摘要：［目的］露天煤礦排土場(chǎng)邊坡水土流失嚴(yán)重，合理的植被措施可以有效防止水土流失的進(jìn)一步擴(kuò)大。有關(guān)排土場(chǎng)邊坡植被恢復(fù)種類(lèi)的研究較少，分析邊坡植被演替規(guī)律拓展初始恢復(fù)建群種類(lèi)，可為礦區(qū)生態(tài)安全評(píng)估提供一定參考。［方法］采用時(shí)空替代的方法對(duì)滿(mǎn)來(lái)梁露天煤礦4 種不同恢復(fù)年限（2、6、10、12a）的排土場(chǎng)南北邊坡進(jìn)行植被調(diào)查，分析不同恢復(fù)年限下邊坡群落的演替過(guò)程，篩選恢復(fù)過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)植物種，為排土場(chǎng)邊坡的穩(wěn)定提供理論基礎(chǔ)。［結(jié)果］（1）露天煤礦排土場(chǎng)邊坡植物組成為17 科44 屬60 種，以草本植物為主；（2）隨著恢復(fù)年限的增加，多年生鄉(xiāng)土植物逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，地上生物量增多，群落穩(wěn)定性升高；（3）由于排土場(chǎng)南、北坡光照、土壤水分不同，故南、北坡植被存在差異，整體來(lái)看北坡植被恢復(fù)效果優(yōu)于南坡；（4）在人工植被恢復(fù)時(shí)選取能快速生長(zhǎng)的豆科植物如紫花苜蓿等作為建群種，并輔以羊草、黑沙蒿、披堿草等適應(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)在一定程度上使群落演替進(jìn)程加快，促進(jìn)群落穩(wěn)定。［結(jié)論］針對(duì)地區(qū)、坡向的不同選取適宜植被減少群落波動(dòng)，促進(jìn)群落穩(wěn)定，可為礦山的綠色修復(fù)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：邊坡穩(wěn)定； 植被恢復(fù)； 植物多樣性； 群落穩(wěn)定性； 演替規(guī)律

中圖分類(lèi)號(hào)：S157 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-8151（2024）03-0108-11

煤炭為地區(qū)帶來(lái)高速發(fā)展，但其開(kāi)采過(guò)程中也引發(fā)了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題［1］。煤礦開(kāi)采過(guò)程中引起的地表擾動(dòng)，使西北干旱、半干旱地區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境更加岌岌可危［2］。鄂爾多斯地區(qū)煤炭?jī)?chǔ)量豐富，但氣候干旱、自然環(huán)境惡劣，開(kāi)采后如何進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)將是該地區(qū)面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。因此，針對(duì)礦山的生態(tài)修復(fù)刻不容緩。露天煤礦破壞地表的同時(shí)也產(chǎn)生了一種由采礦廢棄物人工堆墊而成的排土場(chǎng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)松散、占據(jù)大量土地、損毀地表植被、易造成水土流失、環(huán)境污染甚至形成地質(zhì)災(zāi)害［3］。排土場(chǎng)引起的生態(tài)系統(tǒng)退化甚至崩毀，嚴(yán)重制約著煤礦可持續(xù)發(fā)展及當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境安全。

植被恢復(fù)是礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)，植被將土壤、大氣和水串聯(lián)成一個(gè)整體，是生態(tài)系統(tǒng)中重要一環(huán)［4］。植被不僅是初始生態(tài)群落的生產(chǎn)者，還起到改善地表微環(huán)境、增強(qiáng)土壤肥力、提高土壤穩(wěn)定性、防止水土流失等作用。排土場(chǎng)植被擾動(dòng)與恢復(fù)監(jiān)測(cè)對(duì)礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的準(zhǔn)確規(guī)劃具有重要意義，有利于遭到破壞后生態(tài)系統(tǒng)積極恢復(fù)的正向調(diào)節(jié)。有關(guān)露天煤礦排土場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)研究逐漸增多，Harris 等［5］認(rèn)為，栽植豆科植物作為恢復(fù)先鋒種可以促進(jìn)土壤中氮元素的積累，增強(qiáng)土壤肥力，改善土壤貧瘠的狀態(tài)。Reid 等［6］研究表明，在廢棄礦山進(jìn)行植被恢復(fù)后，土壤理化性質(zhì)均優(yōu)于未采取植被恢復(fù)措施的礦山。其中植物多樣性［7］和群落穩(wěn)定性［8］是生態(tài)恢復(fù)中的重要指標(biāo)，植物多樣性表示群落中個(gè)體數(shù)所表現(xiàn)出的群落結(jié)構(gòu)特征。群落穩(wěn)定性描述受到干擾后系統(tǒng)恢復(fù)原狀的能力。

本研究通過(guò)測(cè)定不同恢復(fù)年限排土場(chǎng)南北坡植物多樣性和穩(wěn)定性、地上生物量及土壤含水率等指標(biāo)，運(yùn)用空間代替時(shí)間的方法，旨在探討排土場(chǎng)邊坡植被群落演變過(guò)程及規(guī)律，選取適合露天煤礦排土場(chǎng)生長(zhǎng)的植物，加快邊坡演替進(jìn)程，運(yùn)用植物措施防治水土流失，為鄂爾多斯地區(qū)露天煤礦排土場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 研究區(qū)概況

