风化型土质金矿尾矿植被恢复研究

摘要

人类在发展进步的同时,对矿产资源进行了大规模的开发。金矿资源的开采对矿区生态环境和尾矿土壤性质造成严重的影响,制约了矿区社会经济的可持续发展。本文应用生态恢复与重建的相关理论,通过野外调查与理化分析,研究金矿开采对矿区的环境生态损害；通过植被调查、物种生物生态学特性和环境修复能力分析,选定了恢复树种与配置模式,建立了研究区植被恢复模式与环境生态损害防治体系；基于对重金属富集的盆栽试验,进行了尾矿农业再利用的土壤适农性分析。尾矿植被恢复研究对于今后更好的利用尾矿土地资源、维护和改善矿区生态环境具有重要的理论和现实意义。研究得出如下主要结论。
　　 (1)金矿开采对水土资源的损害方面:采矿占用了大量土地资源,因扰动地表,改变地形,破坏了原地表景观,加剧了矿区水土流失。调查监测结果表明,金矿开采共破坏和占用土地面积113.65hm2,2009年加剧水土流失5903.8t。对矿区土壤性质的影响主要表现为:导致土壤结构不良,粉粒含量减少,砂粒含量增加,尾矿土壤基质过于坚硬,容重增至1.61～1.74 g/cm3,土壤持水、保水、透水能力发生变化；pH增至8.18以上,土壤强碱化,养分流失,土壤极度贫瘠；尾矿土壤重金属含量增加,在所测的物种重金属(Cd、Pb、Cu、Ni、Zn)中,Cd、Ni两种重金属超过了国家标准,有毒物质氰化物残留。
　　 (2)金矿开采对植被损害的研究结果表明,尾矿区共24种植物,隶属于14科23属,比未开挖扰动自然植被区减少11科20属22种。除5种人工种植物种,自然生长植被以禾本科、菊科为主,占总数的41.6％。金矿开采对植被的损害是毁灭性的,造成了矿区植被的严重退化,生物多样性减少、丧失,群落结构简单化。
　　 (3)研究了植被恢复对基质土壤理化性质的改良作用,并讨论了现有植被恢复中存在的问题。基于矿区植被调查和物种生物生态学特性与环境修复能力分析的基础上,确定刺槐、紫穗槐、加杨、侧柏、构树、臭椿、木槿、海桐、苎麻、香根草、蜈蚣草、黑麦草、类芦用于尾矿的植被恢复物种和“乔灌草搭配、灌草先行”的配置模式。讨论建立了“人工修复”与“自然演替”相结合的尾矿植被恢复模式和“工程措施、植物措施和临时措施相结合”的矿区生态环境损害防治体系。
　　 (4)对尾矿土壤进行了基于Cd富集的盆栽试验研究,结果表明,在设施条件下,小白菜能在尾矿土壤上成活,发芽率在33.3～66.7％之间。发芽率和生物产量随尾矿年限增加,T09产量仅为CK的28.7％,且植株矮小,枯黄,出现病变。小白菜对Cd的吸收富集作用显著,T09尾矿小白菜叶片中Cd的含量和积累量最高,达1.65mg/kg,超过国家食品卫生标准临界值4.12倍。分析得出,尾矿土壤不宜或短期不宜作为农业用地进行农业复垦。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 与课题相关的几个概念

1.3 生态恢复的相关理论

1.3.1 生态演替理论

1.3.2 生态适应性原则

1.3.3 生态位理论

1.3.4 生物多样性特征

1.4 国内外研究进展

1.4.1 影响植被恢复的矿区环境因子研究

1.4.2 矿区土壤基质改良研究

1.4.3 矿区植被恢复植物物种选择及配置模式研究

1.4.4 矿区废弃地植被演替研究

1.4.5 植被恢复对矿区环境的影响研究

1.5 研究内容与技术路线

2 材料与方法

2.1 研究区概况

2.1.1 地理位置

2.1.2 地形地貌、地质构造与地层岩性

2.1.3 气象与水文

2.1.4 土壤与植被

2.1.5 社会经济与矿产资源

2.1.6 水土流失现状

2.1.7 矿山开采现状

2.2 试验设计

3.结果与分析

3.1 金矿开采对水土资源的损害

3.1.1 水土流失监测结果分析

3.1.2 金矿开采对尾矿土壤性质的影响

3.1.3 小结

3.2 金矿开采对植被的损害分析

3.3 蛇屋山金矿尾矿植被恢复研究

3.3.1 已恢复区植被改良土壤性质分析

3.3.2 影响尾矿植被恢复的限制因子

3.3.3 树种选择及其配置模式

3.3.4 蛇屋山植被恢复过程与矿区环境的生态损害防治

3.3.4 小结

3.4 基于Cd富集的尾矿土壤适农性评价

3.4.1 尾矿土壤的小白菜盆栽试验

3.4.2 Cd在小白菜体内的富集

3.4.3 小结

4.结论

4.1 主要结论

4.2 不足与建议

参考文献

致谢

附录