排土场复垦初期种群生态位与多样性动态分析.pdf
《排土场复垦初期种群生态位与多样性动态分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《排土场复垦初期种群生态位与多样性动态分析.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、扫码阅读下载周国驰,杨卓,辛建宝,等.排土场复垦初期种群生态位与多样性动态分析J.矿业安全与环保,2023,50(4):149-154.ZHOU Guochi,YANG Zhuo,XIN Jianbao,et al.Dynamic analysis of niche and diversity of populations in the early stage of dump reclamationJ.Mining Safety&Environmental Protection,2023,50(4):149-154.DOI:10.19835/j.issn.1008-4495.2023.04.0
2、24排土场复垦初期种群生态位与多样性动态分析周国驰,杨 卓,辛建宝,王克锋(中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司,辽宁 沈阳 110015)摘要:为了研究露天煤矿排土场土地复垦初期群落演替特征,采用空间代替时间的方法,研究了露天煤矿排土场土地复垦 3 年主要植物种重要值、生态位宽度、物种间生态位重叠及植物多样性指数的变化情况。结果表明:紫花苜蓿、无芒雀麦和披碱草等植物的重要值与生态位宽度逐年提高,而油菜、燕麦草等植物重要值与生态位宽度则降低;土地复垦第 2 年与第 1 年相比生态位重叠值(Oik)总体提高 0.297,第 3 年较第 2 年总体降低 0.065,物种在资源利用上的相似性和竞争性先
3、增强后减弱;在排土场土地复垦前 3 年时间里,植物种由 29 种提高到 74 种,Margalef 丰富度指数提高了 1.10 倍。总体上,在矿区重建生态系统演替初期,演替速度迅速,并在进行土地复垦后的第 3 年群落结构开始趋于稳定。关键词:露天煤矿;土地复垦;次生演替;生态位;重要值;多样性;种间竞争中图分类号:TD88;X53;Q145 文献标志码:A 文章编号:1008-4495(2023)04-0149-06收稿日期:2022-05-03;2022-06-20 修订基金项目:辽宁省自然科学基金面上项目(2023-MS-342);中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司科技创新项目(NK017
4、-2021,NKJ006-2022)作者简介:周国驰(1993),男,辽宁法库人,硕士研究生,工程师,主要从事矿山生态修复与土地复垦研究工作。E-mail:1062008079 。通信作者:杨卓(1985),女,黑龙江伊春人,硕士研究生,高级工程师,主要从事土地复垦与生态重建、绿色矿山建设工作。E-mail:32525924 。Dynamic analysis of niche and diversity of populations in the early stage of dump reclamationZHOU Guochi,YANG Zhuo,XIN Jianbao,WANG Kef
5、eng(CCTEG Shenyang Design&Research Institute Co.,Ltd.,Shenyang 110015,China)Abstract:In order to study the community succession characteristics in the early stage of land reclamation in surface coal mine dump,the method of space replacing time was adopted.The important value of main plant species,ni
6、che breadth,niche overlap among species and the change of plant diversity index in three years of land reclamation in surface coal mine dump were studied.The results show that the importance value and niche breadth of alfalfa,bromus inermis and elymus dahuricus increased year by year,while the impor