烏蘭集團(tuán)滿(mǎn)來(lái)梁露天煤礦位于鄂爾多斯市伊金霍洛旗（北緯38°56 ′～39°49 ′，東經(jīng)108°58 ′～110°25 ′），黃土高原地理特征顯著。氣候上屬典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，降水量少，蒸發(fā)量大，氣候干燥。年平均降水量320 mm，降水集中在每年的7-8 月。地域性土壤為砂壤土，植被類(lèi)型以沙生植被與草甸植被為主［9］。

本次調(diào)查于2022 年9 月開(kāi)始，以滿(mǎn)來(lái)梁露天煤礦恢復(fù)2 a（2020 年）、6 a（2016 年）、10 a（2012年）、12 a（2010 年）的4 個(gè)不同恢復(fù)年限排土場(chǎng)為研究對(duì)象。該煤礦對(duì)排土場(chǎng)邊坡及平臺(tái)均進(jìn)行了科學(xué)規(guī)劃，排土場(chǎng)平臺(tái)上覆原始地貌表土，厚度約2 m，在恢復(fù)10 a 排土場(chǎng)平臺(tái)種植農(nóng)作物，其余復(fù)墾平臺(tái)均種植紫花苜蓿；4 個(gè)排土場(chǎng)邊坡覆土，厚度約0. 6 m，采用噴漿苜蓿草籽的方式進(jìn)行植被恢復(fù)，防止邊坡水土流失，經(jīng)過(guò)若干年的恢復(fù)演替，邊坡植被群落已逐漸成形，但由于恢復(fù)年限、坡向的不同，群落組成及邊坡修復(fù)效果仍存在差異。

1. 2 試驗(yàn)方法

植被調(diào)查是了解生態(tài)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)，在收集整理煤礦現(xiàn)存原始記錄的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)地植被調(diào)查，利用時(shí)空替代的方法［10］，于2022 年9 月初對(duì)露天煤礦排土場(chǎng)邊坡植被進(jìn)行調(diào)查取樣。

滿(mǎn)來(lái)梁煤礦排土場(chǎng)于2010 年開(kāi)始植被恢復(fù)工程。排土場(chǎng)邊坡長(zhǎng)約20 m，人工整坡，坡度約20°。對(duì)4 種不同恢復(fù)年限排土場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，在不同恢復(fù)年限排土場(chǎng)的南、北坡選1 塊坡度、地形相似樣地進(jìn)行調(diào)查，每個(gè)樣地設(shè)置3 個(gè)5 m×5 m 樣方，距離相等為2 m，在每個(gè)5 m×5 m 樣方內(nèi)四角和中心各設(shè)1 個(gè)1 m×1 m 樣方，調(diào)查樣方數(shù)量共120個(gè)，調(diào)查樣地內(nèi)植物種類(lèi)、數(shù)量、高度、植被蓋度等指標(biāo)。每個(gè)5 m×5 m 樣方中隨機(jī)選取3 個(gè)1 m×1 m 樣方用鋁盒分別取0～10，10～20，20～30 cm處土壤，并貼近地面剪取地上部分，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定地上生物量。

1. 3 統(tǒng)計(jì)分析

1. 3. 1 重要值計(jì)算

重要值[11]=（相對(duì)蓋度+相對(duì)密度+相對(duì)頻度）/3（1）

1. 3. 2 群落多樣性

本文群落多樣性指數(shù)采用4 種通用的多樣性指數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

Margalef 豐富度指數(shù)（R）：

R = （ S - 1 ） / ln N （2）

Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)（H）：

H =-Σn i= 1"pi ln pi （3）

Pielou 均勻度指數(shù)（E）：

E = H/ ln S （4）

Simpson 指數(shù)（D）：

D = 1 -Σn i = 1"p2i（5）

式中，Pi表示1 個(gè)群落中i 物種的數(shù)量比物種總數(shù)；N 為種群中所有植物的總個(gè)體數(shù)；S 為種群中物種個(gè)數(shù)。

1. 3. 3 穩(wěn)定性計(jì)算

采用鄧元潤(rùn)［12］完善后的Godron［13］測(cè)定方法。將相對(duì)頻度的累加替換為相對(duì)蓋度的累加。相對(duì)蓋度用百分?jǐn)?shù)表示，定義為Y 軸；按植物種類(lèi)排序，以植物種倒數(shù)的累積百分?jǐn)?shù)為X 軸。繪制出變化的曲線圖，使其與直線（Y=100 ? X）相交。交點(diǎn)（x，y）即參照物的穩(wěn)定性。點(diǎn)（x，y）與（20，80）的直線距離為歐式距離。

1. 3. 4 地上生物量計(jì)算

采集植物樣品時(shí)，用枝剪貼近地表，將選中樣方中全部的地上植物部分剪下來(lái)，裝入自封袋并編號(hào)，帶回實(shí)驗(yàn)室烘干至恒重后用電子天平稱(chēng)量。

