恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响.pdf

第4 3卷第4期2 0 2 3年8月水土保持通报B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.4 3,N o.4A u g.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-1 1-0 3 修回日期:2 0 2 2-1 2-1 8 资助项目:青海省自然科学基金项目“高寒矿山排土场边坡人工恢复植被演替规律及其护坡效应评价:以果洛德尔尼铜矿为例”(2 0 2 1-Z J-9 5 6 Q)第一作者:庞景豪(1 9 9 8),男(汉族),河北省定州市人,硕士研究生,研究方向为生态工程地质。E m a i l:q d p a n g j i n g h a o 1 6 3.c o m。通讯作者:刘亚斌(1 9 8 7),男(汉族),青海省西宁市人,博士,副教授,主要从事生态工程地质等方面的研究工作。E m a i l:l i u y a b i n c u g 1 6 3.c o m。恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响庞景豪1,梁 燊1,刘亚斌1,2,李国荣1,2,朱海丽1,2,胡夏嵩1,2,史兴萍3,尚 卿3,缪晓星4,王延秀4(1.青海大学 地质工程系,青海 西宁8 1 0 0 1 6;2.青藏高原北缘新生代资源环境重点实验室,青海 西宁8 1 0 0 1 6;3.青海威斯特铜业有限责任公司,青海 果洛8 1 4 0 0 0;4.青海省水土保持中心,青海 西宁8 1 0 0 0 1)摘 要:目的研究恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响,为深入探讨高寒矿山排土场植物演替趋势,优化高寒矿山排土场植物恢复工艺方法提供科学指导。方法以青海省果洛藏族自治州德尔尼铜矿恢复期为11 2a范围内的1 0个矿山排土场边坡为研究对象,通过样方法调查排土场植物物种组成和多样性特性,并进一步调查土壤化学特性,明确了排土场P a t r i c k丰富度指数等4个植物多样性指数以及全氮等8个土壤化学特性指标与恢复年限的关系。结果随着恢复年限的增大,天然植物不断侵入,排土场植物的科、属、种数呈现出逐渐增加的趋势,各年限排土场物种组成和群落特征存在一定的差异性。排土场P a t r i c k丰富度指数随着恢复年限的增大呈幂函数增长趋势;S h a n n o n-W i e n e r多样性指数、S i m p s o n多样性指数和P i e l o u均匀度指数随着恢复年限增大呈先增大后减小趋势,且均符合二次函数关系。随着排土场恢复年限的增大,土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效磷含量均呈先增大后减小趋势;速效钾和有机质含量呈幂函数增长趋势;p H值呈逐渐降低趋势。排土场植物4个多样性指数与土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾和有机质含量呈不同程度的正相关关系,而与速效磷和p H值呈负相关关系。结论恢复期为1 2a时,试验区排土场植物仍处于演替发展阶段,未达到稳定状态;排土场植物演替和土壤养分之间存在明显的相互作用;建议矿区排土场植物恢复选用高氮高磷低钾型缓释复合肥。关键词:高寒金属矿山;排土场;人工恢复植物;植物多样性指数;土壤化学特性;植物演替文献标识码:A 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 4-0 1 1 0-1 1 中图分类号:X 1 7 1.4文献参数:庞景豪,梁燊,刘亚斌,等.恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响J.水土保持通报,2 0 2 3,4 3(4):1 1 0-1 2 0.D O I:1 0.1 3 9 6 1/j.c n k i.s t b c t b.2 0 2 3.0 4.0 1 4;P a n gJ i n g h a o,L i a n gS h e n,L i uY a b i n,e t a l.I n f l u e n c eo f r e c o v e r yy e a r so np l a n td i v e r s i t ya n ds o i l c h e m i c a l p r o p e r t i e s f o r a l p i n em e t a lm i n ed u m p sJ.B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,4 3(4):1 1 0-1 2 0.I n f l u e n c eo fR e c o v e r yY e a r so nP l a n tD i v e r s i t ya n dS o i lC