7、tant values and niche breadth of rape and oat grass,and other plants decreased.Compared with the first year,the niche overlap value(Oik)in the second year of land reclamation increased by 0.297,and decreased by 0.065 in the third year.The similarity and competitiveness of species in resource utiliza
8、tion first increased and then decreased.In the first three years after land reclamation of the dump,the plant species increased from 29 to 74,and the Margalef richness index increased by 1.10 times.In general,the succession rate of the reconstructed ecosystem in the mining area was rapid in the earl
9、y stage,and the community structure began to stabilize in the third year after land reclamation.Keywords:surface coal mine;land reclamation;secondary succession;niche;important value;diversity;interspecific competition 霍林河煤田是全国五大露天煤田之一,地处生态脆弱区。随着霍林河煤田的开发,采场、排土场不断扩大,天然草原植被覆盖率逐年降低,伴生的生态环境问题开始凸显。露天煤矿的开
10、采彻底改变了原941第 50 卷 第 4 期2023 年 8 月 矿业安全与环保Mining Safety&Environmental Protection Vol.50 No.4Aug.2023有土地景观类型,露天煤矿土地复垦生物多样性保护与恢复已成为当前所面临的紧迫任务,也是实现可持续发展和区域生态安全优先关注的问题之一。生态位表示生态系统中某一生物种群所占据的生态空间及其与相关种群和环境的功能关系1,生态位理论在理解群落构建结构与功能、群落内物种种间关系、生物多样性维持机制、群落动态演替和种群进化等方面具有重要的作用2-5,利用生态位可以定量研究种内、种间及生境之间的相互关系,分析不同种
11、群在群落中的地位与作用6-7。生态位宽度反映物种的资源利用能力和适应性,生态位重叠度反映物种之间的资源竞争状态,二者都能反映物种分布的相似性。群落物种多样性是群落结构和功能复杂性的量度8,还能揭示群落中物种的丰富度、优势度和均匀度。目前针对不同植被类型和种群的生态位动态研究已经涉及常绿阔叶林、热带季雨林、针阔混交林、湿地植被、荒漠植被和古树种群等9-11,多数仅针对一次性监测数据进行研究,而基于干旱半干旱草原区露天煤矿排土场植被重建样地的生态位和多样性的研究报道较少。本研究采用“空间代替时间”的方法,以排土场现有群落组成和结构为研究基础,通过调查植被空间上的群落学特征,揭示排土场不同复垦时间的
12、植被组成和结构差异,研究霍林河煤田露天煤矿排土场植被重建 13 年里主要植物种的生态位宽度、生态位重叠及物种多样性变化情况,深入探究次生演替重建植物随时间的演替过程,研究结果可为干旱半干旱草原区露天煤矿排土场生态重建工作提供指导。1 研究区概况内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司北露天煤矿(以下简称“北露天矿”)位于内蒙古自治区通辽市西北约 350 km 处,地理位置为东经 11910221193751,北纬 451145453324,海拔在 8701 100 m,排土场总占地面积 834 hm2,完成土地复垦面积 272 hm2。北露天矿地处大兴安岭南段北坡,地貌由山地丘陵、堆积台地和冲积平原
13、3 种主要类型组成。霍林郭勒气候属典型的半干旱大陆性气候,冬季漫长寒冷,夏季短促凉爽。年平均气温 0.9,年平均降水量 358.0 mm。本区有种子植物 51 科183 属 306 种,大多数为禾本科和菊科植物,如羊草、野古草等。随着北露天矿排土场面积的不断扩大,自 2019年以来,土地复垦与生态重建工作逐年跟进,连续3 年采用相同的植物配置模式和养护方式进行生态重建,至 2021 年进行监测时,排土场已经形成复垦3 年地块(2019 年施工)、复垦 2 年地块(2020 年施工)和复垦 1 年地块(2021 年施工)。2 研究方法2.1 样地选择及群落调查采用空间代替时间的方法,将不同时间进