1. 3. 5 土壤含水率計(jì)算

在4 種不同恢復(fù)年限排土場(chǎng)南北坡選定樣地中，每個(gè)5 m×5 m 樣方內(nèi)隨機(jī)選擇3 個(gè)1 m×1 m 的樣方取土。取土方法為輕輕刮去地表覆蓋物，用四分法取0～10、10～20、20～30 cm 處土樣各1 kg，編號(hào)裝入自封袋中，共計(jì)108 個(gè)土樣。土壤含水率采用烘干法測(cè)得。

2 結(jié)果

2. 1 邊坡植物群落特征

2. 2. 1 排土場(chǎng)邊坡植物種類(lèi)

由圖2 可知，樣地共出現(xiàn)60 種植物，分屬17科，44 屬，60 種。其中菊科22 種，禾本科10 種，豆科8 種，藜科5 種，這5 科共45 種，占所有物種的70% 以上。草本植物為該煤礦排土場(chǎng)邊坡主要物種，共54 種。直立灌木及半灌木植物僅出現(xiàn)黑沙蒿（Artemisia ordosica Krasch.）、牛枝子（Lespe?deza bicolor Turcz.）、駝絨藜（Ceratoides latens（J. F. Gmel.） Reveal et Holmgren）、紫穗槐（Amorpha fruticosa L. ）4 種。

隨著恢復(fù)年限增加，玄參科、大戟科、蒺藜科逐漸消失；新增薔薇科、牻牛兒苗、蘿藦科3 個(gè)科。在演替過(guò)程中，菊科、禾本科、豆科、藜科占據(jù)主導(dǎo)地位，其中菊科植物的比例最高，在演替過(guò)程中，科、屬的構(gòu)成數(shù)量發(fā)生了變化，隨著恢復(fù)年限的增加，科、屬數(shù)量從開(kāi)始恢復(fù)時(shí)南坡gt;北坡逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楸逼耮t;南坡。

各樣地的物種數(shù)量隨著恢復(fù)時(shí)間而增多，物種組成多樣化，優(yōu)勢(shì)物種發(fā)生改變，人工植被退化趨勢(shì)明顯，原貌植物占據(jù)優(yōu)勢(shì)，群落結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。同一年限內(nèi)，不同坡位優(yōu)勢(shì)種植物也有所不同。隨著恢復(fù)年限的加深，北坡植物生長(zhǎng)狀況、存活數(shù)量皆?xún)?yōu)于南坡。

2. 1. 2 排土場(chǎng)邊坡植物種生活型分析

從表1 分布來(lái)看，紫花苜蓿（Medicago sativa）存在于4 種不同恢復(fù)年限排土場(chǎng)邊坡，且重要值隨恢復(fù)年限逐漸降低。恢復(fù)初期紫花苜蓿重要值最高，白茅（Imperata cylindrica（ L.） Beauv.）和豬毛菜（Salsola collina Pall.）次之。隨著恢復(fù)年限的增加原始地貌物種入侵并逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)，恢復(fù)6 a時(shí)畫(huà)眉草（Eragrostis pilosa（ L.） Beauv.）、霧冰藜（Bassia dasyphylla（ Fiseh. et Mey.） O. Kuntze）等一、二年生植物重要值較大，出現(xiàn)少量多年生植物；恢復(fù)12 a 時(shí)阿爾泰狗娃花（Heteropappus alta?icus （Willd.） Novopokr. ）、黑沙蒿（Artemisia or?dosica Krasch.）、羊草（Leymus chinensis ）、披堿草（Elymus dahuricus Turcz.）等多年生植物種重要值比重增多，多年生原貌植物逐漸取代人工播種的紫花苜蓿成為邊坡植被生活型的主導(dǎo)。由表1可看出，排土場(chǎng)不同坡向恢復(fù)效果在相同恢復(fù)年限也有區(qū)別。其中在恢復(fù)12 a 時(shí)南、北坡多年生植物重要值占比分別達(dá)到54. 56%、56. 60%，較恢復(fù)6 a 分別增加了4. 77%、18. 66%?？傮w看來(lái)，多年生植物可以更好地維持種群穩(wěn)定，且環(huán)境的擾動(dòng)對(duì)其影響更小。物種生活型組成上的變化體現(xiàn)了植被恢復(fù)過(guò)程物種的競(jìng)爭(zhēng)與演替，原始地貌物種的入侵促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)變化，使群落趨向穩(wěn)定。

2. 2 排土場(chǎng)邊坡植物種類(lèi)多樣性變化及群落穩(wěn)定性分析

2. 2. 1 邊坡植物種類(lèi)多樣性分析

群落功能的穩(wěn)定性體現(xiàn)在群落物種的多樣性上。從圖3 可知，物種多樣性指數(shù)在恢復(fù)初期較高，整體有降低波動(dòng)，但幅度較小。其中Margalef豐富度指數(shù)與Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)在恢復(fù)10 a 時(shí)升高，恢復(fù)12 a 時(shí)略有下降。Pielou 均勻度指數(shù)和Simpson 優(yōu)勢(shì)度指數(shù)變化相似，均在10 a 時(shí)出現(xiàn)波動(dòng)，12 a 時(shí)結(jié)束；整體上看呈現(xiàn)出隨著恢復(fù)年限的增加逐漸增加的趨勢(shì)。比較相同年限不同方位坡的物種各項(xiàng)指數(shù)，Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)整體呈現(xiàn)北坡gt;南坡；Margalef 豐富度指數(shù)在恢復(fù)前期南坡gt; 北坡，后期無(wú)明顯區(qū)別；Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)在恢復(fù)后期南坡gt;北坡；Pielou 均勻度指數(shù)無(wú)明顯區(qū)別。