h e m i c a lP r o p e r t i e s f o rA l p i n eM e t a lM i n eD u m p sP a n gJ i n g h a o1,L i a n gS h e n1,L i uY a b i n1,2,L iG u o r o n g1,2,Z h uH a i l i1,2,H uX i a s o n g1,2,S h iX i n g p i n g3,S h a n gQ i n g3,M i a oX i a o x i n g4,W a n gY a n x i u4(1.D e p a r t m e n t o fG e o l o g i c a lE n g i n e e r i n g,Q i n g h a iU n i v e r s i t y,X i n i n g,Q i n g h a i8 1 0 0 1 6,C h i n a;2.K e yL a b o r a t o r yo fC e n o z o i cR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t o nt h eN o r t h e r nE d g eo ft h eQ i n g h a i-T i b e tP l a t e a u,X i n i n g,Q i n g h a i8 1 0 0 1 6,C h i n a;3.Q i n g h a iW e s tC o p p e rI n d u s t r yC o.,L t d,G u o l u o,Q i n g h a i8 1 4 0 0 0,C h i n a;4.Q i n g h a iS o i la n dW a t e rC o n s e r v a t i o nR e s e a r c hC e n t e r,X i n i n g,Q i n g h a i8 1 0 0 0 1,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h ee f f e c t so fr e s t o r a t i o ny e a r so np l a n td i v e r s i t ya n ds o i l c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c so fa l p i n em e t a lm i n ed u m p sw e r es t u d i e d i no r d e r t op r o v i d es c i e n t i f i cg u i d a n c e s f o r f u r t h e re x p l o r i n gt h ep l a n ts u c c e s s i o nt r e n d sa n do p t i m i z i n gt h ep l a n tr e s t o r a t i o np r o c e s so fa l p i n em i n ed u m p s.M e t h o d sT h es t u d yw a sc o n d u c t e da tt h eD e l n yc o p p e rm i n e,G u o l u oX i z a n gA u t o n o m o u sP r e f e c t u r e,Q i n g h a iP r o v i n c e.P l a n ts p e c i e s c o m p o s i t i o na n dd i v e r s i t ya n ds o i l c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f t e na l p i n em e t a lm i n ed u m ps l o p e s v a r y i n g i nr e c o v e r yy e a r s(11 2y e a r s)w e r em e a s u r e db yq u a d r a ts u r v e ya n ds o i lc h e m i c a la n a l y s i s.R e l a t i o n s h i p sb e t w e e nf o u rp l a n td i v e r s i t yi n d e x e s(P a t r i c kr i c h n e s si n d e x,e t c.),e i g h ts o i lc h e m i c a lp r o p e r t yi n d e x e s(t o t a ln i t r o g e n,e t c.)a n dn u m b e ro fr e c o v e r yy e a r sw e r ed e t e r m i n e d.R e s u l t sT h