新疆煤火废弃地生态修复植物种的筛选与优化配置研究

针对新疆煤火废弃地大面积裸露、土壤肥力低下、全面客土后植被短期内无法恢复、煤火易复燃、水土易流失的现状，选取乌鲁木齐县艾维尔沟松树头火区为典型研究区，通过对研究区与周边土壤理化性状的差异分析，确定植物生长最主要的环境限制因子，采用施用有机物、增加土壤肥力、调节土壤PH值等方法进行改良，应用盆栽方法确定最佳改良方案；根据煤火废弃地所处的立地条件，选择多个样点采样，应用种子萌发法分析土壤种子库类型、规模、分布格局，结合土壤种子库与地面植被关系确定最佳的灭火客土，实现煤火废弃地植被的早期快速演替；对煤火废弃地与周边植被进行调查、分析，选择优势度大的植物，采用单因素随机完全区组设计进行种植，通过野外种植试验与室内生理指标分析，对比外来物种恢复效果，确定合适的植物种类配置模式。通过上述研究提出煤火废弃地土壤改良方法与植物修复方法，实现煤火废弃地的植物快速修复，有效地巩固灭火成果。

新疆煤火废弃地的生态修复亟需筛选适生的植物种，并对土壤基质进行合理改良，本项目以天山北坡煤火废弃地为研究区，利用样方法调查植物种类，筛选出针茅 Stipa capillata L、草原苔草 Carex liparocarpos Gaudin.、黄芪Astragalus penduliflorus Lam.作为煤火废弃地生态恢复的优先植物种，同时煤火废弃地的南区与西区植物群落作为参照标准进行植被恢复；利用种子萌发法分析土壤种子库，发现研究区土壤种子库物种多样性主要受草本层丰富度影响，且以多年生植物为主，因此客土时可就近选用草地土壤；分析煤火废弃地矿区及周边对照草地土壤理化性状，结果表明：矿区的土壤容重、密度均大于对应的周边草地，矿区孔隙度、含水量小于周边草地；矿区土壤均为砂质壤土，矿区草地多为砂质粘壤土；矿区周边草地土壤有机质、全N含量均高于矿区废弃地；土壤全P、全K含量差异不大。对土壤理化因子的主成分分析和聚类分析表明：全N、全P、有机质、含水量为土壤质量主要影响因子，属于土壤改良时优先选择的理化因子；施用保水剂、粘合剂、有机肥（羊粪）、复合肥（磷酸二铵）对矿区土壤进行改良后可有效改善废弃地土壤有机质、全N含量，其他因素并无改善；选用黑麦草L. perenne、披碱草E. dahuricus、新麦草P. juncea 、高羊茅F. elata 、早熟禾P.annua、冰草A. cristatum、紫羊茅F. rubra 作为煤田火区废弃地植被恢复牧草，分析其固土能力，结果表明：天然含水量条件下，披碱草E. dahuricus、冰草A. cristatum 为煤矿废弃地固土能力较强的牧草，应优先选择，早熟禾P.annua、高羊茅F. elata为固土较差的牧草，植被恢复时应不予选择；对7种牧草的性状分析表明：各种牧草的总生物量、根冠比、根系特征值、地上生物量、地下生物量均存在显著差异，以脯氨酸、叶片含水量、叶面积指数、叶绿素等4项指标分析抗旱牧草能力，顺序为披碱草>新麦草>高羊茅>黑麦草>紫羊茅>早熟禾>冰草。