2. 2. 2 邊坡群落穩(wěn)定性

運(yùn)用完善后的穩(wěn)定性測(cè)定方法，繪制邊坡群落穩(wěn)定性擬合曲線（圖4），得到植物群落穩(wěn)定性圖解，植物群落中各種群之間的變化關(guān)系在一定程度上表現(xiàn)了植物群落的穩(wěn)定。

由表2 可見(jiàn)，北坡在恢復(fù)初期歐式距離最大，最大值為28. 71，隨著恢復(fù)年限增加，歐式距離呈現(xiàn)整體減小趨勢(shì)，表明群落穩(wěn)定性逐漸上升。南坡歐氏距離為2 agt;12 agt;6 agt;10 a，恢復(fù)10 a 時(shí)南坡植被穩(wěn)定性最高；北坡歐氏距離為2 agt;10 agt;12 agt;6 a，恢復(fù)6 a 時(shí)北坡穩(wěn)定性最高。比較同一恢復(fù)年限不同坡位的歐氏距離，多數(shù)排土場(chǎng)穩(wěn)定性北坡優(yōu)于南坡，恢復(fù)10 a 時(shí)出現(xiàn)波動(dòng)。

2. 3 地上生物量

不同恢復(fù)年限排土場(chǎng)邊坡地上生物量分析（圖5）表明，12 a 排土場(chǎng)邊坡地上生物量顯著高于10 a（Plt;0. 05），6 a 地上生物量顯著高于2 a（Plt;0. 05），12 a 地上生物量最高，10 a 時(shí)出現(xiàn)波動(dòng)，但整體上呈現(xiàn)隨著恢復(fù)年限的增加而增加的趨勢(shì)?；謴?fù)2 a 時(shí)南坡地上生物量高于北坡，恢復(fù)10 a 時(shí)略有波動(dòng)，但整體上北坡生物量高于南坡，在恢復(fù)12 a 時(shí)差距最大，最大值為56. 67 g·m-2。

2. 4 邊坡土壤含水率

從圖6 可見(jiàn)，排土場(chǎng)邊坡土壤含水率隨著恢復(fù)年限增加而升高，表層0～10 cm 處土壤含水率普遍低于20～30 cm 處土壤含水率，土壤含水隨深度增加而增加。北坡土壤含水整體上大于南坡，但在恢復(fù)初期有所波動(dòng)，在恢復(fù)6 a 和10 a 時(shí)土壤含水率變化趨勢(shì)大致相同，恢復(fù)12 a 時(shí)土壤含水率達(dá)到峰值，土壤保水能力隨恢復(fù)年限逐漸提高。

3 討論

3. 1 排土場(chǎng)邊坡植物群落特征變化

物種多樣性是植物群落的重要特征，是防止邊坡水土流失，穩(wěn)定排土場(chǎng)邊坡生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)［14-15］。物種多樣性在時(shí)間梯度上的變化在一定程度上反映了群落的演替進(jìn)展［16-17］。該露天礦區(qū)排土場(chǎng)邊坡主要生長(zhǎng)草本植被，菊科、禾本科、豆科、藜科植物種數(shù)最多，占所有草本植物種類(lèi)的70% 以上，其原因是菊科、禾本科、豆科、藜科植物抗逆性強(qiáng)，具有良好的適應(yīng)環(huán)境能力，菊科植物種子傳播速度快、范圍廣、易存活［18］，是入侵過(guò)程中的先鋒物種；禾本科植物根系分布淺而廣，有利于固結(jié)土壤；豆科植物根系有其特有的根瘤菌，可在土壤中固氮，增強(qiáng)土壤肥力［19］。故應(yīng)因地制宜選取能適應(yīng)礦山環(huán)境的植物，利用其快速生長(zhǎng)、落地生根、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)［20］，可在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大范圍植被覆蓋，減少降雨對(duì)邊坡的沖刷，改善土壤環(huán)境，形成根-土復(fù)合體，加固邊坡土壤，防止水土流失［21］。恢復(fù)初期以栽種的紫花苜蓿為主要優(yōu)勢(shì)植物種，多年生植物隨著恢復(fù)年限的增加，逐漸成為優(yōu)勢(shì)植物種。在人工恢復(fù)初期，排土場(chǎng)邊坡土壤貧瘠，保水效果差，種植的紫花苜蓿結(jié)構(gòu)較為單一，為本土物種入侵提供了一定條件，具有繁殖能力強(qiáng)、入侵性高、抗逆性強(qiáng)的一、二年生本土植物快速入侵，其適應(yīng)惡劣生存環(huán)境的能力強(qiáng)，是邊坡演替的先鋒物種［22］。隨著恢復(fù)年限的增長(zhǎng)，排土場(chǎng)北坡植物長(zhǎng)勢(shì)及數(shù)量均優(yōu)于南坡。植株與環(huán)境隨恢復(fù)年限的增加互相適應(yīng)，逐漸達(dá)到群落穩(wěn)定的臨界點(diǎn)［23］。黑沙蒿、羊草等當(dāng)?shù)囟嗄晟参锞哂休^強(qiáng)的抗旱、耐風(fēng)沙、根深固土等生物學(xué)特征，生存和繁殖受環(huán)境影響較?。?4］，且可以改良土壤微環(huán)境，因此有利于排土場(chǎng)的正向演替。