en u m b e ro ff a m i l i e s,g e n e r a,a n ds p e c i e so f p l a n t s a t t h ed u m ps i t e s i n c r e a s e dw i t h i n c r e a s i n gn u m b e ro f r e c o v e r yy e a r sd u e t o t h ec o n t i n u o u s i n v a s i o no fn a t u r a lp l a n t s.T h e r ew e r ed i f f e r e n c e si np l a n ts p e c i e sc o m p o s i t i o na n dc o mm u n i t yc h a r a c t e r i s t i c so f t h ed u m p s i nd i f f e r e n ty e a r s.T h eP a t r i c kr i c h n e s s i n d e xi n c r e a s e da sap o w e rf u n c t i o na sn u m b e ro fr e c o v e r yy e a r si n c r e a s e d.T h eS h a n n o n-W i e n e rd i v e r s i t yi n d e x,S i m p s o nd i v e r s i t yi n d e x,a n dP i e l o ue v e n n e s s i n d e x i n i t i a l l yi n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gr e c o v e r yy e a r,a n dt h e nd e c r e a s e d,a n da l l i n d e x e sc h a n g e dw i t ht i m e f o l l o w i n gq u a d r a t i c r e l a t i o n s h i p s.T h ec o n t e n t so f t o t a ln i t r o g e n,t o t a lp h o s p h o r u s,t o t a lp o t a s s i u m,a l k a l i n eh y d r o l y s i sn i t r o g e n,a n dr a p i d l ya v a i l a b l ep h o s p h o r u s i n i t i a l l yi n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gn u m b e ro fr e c o v e r yy e a r s,a n dt h e nd e c r e a s e d.T h ec o n t e n t so fr a p i d l ya v a i l a b l ep o t a s s i u m a n do r g a n i cm a t t e r i n c r e a s e da s ap o w e r f u n c t i o na sn u m b e r o f r e c o v e r yy e a r s i n c r e a s e d.p Hv a l u ed e c r e a s e da sn u m b e r o fr e c o v e r yy e a r s i n c r e a s e d.T h ef o u rp l a n td i v e r s i t yi n d e x e sw e r ep o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t ht h ec o n t e n t so fs o i l t o t a ln i t r o g e n,t o t a l p h o s p h o r u s,t o t a l p o t a s s i u m,a l k a l i n eh y d r o l y s i sn i t r o g e n,r a p i d l ya v a i l a b l ep o t a s s i u m,a n do r g a n i cm a t t e r,b u tn e g a t i v e l yc o r r e l a t e dw i t ht h ec o n t e n t so f r a p i d l ya v a i l a b l ep h o s p h o r u sa n dw i t ht h ep Hv a l u e s.C o n c l u s i o nWh e n t h e r e c o v e r yp e r i o dw a s 