降水量对物种多 样性影响大于年降水量。 物种水平上的生物多样性的研究既是遗传多样性研究的基础，也是生态系 统多样性研究的重要方面，在普通层面上能较好的反应群落组成和结构问题。 因此，在研究尾矿区生态问题时首先会考察该地区的物种多样性水平。笔者【2 6 】 在研究铁铜尾矿区土壤与植被演变的问题时，就首先对尾矿区植物多样性进行 评估，发现恢复不同时间的3 个尾矿库物种多样性指数( s h 锄o n - w e i n e ri n d e x ) 分别为o 1 4 7 3 、o 7 1 8 5 和o 8 5 6 7 。 1 2 3 尾矿土壤理化性质分析研究概况 随着尾矿区植被研究的深入，与植被生存密切相关的尾矿土壤研究占据了 比较重要的地位。尾矿区定居植被与尾矿土壤相互影响的内在机制问题，已经 有了大量的研究报道，对不同基质尾矿土壤的物理化学等性质的分析结果也频 频诸于报端。对尾矿土壤特性分析时主要涉及到物理性质有土壤类型、土壤渗 透性、含水量、电导率e c 、土壤容重等，化学性质分析主要有有机质、全氮、 全磷、全钾、p h ，速效氮、速效磷、速效钾等，更重要的是尾矿土中的主要金 属成分及含量【3 4 。3 6 】。祝怡斌等【3 7 】分析铁尾矿库土壤理化性质得出：尾砂土壤的 质地属砂土及壤质砂土，渗透系数大、有机质o 0 6 、全氮o 0 0 5 、全磷o 3 8 2 、 全钾0 2 1 5 、p h 值在7 5 8 2 之间，呈弱碱性，电导率e c l 7 9 单位，速效氮 3 0 3 m 眺g 、速效磷4 1 m g l ( g 、速效钾1 4 8 m 眺g 。发现铁尾砂具强透水性，吸 热快，抗蒸发能力差，有机质含量极低，含氮、磷量很低的特点【3 2 1 。任冠举 等【5 7 】通过常规方法测定了铜尾矿的p h 和电导率，以及有机质、总氮、有效磷、 速效钾的含量。狗牙根和双穗雀稗均能显著增加尾矿基质p h 值( 从3 6 上升到 5 4 ) ，降低电导率，减缓尾矿酸化过程；芦苇和狗牙根能够显著提高尾矿基质中 n 、k 和有机质含量( p o 0 5 ) ，增加尾矿中的养分，但是有效磷较裸露尾矿没有 显著增加4 3 - 5 0 1 。田胜尼等【5 l ，5 2 1 和m a t m e wr 等【4 5 4 7 1 ，测定了铜尾矿上酸化区、 未复垦区、复垦区三个不同的区域土壤理化( p h 、 e c 、有机质、全氮、全磷、 速效磷、全钾、速效钾、全铜、速效铜) 后发现：重金属元素铜含量耐4 引，营养 成份有机质、n 含量很低，极端贫瘠是尾矿土壤的主要特剧4 9 5 0 1 。陈怀满等【删 对铜尾矿库植被重建前后的土壤肥力状况进行比较，1 8 种不同植被组合种植条 件下的土壤基本农化性状在3 4 a 时间内的变化情况土壤p h 总体上无显著变化； 有机质含量显著上升，约为第一年的1 2 7 ；氨态氮成直线下降，为第一年 4 3 0 ；速效p 和速效k 显著上升，但仍旧处于较低水平；重金属( 主要是c u ) 海南大学2 0 0 8 届硕上研究生毕业论文 污染严重，c u 、z n 、p b 、c d 在植物中有明显积累【6 7 1 。 以上的结果反映出未复垦的尾矿土壤极端贫瘠，重金属毒性，尤其是有效 态重金属的毒性很强，普通植物的根本无法在此生存，只有少数有特殊抗性的 植物可以定居繁衍。而经过复垦过的尾矿土壤基本的理化性质有了不同程度的 改善，适合更多植物在其上生存。 1 2 4 尾矿区植被情况与土壤特性关系研究概况 尾矿区定居植被与土壤理化性质关系方面的研究已有报道【6 2 彤】，从实验角 度上主要涉及铜、铅锌和锡等尾矿土壤特殊的理化性质对定居植被的生理影响 以及某些植物对尾矿土壤的适应性和修复能力的机理问题进行探讨。主要的结 论是尾矿土壤中有效态重金属的毒性和土壤的极度贫瘠是影响植物定居的主要 原因，而抗性植物通过对自身生理结构和功能的调节而达到对有毒金属元素的 富集，从而改变土壤的理化性质，为其他植物的定居创造了条件【5 0 。5 8 】。 大多数学者对尾矿区植被与生境的研究中微观和中小尺度的理论和方法研 究比重较大畔】，但对植物群落内部的生态关系研究，揭示植物群落的结构、生 态、动态、分类等基本规律至今鲜有涉及。植物群落的分类和排序是认识一定 区域内植被的重要手段，是生态系统物种多样性研究的核心内容【6 9 。7 2 】。因此， 从数量生态学的角度来研究尾矿区植被多样性与土壤因子相关性及其相互演替 的规律问题，就显得更具备准确性和科学性。郭逍宇等【7 3 7 4 】人采用t w i n s 砌心、 d c a ( 除趋势对应分析) 和d c c a ( 除趋势典范对应分析) ，从植物种、植物群落 与环境因子( 有机质、n 、p 、电导率、p h 、k 、c u 、m n 、z n ) 关系方面对平朔安 太堡煤矿区的人工植被在恢复过程中的生态关系进行了研究，将6 3 个样方划分 为1 2 个群落类型，反映了植物群落与环境梯度之间的关系，表明了土壤有机质 含量是所有因子中对植物群落发展起决定性作用的主要环境因素。张桂莲等【6 5 6 6 】应用模糊数学排序方法，对矿区样地土壤中主要化学成分和植被数据进行直 接梯度分析，探讨矿区土壤环境与植被分布格局及植被动态的相互关系。结果 表明：通