群落長(zhǎng)期變化積累的結(jié)果產(chǎn)生了群落的演替，標(biāo)志著優(yōu)勢(shì)物種的更替，甚至是所有物種的更替［25］，露天煤礦排土場(chǎng)惡劣的自然環(huán)境限制了自然界中理想演替進(jìn)程。邊坡群落的物種組成隨復(fù)原年份的增加而變化，優(yōu)勢(shì)種的更新?lián)Q代則反映了群落生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能逐漸演替為當(dāng)?shù)卦参锶郝淝曳€(wěn)定性增強(qiáng)的過(guò)程［26］。研究顯示，采礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)栽種演替后期的優(yōu)勢(shì)植物，對(duì)植被演替過(guò)程起到有效的加速作用，縮短群落達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間，更加有利于礦山的生態(tài)重建與治理［27］，故在進(jìn)行礦山修復(fù)時(shí)可以?xún)?yōu)先考慮菊科、禾本科、豆科、藜科等植物作為建群種。

3. 2 排土場(chǎng)邊坡植被群落穩(wěn)定性變化

態(tài)系統(tǒng)研究過(guò)程中的必要環(huán)節(jié)［28］。排土場(chǎng)的邊坡植被群落穩(wěn)定性由恢復(fù)初期的南坡大于北坡演變?yōu)榛謴?fù)中期的北坡大于南坡，恢復(fù)12 a 時(shí)回到南坡大于北坡。排土場(chǎng)北坡歐氏距離總體上呈下降趨勢(shì)，表明群落逐漸趨于穩(wěn)定；南坡歐氏距離在恢復(fù)12 a 時(shí)略微上升，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于恢復(fù)2 a 時(shí)的歐氏距離，由此可以推斷，南坡穩(wěn)定性呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。優(yōu)勢(shì)種的比重大小決定了群落穩(wěn)定性，群落功能和結(jié)構(gòu)的變化也與優(yōu)勢(shì)種有著密不可分的關(guān)系［29］?；謴?fù)時(shí)間越長(zhǎng)，群落越穩(wěn)定［30］。在恢復(fù)10 a時(shí)排土場(chǎng)邊坡植物多樣性、土壤含水率及地上生物量均存在突然上升的波動(dòng)，其原因可能是恢復(fù)10 a 排土場(chǎng)平臺(tái)種植大量作物，平臺(tái)作物有人為管控，人為因素造成了排土場(chǎng)邊坡的波動(dòng)。

總體來(lái)看，隨著恢復(fù)年限的不斷增加，物種的多樣性整體有減小趨勢(shì)但波動(dòng)不大，穩(wěn)定性提高。我們看到，通過(guò)人工促進(jìn)植被恢復(fù)，在礦區(qū)已經(jīng)成為一種有效的生態(tài)修復(fù)措施［31］。群落演替是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間序列動(dòng)態(tài)向前的過(guò)程，本文運(yùn)用時(shí)空替代法進(jìn)行討論，對(duì)排土場(chǎng)邊坡的群落組成特征和穩(wěn)定性進(jìn)行了初步研究，但在連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間序列下對(duì)半干旱礦區(qū)植物變化特征及頂級(jí)演替群落的評(píng)價(jià)還有待進(jìn)一步探索。

3. 3 地上生物量及土壤含水率變化

郭京衡［32］研究發(fā)現(xiàn)，水分是影響干旱區(qū)和半干旱區(qū)植物生長(zhǎng)發(fā)育和群落演替的關(guān)鍵因素。生物量是排土場(chǎng)邊坡生態(tài)現(xiàn)狀及生產(chǎn)潛力的重要體現(xiàn)，生物量的多少取決于土壤中水分的含量。土壤含水率表現(xiàn)為隨恢復(fù)年限而增加，深層土壤含水率大于表層土壤含水率，北坡土壤含水率大于南坡土壤含水率。本研究分析結(jié)果表明排土場(chǎng)邊坡恢復(fù)時(shí)間越長(zhǎng)，地上生物量越高，這與劉沖等［33］研究結(jié)論基本一致。隨著恢復(fù)年限增加，北坡地上生物量大于南坡，其原因是南坡日照時(shí)間長(zhǎng)，土壤水分含量低，不利于干旱地區(qū)植被生長(zhǎng)。