1 2y e a r s,t h ep l a n t s i n t h ed u m pa r e aw e r e s t i l l i n t h es u c c e s s i o n a l d e v e l o p m e n ts t a g ea n dh a dn o ty e tr e a c h e das t a b l es t a t e.T h e r ew a sa no b v i o u si n t e r a c t i o nb e t w e e np l a n ts u c c e s s i o na n ds o i ln u t r i e n t s.I ti ss u g g e s t e dt h a th i g hn i t r o g e n,h i g hp h o s p h o r u sa n dl o wp o t a s s i u ms l o wr e l e a s ec o m p o u n df e r t i l i z e rs h o u l db eu s e df o rp l a n t r e s t o r a t i o n i nm i n ed u m p s.K e y w o r d s:a l p i n em e t a lm i n e;d u m p;a r t i f i c i a lv e g e t a t i o nr e s t o r a t i o n;p l a n td i v e r s i t yi n d e x;s o i lc h e m i c a lp r o p e r t i e s;p l a n t s u c c e s s i o n 矿山排土场是人为形成的地质体,是矿山采矿排弃物集中排放的场所1。青藏高原自然生态环境脆弱,是风力侵蚀、水力侵蚀、冻融侵蚀交替作用最为严重的地区之一,因此排土场生态恢复是区内矿山生态恢复的核心工作2-3。由于高寒地区气候恶劣、排土场表层土壤极度贫瘠,因此通过自然恢复的方法需要较长的时间才能实现排土场生态恢复,故高寒矿区生态恢复工作主要采用人工植物恢复措施4-7。人工植物恢复是改变矿区恶劣生态环境的有效途径,不仅可以构建退化矿区生态系统初始群落,还可以有效改良土壤结构,增加土壤肥力,促使矿区生态系统朝正向发展8-1 0。人工植物恢复初期,植被群落格局主要受人工建植的影响1 1-1 2。随着植物演替的进行,伴随着植物的生长和自然侵入,植被群落的物种组成与结构会发生改变,不同物种的群落功能及其生态关系也会随之发生变化1 3-1 4。因此,明确不同恢复年限条件下的植物特征和土壤特性变化规律,对揭示高寒矿区排土场植物恢复过程中的物种共存和生物多样性维持机制至关重要,同时对优化植物配置模式和可持续经营管理具有重要意义1 5。在高寒地区不同恢复年限与人工植物恢复排土场及人工草地植物特征和土壤化学特性规律方面,诸多学者开展了较为丰富的研究与实践。吴晓慧等1 6对青藏高原地区“黑土滩”型退化高寒草甸人工恢复植物演替特征开展研究发现,随着恢复年限的增加,人工种植植被 垂穗披碱草(E l y m u sn u t a n s)或草地早熟禾(P o ap r a t e n s i s)与原生植被在经历一个激烈的竞争阶段后,逐渐趋于动态平衡;人工种植的垂穗披碱草、草地早熟禾等本土植被,可以促进青藏高原地区“黑土滩”型退化高寒草甸的有效恢复。杨鑫光6研究了青海木里煤田江仓矿区、聚乎更矿区恢复期为0,2,4a的排土场植物生态多样性特征,结果表明恢复时间的延长引起人工草地P a t r i c k和M a r g a r l e f丰富度指数逐步增加,但是增加程度不显著,S h a n n o n-W i e n e r和S i m p s o n多样性指数以及P i e l o u均匀度指数逐步下降,恢复4a后达显著性水平;原始群落物种数量小、人工草地入侵物种少、垂穗披碱草的群落中优势地位的提高等是造成这一变化的原因。金立群等1 7分析了不同恢复年限高寒露天煤矿区渣山植物与土壤特征,结果表明除土壤全钾外,土壤理化性质111第4期 庞景豪等:恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响随恢复时间增长而改善,除p H值外,土壤理化性质与植物特征之间相关性显著,并指出高寒地区矿区植物恢复过程中土壤物理性质的恢复滞后于化学性质。孙华方等1 8研究了黄河源区不同年限人工草地植物群落特征和土壤养分的动态变化,结果表明人工草地土壤养分中全氮、全钾、速效氮、速效钾以及有机质随年限增加呈现积累趋势,土壤p H值逐渐趋于中性,高寒地区人工草地群落结构和土壤营养随着建植时间的延长在逐渐恢复。综上所述,有关高寒地区不同恢复年限条件下排土场及退化草地植物特征和土壤特性变化规律方面,诸多学者已取得了较为丰富的研究成果。然而,有关连续长时间序列条件下高寒矿山排土场植物变化特征和土壤特性变化规律方面的相关研究成果则鲜有报道。同时,现有的研究多围绕非金属矿山排土场和退化草地开展相关研究,而有关高寒地区金属矿山排土场的相关研究亦相对较少。