岩石边坡植被恢复人工土壤动态特征及调控机制研究

针对浙江省舟山市（海岛生态环境）和湖州市（陆地生态环境）不同恢复年份矿山岩石边坡，按不同高度、坡度、坡长、坡向选择有代表性的典型岩石边坡，根据草丛、草-灌丛、灌丛、灌丛-次生林、成熟林五种植被类型，调查测定典型岩石边坡的人工土壤理化性质、土壤生物性质以及植被状况、土壤侵蚀状况、失稳破坏形式。根据植被类型，利用时空互代法确定岩石边坡恢复植被演替时序，利用数学模型（人工神经元网络、多变量变异函数分析、数理化理论等方法）把握岩石边坡土壤性状与植被状况及演替阶段、边坡稳定性之间的相互关系，弄清各种形式植被恢复岩石坡面植被演替阶段人工土壤动态特性和调控机理，为岩石边坡防护与生态恢复提供理论依据。这对促进我国生态建设的健康发展、灾后重建以及生态环境保护都将有着十分重要的理论价值和现实意义。

我国是一个多山国家，随着经济高速发展，在公路、铁路、水利、电力、矿山开采、围海造田等工程建设过程中经常要大量挖方、填方，形成了大量的岩石边坡。针对不同恢复年份矿山岩石边坡，按不同高度、坡度、坡长、坡向选择有代表性的典型岩石边坡（浙江省舟山市和湖州市以及深圳市道路边坡，四川地震灾害边坡），根据草丛、草-灌丛、灌丛、灌丛-次生林、成熟林五种植被类型，调查测定典型岩石边坡的人工土壤理化性质、土壤活性以及植被状况、土壤侵蚀状况、失稳破坏形式。根据植被类型，利用时空互代法确定岩石边坡恢复植被演替时序，利用多变量数学模型，把握岩石边坡土壤性状与植被状况及演替阶段、边坡稳定性之间的相互关系，认识了各型植被恢复岩石边坡植被演替阶段人工土壤动态特性，发现了人工土壤演替性状与人工土壤形成条件的关系。即：土壤速效养分、土壤酶活性和土壤有机质等因子对土壤质量的贡献度较大，是影响人工土壤质量的主导因子。土壤特性同植物多样性之间存在明显的相关关系，其中土壤速效氮与均匀度指数存极显著的正相关，与木本层多样性指数存显著的正相关；土壤全磷与均匀度指数存显著的负相关；土壤有效磷与丰富度指数、多样性指数及均匀度指数都存极显著的负相关；土壤全钾与丰富度指数存极显著的负相关，与草本层多样性指数存显著的负相关；土壤速效钾与均匀度指数存极显著的负相关；土壤蔗糖酶活性与草本均匀度指数存显著的负相关。在边坡植被修复过程中，控制土壤速效养分氮、磷、钾的供给，提高土壤酶活性以及注重有机物质积累与循环尤为重要。对于人工生态修复的岩质边坡，人工土壤的厚度是土壤植被生态系统的主要限制因子，若植被的盖度不高，生长状况不良，土壤含水量迅速减少，植被生长和恢复的生境状况也将进一步恶化。这些认识与结果为岩石边坡防护与生态恢复提供理论依据，在此基础上可以推动岩石边坡生态恢复技术方法的改进与创新，对促进我国生态建设的健康发展、灾后重建以及生态环境保护有着十分重要的理论价值和现实意义。