南方稀土尾砂坡地土壤水分及植被恢复空间差异性研究

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我国南方的赣南、粤北、闽西等地拥有丰富的稀土资源,尤其是离子吸附型稀土矿为我国所特有。20世纪80年代以来,我国稀土矿被大规模开发,而采矿废弃地治理尚未得到足够的重视,这些区域遗留着大量的稀土矿废弃地,水土流失非常严重,迫切需要加强治理。作为一类极度退化的土地,矿山废弃地的生态恢复受到国内外的高度重视。水分含量低是矿山废弃地影响植被恢复的限制因子之一。现有的一些研究表明,矿山废弃坡地土壤水分除具有含量低的特点外,空间格局上也存在着差异性、复杂性。然而,矿山废弃坡地特别是稀土尾砂废弃坡地的水分空间分布的定量探讨还很薄弱。由于稀土尾砂地极度贫瘠,黏粒含量少,保肥保水能力差,植物生长条件恶劣,在这样的场地进行植被恢复和植物种植,要求所选植物生长快和抗旱耐瘠性强,然而,稀土尾砂坡地植被的人工恢复植被特点、适宜性与空间分布特征等目前近于空白,亟待加强。为了分析废弃地水分状况与植被恢复的空间分布特征,本研究以江西定南县下庄稀土尾砂废弃地为研究对象,对尾砂坡地水分状况与植被恢复的观测、采样设计了比较科学可行的布点方案。采用单因素、多因素方差分析法与变异系数分析法等统计方法分析了不同坡向和坡位对尾砂坡地的水分状况的影响、人工恢复植被的适应性筛选与适生物种弯叶画眉草的生物量等长势特征的空间差异。研究结果表明:1、稀土尾砂坡地水分的空间差异性表现为:(1)不论原状情况还是坡面工程情况,稀土尾砂坡地水分含量沿坡长方向总的变化趋势为:坡底>坡中>坡顶,即土壤水分在坡面的分布呈现从坡顶到坡底土壤湿度越来越大的规律性,方差分析表明各稀土尾砂坡地不同坡位之间水分含量差异极显著(p=0.000<0.01)。(2)稀土尾砂坡地水分在不同纵向坡位的变异程度存在差别。原状情况下(未修坡面工程情况下),变异程度大体呈现从坡顶到坡底增大的趋势。坡面工程情况下,变异程度沿纵向坡位的变化大体上与此相反,坡底变异系数最小。(3)东、南、西3个坡向中,0~20cm和20~40cm水分含量均以南坡为最高,东坡和西坡差异不大。方差分析表明(p>0.05),不同坡向之间水分差异不显著。同时,尾砂水分沿坡长方向的变异系数也以南坡为最大,且南坡的变异系数远高于东坡和西坡。2、稀土尾砂坡地弯叶画眉草植被恢复的空间差异性表现为:(1)采用野外小区种植和室内盆栽相结合的方法,从生长力、耐旱性和耐瘠性3方面对几种植物在稀土尾砂基质种植的适宜性进行相对优劣比较,结果表明,选用弯叶画眉草对本研究来说是最适宜的。(2)弯叶画眉草总生物量沿坡长方向的差异总趋势为:坡中>坡底>坡顶。(3)不同坡向上,弯叶画眉草总生物量以西坡最高,东坡次之(与西坡相差不大),南坡最低。本研究初步探讨了废弃地水分状况与植被恢复的空间差异,对将来进一步探求废弃地水分状况等自然地理因素与植被恢复之间关系的研究以及为矿山特别是稀土尾砂废弃地的生态恢复提供有益的参考。
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