基于此,本项研究以青海省果洛藏族自治州德尔尼铜矿恢复期为11 2a的排土场为研究对象,以空间代替时间的方法开展研究。在样方调查基础上,对各恢复期排土场植物种类、株数和覆盖度等生长量指标进行调查,分析各恢复期排土场物种组成和植物多样性特征,并进一步探讨多样性指数与恢复年限的关系;通过土壤化学特性调查,分析和探讨排土场土壤化学特性与恢复年限的关系,及其与植物多样性指数的相关性。该项研究的实施对于深入探讨高寒矿山排土场植物演替趋势,优化高寒矿山排土场植物恢复工艺具有重要意义。1 研究区概况德尔尼铜矿位于青藏高原东北部,青海省果洛藏族自治州玛沁县大武镇辖区内,2 0 0 5年建矿。矿区最高点位于其西北部的分水岭德尔尼岭,海拔高程47 8 3.5 0m,最低点在德尔尼河,海拔高程39 8 0.0 0m。矿区属于高原大陆性气候,年平均气温-1.2,年平均降水量7 3 3mm,年平均蒸发量11 0 3mm。研究区属于高原地区,当地少见树木,多为高原草甸。自2 0 0 7年起,矿山逐年开展排土场人工植物恢复。人工恢复植物选择垂穗披碱草和冷地早熟禾2种禾本科草本植物,恢复工艺主要以覆土撒播工艺为主,覆土来源主要为矿山开采过程中剥离贮存的原生土壤,覆土厚度为1 0c m。矿区排土场岩土体主要为矿山开采过程中形成的蛇纹岩和角砾状蛇纹岩矿渣。截至2 0 2 0年,矿区已连续1 3a采用相同植物和工艺开展排土场人工植物恢复工作(表1)。2 试验设计与方法2.1 排土场植物调查该项研究于2 0 2 1年8月在德尔尼矿区不同恢复期排土场开展了样方调查试验。在试验区选取坡度和坡向相近似,且恢复期分别为1,2,3,4,5,6,7,9,1 0,1 2a共1 0个排土场进行相关试验研究,不同年限排土场基本信息如表1所示。通过样方调查获得排土场植物种类、株数、株高和覆盖度。样方调查过程中,相同恢复期排土场内以对角线的形式设置3个面积为1m1m的样方,间距81 2m。样方由1 0 0个面积为0.1m0.1m的方格组成,现场通过计算未被植物覆盖的空方格面积以估算小区植物覆盖面积,并以小区植物覆盖面积与样方面积的百分比表征样方植物覆盖度。在此基础上,计算出植物重要值()以表示物种优势程度,其中,重要值4 0%的物种确定为样地优势种,重要值3%,4 0%的物种确定为样地亚优势种1 9。采用多样性指数分析评价不同恢复年限排土场植物群落的物种组成、功能和结构的异质性,包括P a t r i c k丰富度指数(R)、S h a n n o n-W i e n e r多样性指数(H)、S i m p s o n多样性指数(D)、P i e l o u均匀度指数(J)2 0-2 2。其中,S h a n n o n-W i e n e r多样性指数描述的是个体物种的无序和不确定性,不确定性越高,多样性越高,是植物群落结构的重要参数,能客观反映植物群落内物种组成的变化情况;S i m p s o n多样性指数为从一个植物群落中连续两次抽样所得到的个体数属于不同种的概率;P i e l o u均匀度指数指一个植物群落中全部物种个体数目的分配状况,反映了各物种个体数目分配的均匀程度,其值越大,各物种分配越均匀2 3。物种重要值()、P a t r i c k丰富度指数(R)、S h a n n o n-W i e n e r多样性指数(H)、S i m p s o n多样性指数(D)和P i e l o u均匀度指数(J)计算公式为:=(Hi+Fi+Di)/3(1)R=S(2)H=-Si=1Pil nPi(3)D=1-Si=1P2i(4)J=H/l nS(5)式中:为样方中植物i的重要值(%);Hi为相对高度(%),为样方中植物i的平均高度与样方中所有植物平均高度之和的百分比;Fi为相对频度(%),为样方中植物i的频度与样方中所有植物频度之和211 水土保持通报 第4 3卷的百分比;Di为相对密度(%),即样方中植物i的个体数与样方中所有植物个体数之和的百分比;S为群落内物种总数(种);Pi为样方中某一物种的个体数和样方中所有植物个体数之和的比值。表1 德尔尼矿区不同恢复年限排土场及采样点基本信息T a b l e1 D u m p i n f o r m a t i o na n ds a m p l i n gp o i n t c o o r d i n a t e so fd i f f e r e n t r e c o v e r yy e a r s i nD e l n yc o p p e rm i n e排土场恢复年份排土场恢复年限/a坡度/()坡向/()海拔/m采样点位置(1)(2)(3)2 0 2 013 4.02.23 1 341 9 4.0 0N 3 4 2 2 5 9 E 1 0 0 7 1 5 N 3 4 2 2 5 9 E 1 0 0 7 1 5 N 3 4 2 2 5 9 E 1 0 0 7 1 6 2 0 1 923 6.23.47 242 3 8.0 0N 3 4 2 3 1 8 E 1 0 0 7 5 N 3 4 2 3 1 8 E 1 0 0 7 4 N 3 4 2 3 1 8 E 1 0 0 7 6 2 0 1 