4 結(jié) 論

露天煤礦排土場(chǎng)邊坡植物組成為17 科44 屬60 種，以草本植物為主。隨著恢復(fù)年限的增加，多年生鄉(xiāng)土植物逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，地上生物量增多，群落穩(wěn)定性升高。由于排土場(chǎng)南北坡光照、土壤水分不同，故南、北坡植被存在差異，整體來(lái)看北坡植被恢復(fù)效果優(yōu)于南坡。研究表明，人工植被恢復(fù)是礦山綠化中的重要措施，且植被恢復(fù)年限越長(zhǎng)，植被恢復(fù)效果及穩(wěn)定性越好。優(yōu)選適合的植被進(jìn)行邊坡恢復(fù)，可以防止水土流失，維持邊坡安全穩(wěn)定。在鄂爾多斯地區(qū)進(jìn)行人工植被恢復(fù)時(shí)選取能快速生長(zhǎng)的豆科植物如紫花苜蓿等作為建群種，并輔以羊草、黑沙蒿、披堿草等適應(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)在一定程度上使群落演替進(jìn)程加快，促進(jìn)群落穩(wěn)定，為礦山的綠色修復(fù)提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)

［1］寶海風(fēng). 鄂爾多斯煤礦集中分布區(qū)景觀歷史對(duì)植物多樣性的影響［D］. 呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2020.

Bao H F. Impact of landscape history on plant speciesbiodiversity in the coal mines concentrated distribution area ofordos ［D］. Hohhot：Inner Mongolia Agricultural University，2020.

［2］張地偉，韓金偉. 采煤沉陷區(qū)水土資源評(píng)價(jià)及生態(tài)修復(fù)技術(shù)實(shí)踐研究［J/OL］. 煤炭技術(shù)：1-9.https：//doi.org/10.13301/j.cnki.ct.2024.06.25.

Zhang D W，Han J W. Evaluation of soil and water resourcesand practice of ecological restoration technology in coal miningsubsidence areas ［J/OL］. Coal Technology ： 1-9. https：//doi.org/10.13301/j.cnki.ct.2024.06.25.

［3］李全生，李淋，方杰，等. 北方防沙帶大型露天煤礦區(qū)生態(tài)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)［J/OL］. 煤炭科學(xué)技術(shù)：1-13. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.

Li Q S，Li L， Fang J，et al. Ecological protection and restorationtechnology of large-scale open-pit coal mining area in thenorthern sand-proof belt［J/OL］.Coal Science and Technology ：1-13.http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.

［4］Guo J T， Li Q S， Xie H Z， et al. Monitoring of vegetationdisturbance and restoration at the dumping sites of the baorixileopen-pit mine based on the landtrendr algorithm ［J］.International Journal of Environmental Research and PublicHealth， 2022， 19（15）：9066.

［5］Harris J A， Birch P， Palmer J P. Land restoration andreclamation：principles and practice ［M］. Harlow，Essex， Eng.：Longman，1996：39-41.

［6］Reid N B， Naeth M A. Establishment of a vegetation cover ontundra kimberlit mine tailings： 2. a field study［J］. RestorationEcology， 2005， 13（4）：602-608.

［7］高風(fēng)，文仕知，韋鑠星，等. 桂西北石漠化區(qū)不同植被恢復(fù)類(lèi)型對(duì)土壤理化性質(zhì)、酶活與真菌群落多樣性的影響［J］. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2023，35（10）：2425-2435.

Gao F， Wen S Z， Wei S X， et al. Effect of vegetationrestoration models on soil physiochemical properties， enzymesactivities and fungal diversity in rocky desertification area ofnorthwest Guangxi， China ［J］. Acta AgriculturaeZhejiangensis， 2023，35（ 10） ： 2425-2435.

［8］曹娓，郭佳月，武小棲，等. 京港澳高速公路鄭新段邊坡植物群落穩(wěn)定性［J］. 草業(yè)科學(xué)，2022，39（10）： 2074-2082.

Cao W， Guo J Y，Wu X Q，et al. Stability analysis of thevegetation community in the Zheng-Xin section of the Beijing-Hong Kong-Macao Highway slope［J］. Pratacultural Science，2022，39（10） ： 2074-2082.

［9］韓雅璐. 伊金霍洛旗不同凋落物對(duì)土壤有機(jī)碳轉(zhuǎn)化的影響［D］.呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2023.

Han Y L. Effects of different litters on soil organic carbontransformation in Ejin horo banner［D］.Hohhot：Inner MongoliaAgricultural University，2023.

［10］張琳，陸兆華，唐思易，等. 露天煤礦排土場(chǎng)邊坡植被組成特征及其群落穩(wěn)定性評(píng)價(jià)［J］. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2021，41（14）：5764-5774.

Zhang L， Lu Z H， Tang S Y， et al. Slope vegetationcharacteristics and community stability at different restorationyears of open-pit coal mine waste dump［J］. Acta EcologicaSinica， 2021，41（14）： 5764-5774.

［11］王皓月，郭月峰，徐雅潔，等. 九峰山不同林分類(lèi)型生態(tài)恢復(fù)植被-土壤系統(tǒng)耦合關(guān)系評(píng)價(jià)［J］. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2021，30（12）：2309-2316.