14、行生态重建施工的样地构成土地复垦时间序列,进行植物群落学特性调查。调查工作于 2021 年 8 月进行,样方设计、数据采集按照中华人民共和国国家环境标准 HJ 710.12014生物多样性观测技术导则陆生维管植物执行,调查记录每个样方内植物种类、分枝(蘖)数、高度、盖度。2.2 重要值计算重要值(IV)的计算公式如下:IV=RCO+RHE+RDE(1)式中:RCO 为相对盖度,是样方内某一种植物的盖度占群落中总盖度的百分比;RHE 为相对高度,是样方内某一种植物的自然高度占所有植物种自然高度的百分比;RDE 为相对密度,是样方内某一种植物的密度占群落总密度的百分比。2.3 生态位宽度计算Lev
15、ins 生态位宽度计算公式如下12:Bi=-rj=1Pijlog Pij(2)式中:Bi为物种 i 的生态位宽度,Bi0,log r;r 为资源位数;Pij为物种 i 在资源系列中第 j 个资源位的重要值占该种重要值总数的比例。2.4 生态位重叠计算Pianka 公式如下13:Oik=rj=1nijnkjn2ijn2kj(3)式中:Oik为物种 i 和物种 k 的生态位重叠值,Oik0,1;nij、nkj为物种 i 和物种 k 在资源 j 上的优势度即重要值。2.5 植物多样性计算植物多样性统计采用以下 3 类指数:Margalef 丰富度指数 Ma、Shannon-Wiener 多样性指数
16、H和Pielou 均匀度指数 Jws。Margalef 丰富度指数 Ma:051Vol.50 No.4Aug.2023 矿业安全与环保Mining Safety&Environmental Protection 第 50 卷 第 4 期2023 年 8 月Ma=(S-1)/ln N(4)Shannon-Wiener 多样性指数 H:H=-Si=1Piln Pi(5)Pielou 均匀度指数 Jws:Jws=H/ln Ma(6)式中:S 为调查样方内物种数目;N 为调查样方内所有物种个体总数;Pi为样方内某一种植物的密度占群落总密度的百分比。3 结果与分析3.1 主要物种重要值变化进行土地复垦后
17、的 13 年的群落中,分别有植物种 29 种(15 科 25 属)、43 种(17 科 39 属)和74 种(22 科 61 属)植物,植物种类和植物个体数目显著增多。重要值(IV)是物种的综合数量指标,能表征物种在群落中的地位和作用,反映物种在群落中的优势程度。主要植物种的重要值见表 1。表 1 主要植物种的重要值编号植物种生活型各植物种重要值复垦 1 年复垦 2 年复垦 3 年增幅/%1紫花苜蓿(Medicago sativa L.)多年生草本0.1570.01 c0.4970.07 b1.3450.03 a756.692无芒雀麦(Bromus inermis Leyss.)多年生草本0.
18、1560.02 b0.1820.01 b0.9470.02 a507.053披碱草(Elymus dahuricus Turcz.)多年生草本0.2550.01 c0.2800.01 b1.0170.03 a298.824红豆草(Onobrychis viciifolia Scop.)多年生草本0.2150.02 a0.2300.02 a0.1450.02 b-32.565草木樨(Melilotus officinalis(L.)Pall.)二年生草本0.0610.01 b1.5560.04 a0.0620.02 b1.646油菜(Brassica napus L.)一年生草本0.6740.0
19、7 a0.0430.01 b0.0270.004 b-95.997燕麦草(Arrhenatherum elatius(L.)Presl)一年生草本0.5330.04 a0.1140.01 b0.0730.007 c-89.138波斯菊(Cosmos bipinnatus Cav.)一年生草本0.6280.03 a0.1470.03 b0.1030.03 b-80.60 注:植物种重要值后的小写字母 a、b、c 代表同一植物种在不同复垦年度间差异显著(P0.05)。由表 1 可以看出,紫花苜蓿、无芒雀麦和披碱草的重要值随土地复垦年限的增加逐年提高,复垦3 年时 的 紫 花 苜 蓿 重 要 值 较
20、 复 垦 1 年 时 提 高756.69%。油菜、燕麦草及波斯菊等一年生植物的重要值则逐年降低,复垦 3 年时的油菜的重要值较复垦 1 年时降低了 95.99%。草木樨重要值呈现先提高后下降的趋势,无芒雀麦和披碱草在进行土地复垦的 2 年内先小幅升高,在进行复垦的第 3 年大幅提高。在进行土地复垦的 3 年里,优势种由油菜、波斯菊等一年生植物先被二年生草木樨替代,后被紫花苜蓿、无芒雀麦和披碱草等多年生植物替代。3.2 主要物种生态位宽度变化主要植物种生态位宽度变化情况如图 1 所示。由图 1 可知,各群落中主要植物生态位宽度变化较大,紫花苜蓿等多年生草本植物生态位宽度逐年提高,至土地复垦第 3
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 排土场 复垦 初期 种群 生态 多样性 动态 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。