833 2.27.24 541 8 0.0 0N 3 4 2 3 1 E 1 0 0 7 2 0 N 3 4 2 3 2 E 1 0 0 7 2 0 N 3 4 2 3 0 E 1 0 0 7 2 1 2 0 1 743 7.82.73 044 0 0.0 0N 3 4 2 3 1 9 E 1 0 0 7 5 3 N 3 4 2 3 1 9 E 1 0 0 7 5 4 N 3 4 2 3 1 9 E 1 0 0 7 5 5 2 0 1 653 0.74.71 041 3 6.0 0N 3 4 2 2 5 8 E 1 0 0 7 4 2 N 3 4 2 2 5 8 E 1 0 0 7 4 3 N 3 4 2 2 5 8 E 1 0 0 7 4 4 2 0 1 561 4.83.41 040 3 9.5 0N 3 4 2 1 5 8 E 1 0 0 7 3 3 N 3 4 2 1 5 8 E 1 0 0 7 3 4 N 3 4 2 1 5 8 E 1 0 0 7 3 5 2 0 1 472 8.57.14 240 7 3.3 2N 3 4 2 2 3 6 E 1 0 0 7 4 7 N 3 4 2 2 3 6 E 1 0 0 7 4 8 N 3 4 2 2 3 6 E 1 0 0 7 4 9 2 0 1 292 9.74.62 240 5 0.0 0N 3 4 2 2 3 6 E 1 0 0 7 3 5 N 3 4 2 2 3 6 E 1 0 0 7 3 6 N 3 4 2 2 3 6 E 1 0 0 7 3 7 2 0 1 11 03 5.31.22 8 341 3 0.2 0N 3 4 2 2 4 5 E 1 0 0 7 4 6 N 3 4 2 2 4 5 E 1 0 0 7 4 7 N 3 4 2 2 4 5 E 1 0 0 7 4 8 2 0 0 91 23 1.34.13 340 7 0.0 0N 3 4 2 2 3 8 E 1 0 0 7 4 6 N 3 4 2 2 3 7 E 1 0 0 7 4 6 N 3 4 2 2 3 9 E 1 0 0 7 4 6 2.2 土壤化学特性分析样方调查结束后,在样方周围进行土壤试样采集。土壤采样时,在每个样方周围随机选择3个取样点分别采集地表以下02 0c m深度范围内土样,然后将3个取样点土壤混合后称取1k g土样作为该样方点处的土样,每个排土场共采集3个土样。排土场土壤样品用以土壤化学指标测定,包括全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质和p H值,具体测试方法如下,全氮采用半微量凯氏定氮法测定;全磷采用氢氧化钠熔融钼锑抗比色法测定;全钾采用氢氧化钠熔融火焰光度法测定;碱解氮采用碱解扩散法测定;速效磷采用0.5m o l/L碳酸氢钠浸提钼锑抗比色法测定;速效钾采用醋酸铵浸提火焰光度法测定;土壤p H值采用电极法(水土比2.51)测定;土壤有机质采用重铬酸钾容量法测定2 4。2.3 数据分析通过回归分析,分析不同恢复年限排土场覆盖度、植物多样性指数和土壤化学特性指标与恢复年限的关系;通过相关分析,明确植物多样性指数和土壤化学特性指标相关性。以上分析均采用E x c e l2 0 1 6软件进行。植物多样性指数和土壤化学特性指标相关性分析中,相关程度划分类标准详见文献2 4。采用单因素方差分析(o n e-w a yANOVA,L S D法),分析排土场植物多样性指数和土壤化学特性在不同恢复年限间的差异性。单因素方差分析使用I BM S P S SS t a t i s-t i c s2 3软件2 5。此外,文中所涉及的其他数据统计分析,及相关图件制作均采用E x c e l 2 0 1 6软件进行。3 试验结果3.1 不同恢复年限排土场物种组成及群落特征由表23可知,试验区不同恢复年限排土场共出现3 3种植物,包括3 2种草本植物和1种灌木植物,分属1 4科2 9属。随着恢复年限的增加,排土场植物的科、属、种数总体呈现出逐渐增长的趋势。由表3可知,垂穗披碱草是恢复年限为11 2a的排土场仅有的1种共有植物,而自恢复期为2a起,甘肃马先蒿(P e d i c u l a r i sk a n s u e n s i s)亦成为不同恢复年限排土场的共有植物。进一步分析可知,在恢复期14a间,各恢复年限排土场之间共有物种数平均为1.8 61.6 7种。而自恢复期为5a起,各恢复年限排土场之间共有物种数显著增多,平均为5.8 61.8 6种,说明物种组成差异存在减小趋势。但相对于51 2a各年限排土场的物种数而言,各年限间物种组成依然存在显著的差异性。311第4期 庞景豪等:恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响表2 研究区不同恢复年限排土场植物物种数统计T a b l e2 S t a t i s t i c so fp l a n t s p e c i e so fd u m p sw i t hd i f f e r e n t r e c o v e r yy e a r s i ns t u d ya r e a恢复年限/a科数属数种数11112444323344555799661 11 1791 61 6971 01 11 091 51 51 291 61 8合计1 42 93 3由表3可知,不同恢复年限排土场的优势种亦存在差异,导致对应的群落类型存在差异。