Wang H Y， Guo Y F， Xu Y J， et al. Coupling relationshipbetween vegetation and soil system in ecological restoration ofdifferent stand types in Jiufeng Mountain［J］. Ecology andEnvironmental Sciences， 2021，30（12）： 2309-2316.

［12］鄭元潤(rùn). 森林群落穩(wěn)定性研究方法初探［J］. 林業(yè)科學(xué)，2000，36（5）：28-32.

Zheng Y R. Comparison of methods for studying stability offorest community［J］. Scientia Silvae Sinicae， 2000，36（5）：28-32.

［13］Godron M． Some aspects of heterogeneity in grasslands ofCanta［l J］. Statistical Ecology， 1972， 3：397-415.

［14］陳佳敏，王寧，趙富王，等. 黃土丘陵區(qū)溝沿線不同微地形植物群落特征［J］. 中國(guó)水土保持科學(xué)（中英文），2022，20（5）：31-38.

Chen J M，Wang N，Zhao F W，et al. Plant communitycharacteristics of different micro-topography along the shoulderline in loess hilly-gullied region［J］. Science of Soil and WaterConservation，2022，20（5）：31-38.

［15］聶瑩瑩，徐麗君，辛?xí)云?，? 圍欄封育對(duì)溫性草甸草原植物群落構(gòu)成及生態(tài)位特征的影響［J］. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2020，29（11）：11-22.

Nie Y Y， Xu L J， Xin X P， et al. Effects of fence enclosure onthe plant community composition and niche characteristics in atemperate meadow steppe［J］.Acta Prataculturae Sinica， 2020，29（11）： 11-22.

［16］高瑞，艾寧，劉廣全，等. 煤礦復(fù)墾區(qū)不同修復(fù)年限林下草本群落特征及其與土壤耦合關(guān)系［J］. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2022，31（6）：61-68.

Gao R， Ai N， Liu G Q，et al. Characteristics of understoryherb communities across time during restoration in coal minereclamation areas and their coupling with soil properties［J］.Acta Prataculturae Sinica， 2022，31（6）： 61-68.

［17］田起隆，張曉萍，王妙倩，等. 植被演替下植物組成多樣性和群落穩(wěn)定性與土壤團(tuán)聚體的關(guān)系［J］. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2022，42（12）：5885-5895.

Tian Q L， Zhang X P， Wang M Q， et al. Plant compositiondiversity and community stability under vegetation successionin relation to soil aggregates［J］. China Environmental Science，2022，42（12）： 5885-5895.

［18］黃麗菊，楊磊，李文超，等. 甘肅馬先蒿入侵對(duì)巴音布魯克草原植物群落特征的影響［J］. 草業(yè)科學(xué)，2024，41（1）：1-14.

Huang L J，Yang L，Li W C，et al. Effect of Pediculariskansuensis invasion on plant community characteristics inBayanbulak grassland［J］. Pratacultural Science，2024，41（1）：1-14.

［19］楊勤學(xué)，趙冰清，郭東罡. 中國(guó)北方露天煤礦區(qū)植被恢復(fù)研究進(jìn)展［J］. 生態(tài)學(xué)雜志，2015，34（4）：1152-1157.

Yang Q X， Zhao B Q， Guo D G. A review on vegetationrestoration of opencast coal mine areas in northern China［J］.Chinese Journal of Ecology， 2015，34（ 4） ： 1152-1157.

［20］許木桑，雷少剛，楊星晨，等. 基于高光譜遙感的排土場(chǎng)植被覆蓋與植物多樣性分析［J］. 生態(tài)學(xué)雜志，2022， 41（3）：603-609.

Xu M S， Lei S G， Yang X C， et al. Analysis of vegetationcoverage and diversity of dump based on hyperspectral remotesensing［J］.Chinese Journal of Ecology， 2022，41（3）： 603-609.

［21］尚志. 勝利一號(hào)露天煤礦排土場(chǎng)植物多樣性研究［J］. 中國(guó)礦業(yè)，2020，29（S1）：101-105.

Shang Z. Research on plant species diversity of Shengli No. 1open-cast coal mine.［J］. China Mining Magazine， 2020，29（S1） ： 101-105.

［22］哈文秀，肖桂英，曹建華，等. 喀斯特?cái)嘞菖璧貐^(qū)不同恢復(fù)階段群落物種組成與多樣性特征［J］. 生態(tài)學(xué)雜志，2020，39（1）：36-45.

Ha W X， Xiao G Y， Cao J H， et al. Species composition anddiversity of plant community at different restoration stages ofKarst graben basin［J］. Chinese Journal of Ecology， 2020，39（1）： 36-45.

［23］劉百靈，李倉(cāng)水. 復(fù)墾植被對(duì)排土場(chǎng)土壤持水能力的影響與評(píng)價(jià)［J］. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2023，43（6）：89-98.

Liu B L， Li C S. Effects and evaluation of vegetationrestoration on the soil’s water retention capacity in reclaimedsoil area［J］.Journal of Shanxi Agricultural University（NaturalScience Edition）， 2023，43（6）： 89-98.