恢复年限为1a的排土场仅有1种植物,即人工播种的垂穗披碱草。恢复期为2a时,排土场开始有天然植物侵入,排土场优势种除垂穗披碱草以外,还有甘肃马先蒿(P e d i c u l a r i sk a n s u e n s i s),且2种植物重要值差异性较大,该恢复年限排土场群落为“垂穗披碱草+甘肃马先蒿”群落。与恢复期为2a的排土场相比,恢复期为3a时,群落增加了优势种雀麦(B r o m u s j a p o n i-c u s),对应的排土场群落为“垂穗披碱草+雀麦+甘肃马先蒿”群落。自恢复期为4a起,随着自然侵入植物的种类和重要值逐渐升高,初期人工播种的垂穗披碱草在排土场群落中的重要值降低,且与其他优势种重要值差异程度亦减小。与此同时,自恢复期为5a起,最先侵入的植物甘肃马先蒿重要值总体亦呈降低趋势,故在恢复期为4,5,6,7和9a,对应的植被群落分别为“甘肃马先蒿+垂穗披碱草+雀麦”群落、“垂穗披碱草+甘肃马先蒿+冷蒿+乱草”群落、“垂穗披碱草+喉毛花+甘肃马先蒿”群落、“垂穗披碱草+雀麦+蕨麻”群落和“垂穗披碱草+冷地早熟禾+乱草+甘肃马先蒿+弱小火绒草”群落。在恢复期为1 0和1 2a,排土场对应的群落分别为“垂穗披碱草”群落和“垂穗披碱草+蕨麻”群落。虽然恢复期为1 0和1 2a的排土场优势种相对单一,但以上排土场群落内亚优势种数量相对高于其他年限。3.2 不同恢复年限排土场植物多样性变化特征图1所示为排土场植物多样性指数和恢复年限之间的关系。注:图中标注的小写字母表示在1 0个恢复年限排土场中,P a t r i c k丰富度指数、S h a n n o n-W i e n e r多样性指数、S i m p s o n多样性指数和P i e l o u均匀度指数的差异显著性结果(L S D法),p0.0 5。下同。图1 研究区多样性指数与恢复年限的关系F i g.1 R e l a t i o n s h i pb e t w e e np l a n td i v e r s i t y i n d e x e sa n dr e c o v e r yy e a r s i ns t u d ya r e a411 水土保持通报 第4 3卷表3 研究区不同恢复年限排土场植物物种组成及其重要值T a b l e3 P l a n t s p e c i e s c o m p o s i t i o na n d i m p o r t a n t v a l u eo fd u m p sw i t hd i f f e r e n t r e c o v e r yy e a r s i ns t u d ya r e a%植物名 所属科属 不同恢复年限物种重要值1a2a3a4a5a6a7a9a1 0a1 2a垂穗披碱草禾本科披碱草属1 0 0.0 08 6.0 57 3.3 85 3.3 65 3.6 16 4.1 64 6.8 35 2.4 25 2.5 24 5.2 6甘肃马先蒿玄参科马先蒿属4 3.5 74 1.4 75 4.7 74 3.6 54 1.2 13 8.8 04 0.4 02 7.3 33 8.3 8湿生扁蕾龙胆科扁蕾属1 4.1 92 6.3 52 5.1 63 8.4 52 6.3 73 7.9 9弱小火绒草菊科火绒草属1 1.7 51 2.1 03 9.1 94 0.0 33 5.3 22 3.3 0雀 麦禾本科雀麦属5 1.8 25 4.6 01 3.9 14 5.1 21 5.7 9五脉绿绒蒿罂粟科绿绒蒿属2 5.3 3隐匿景天景天科景天属2 3.0 5乱 草禾本科画眉草属4 4.2 84 0.6 73 1.7 72 6.7 7冷 蒿菊科蒿属4 5.4 11 3.3 61 2.5 31 2.5 2斜茎黄芪豆科黄芪属1 3.4 21 3.2 3车 前车前科车前属1 2.4 41 2.0 11 2.1 71 5.5 7露蕊乌头毛茛科乌头属1 4.2 4细蝇子草石竹科蝇子草属1 6.4 0喉毛花龙胆科喉毛花属4 1.5 63 6.4 01 1.7 9铺地小叶儿金露梅蔷薇科委陵菜属3 5.3 22 3.3 9乳白香青菊科香青属2 5.1 93 6.8 21 2.0 81 2.6 3大花菭草禾本科菭草属1 3.9 01 3.5 41 3.4 1蒲公英菊科蒲公英属1 2.1 83 7.2 82 5.9 0平车前车前科车前属1 1.9 91 1.9 33 7.6 22 6.4 6高山韭百合科葱属1 1.9 70.0 0蕨 麻蔷薇科委陵菜属4 1.2 33 9.0 74 7.3 9粉条儿菜百合科肺筋草属2 5.2 11 1.6 7蓟蓟科蓟属1 2.9 6少花米口袋豆科米口袋属1 2.2 22 9.6 32 5.8 6高原毛茛毛茛科毛茛属1 3.1 02 4.6 3冷地早熟禾禾本科早熟禾属4 1.6 8糙叶黄芪豆科黄芪属2 3.6 7矮火绒草菊科火绒草属1