［24］范小杉，熊向艷，馬建軍，等. 北方草原露天煤礦區(qū)生態(tài)景觀變化研究——以呼倫貝爾市伊敏露天礦為例［J］. 環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào)，2019，9（6）：732-740.

Fan X S， Xiong X Y， Ma J J， et al. Change of ecologicallandscape in open-pit coal mining area of northern grassland：taking Yimin open coal mine in Hulun Buir City as an example［J］.Journal of Environmental Engineering Technology， 2019，9（6）： 732-740.

［25］張瑞紅，蔡文濤，來(lái)利明，等. 鄂爾多斯高原棄耕農(nóng)田植物群落演替過(guò)程中物種多樣性的變化［J］. 干旱區(qū)資源與環(huán)境，2018，32（10）：178-183.

Zhang R H， Cai W T， Lai L M， et al. Changes of speciesdiversity in plant community succession of abandoned croplandin Ordos Plateau［J］. Journal of Arid Land Resources andEnvironment， 2018，32（10）： 178-183.

［26］左小安，趙哈林，趙學(xué)勇，等. 科爾沁沙地不同恢復(fù)年限退化植被的物種多樣性［J］. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2009，18（4）：9-16.

Zuo X A， Zhao H L， Zhao X Y， et al. Species diversity ofdegraded vegetation in different age restorations in HorqinSandy Land， Northern China［J］. Acta Prataculturae Sinica，2009，18（4）： 9-16.

［27］陳思思，董濱，徐祖信. 礦山生態(tài)修復(fù)及市政污泥穩(wěn)定化產(chǎn)物應(yīng)用潛力［J］. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)， 2022，42（12）： 5734-5747.

Chen S S， Dong B， Xu Z X. Mine land ecological restorationand application potential of sewage sludge stabilization products［ J ］.China Environmental Science， 2022，42（12）： 5734-5747.

［28］楊桂梅，周友秀，楊鈺華，等. 廣東鼎湖山河岸林水翁蒲桃+蒲桃群落的物種和功能多樣性及群落穩(wěn)定性分析［J］. 植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2023，32（1）：19-28.

Yang G M， Zhou Y X， Yang Y H， et al. Analyses on speciesand functional diversities and community stability of Syzygiumnervosum+Syzygium jambos community of riparian forest inDinghu Mountain of Guangdong Province［J］. Journal of PlantResources and Environment， 2023， 32（1）： 19-28.

［29］廖晗茹，TuvshintogtokhIndree，郭通，等. 圍封對(duì)蒙古荒漠草原和高山草原植物群落組成及穩(wěn)定性的影響［J］. 北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，56（3）：471-478.

Liao H R，Tuvshintogtokh I， Guo T， et al. Effects of grazingexclusion on the vegetation community composition and thecommunity stability of dry steppe and mountain steppeecosystems in Mongolia ［J］. Acta Scientiarum NaturaliumUniversitatis Pekinensis， 2020，56（3）： 471-478.

［30］龐景豪，梁燊，劉亞斌，等. 恢復(fù)年限對(duì)高寒金屬礦山排土場(chǎng)植物多樣性和土壤化學(xué)特性的影響［J］. 水土保持通報(bào)，2023，43（4）：110-120.

Pang J H， Liang S， Liu Y B， et al. Influence of recovery yearson plant diversity and soil chemical properties for alpine metalmine dumps［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation，2023，43（4）： 110-120.

［31］周?chē)?guó)馳，楊卓，辛建寶，等. 排土場(chǎng)復(fù)墾初期種群生態(tài)位與多樣性動(dòng)態(tài)分析［J］. 礦業(yè)安全與環(huán)保，2023，50（4）：149-154.

Zhou G C，Yang Z，Xin J B，et al.Dynamic analysis of niche anddiversity of populations in the early stage of dump reclamation［J］.Mining Safety amp; Environmental Protection，2023，50（4）：149-154.

［32］郭京衡，李嘗君，曾凡江，等.2 種荒漠植物根系生物量分布與土壤水分、養(yǎng)分的關(guān)系［J］. 干旱區(qū)研究，2016，33（1）：166-171.

Guo J H， Li C J， Zeng F J， et al. Relationship between rootbiomass distribution and soil moisture，nutrient for two desertplant species［J］.Arid Zone Research， 2016，33（1）： 166-171.

［33］劉沖，野起瑞，李江文，等. 黃土丘陵區(qū)撂荒年限和坡向?qū)鄥采锪考柏S富度的影響［J］. 草地學(xué)報(bào)，2023，31（9）：2826-2833.

Liu C， Ye Q R， Li J W， et al. Influences of the uncultivationduration of arable lands and slope aspect on the biomass ofshrub and subshrub life-form and species richness on lands inLoess Hilly Region［J］. Acta Agrestia Sinica， 2023，31（9）：2826-2833.

（編輯：郭玥微）

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市科技重大專(zhuān)項(xiàng)（2022EEDSKJZDZX012）；內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)高層次/優(yōu)秀博士人才引進(jìn)科研啟動(dòng)項(xiàng)目（NDYB2021-9）；內(nèi)蒙古自治區(qū)高校科研自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目（NJZZ23030）