基于蜣螂算法优化的投影寻踪生态环境评价方法构建 被引量：1

1

作者 刘英 范雅慧 +8 位作者 衡文静 许萍萍 岳辉 毕银丽 牛鸿波 田少国 祖鹏举 曹满红 董起广 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2799-2810,共12页

矿山开采会破坏和占用大量土地资源,对生态环境造成持久的负面影响,因此评价矿区生态环境质量变化迫在眉睫。为了准确监测矿区生态环境质量,以陕煤集团张家峁矿区2000—2023年24期逐年的Landsat影像为基础数据,通过计算绿度(Normalized ... 矿山开采会破坏和占用大量土地资源,对生态环境造成持久的负面影响,因此评价矿区生态环境质量变化迫在眉睫。为了准确监测矿区生态环境质量,以陕煤集团张家峁矿区2000—2023年24期逐年的Landsat影像为基础数据,通过计算绿度(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、湿度(Humidity Index,WET)、热度(Land Surface Temperature,LST)、干度(Normalized Differential Build-up and bare Soil Index,NDBSI)4项生态指标,并采用基于果蝇优化算法的投影寻踪(Fruit Fly Optimization Algorithm-Projection Pursuit Clustering,FOA–PPC)、基于粒子群优化算法的投影寻踪(Particle Swarm Optimization-Projection Pursuit Clustering,PSO–PPC)、基于灰狼优化算法的投影寻踪(Grey Wolf Optimizer-Projection Pursuit Clustering,GWO–PPC)和基于蜣螂优化算法的投影寻踪(Dung Beetle Optimizer-Projection Pursuit Clustering,DBO–PPC)4种群智能优化算法构建矿区生态环境质量评价方法,并利用平均相关度进行精度验证。结果表明:①DBO–PPC模型的平均相关度和类内聚集度均高于PSO–PPC模型、FOA–PPC模型和GWO–PPC模型,且与EI指数更接近,表明DBO–PPC能更好的评估研究区生态环境;②基于DBO–PPC模型的张家峁矿区2000—2023年生态环境质量均值为0.4,生态环境质量以差和较差等级为主,面积占比约55.94%,空间上呈西部差东部好,常家沟水库的生态环境在研究期内表现为优等级,矿区东北部和中部区域的生态环境较好,植被覆盖较多;③矿区发生沉陷面积占比为81.28%,沉陷最大值达−0.15 m;采区发生沉陷现象面积占比明显高于矿区,占采区面积的89.56%,生态环境质量以−0.0004的速率下降,表明采矿活动使得研究区的地表发生了沉陷,进而影响到生态环境。综上所述DBO–PPC模型在监测评价矿区生态环境质量方面具有较强的合理性,从而为矿区生态环境可持续发展提供技术手段。 展开更多

关键词 群智能优化算法 投影寻踪 DBO–PPC 生态环境评价

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自然和人为干扰因素对黄土高原生态环境质量变化的影响 被引量：1

2

作者 牛鸿波 田少国 +8 位作者 祖鹏举 曹满红 曲少东 董起广 李冰倩 姜泽玉 毕银丽 刘英 岳辉 《煤炭工程》 北大核心 2024年第3期157-166,共10页

为了识别自然和人为干扰因素对黄土高原生态环境质量变化的影响,以黄土高原为研究区,基于GEE平台和MODIS数据获取区域内2003-2022年的遥感生态指数(RSEI),利用随机森林识别自然因素和人为干扰因素对RSEI变化的驱动作用。结果表明:近20年... 为了识别自然和人为干扰因素对黄土高原生态环境质量变化的影响,以黄土高原为研究区,基于GEE平台和MODIS数据获取区域内2003-2022年的遥感生态指数(RSEI),利用随机森林识别自然因素和人为干扰因素对RSEI变化的驱动作用。结果表明:近20年内,(1)黄土高原的生态环境质量轻微改善,以0.002/a的速率增加,且生态环境质量空间分布总体呈由东南向西北递减的趋势,空间分布异质性较大,整体表现为良;蒙陕矿区和山西矿区大部分区域,以及黄陇矿区和宁东矿区的生态环境质量改善较为明显,占比分别为40.5%、25.7%、14.6%和19.9%,山西矿区和豫西矿区部分区域退化较为明显,占比分别为5.4%和34.3%。(2)黄土高原气温降低和升高区域分别占比46.3%和13.3%,而92.7%区域的降水不变;63.1%的土壤水、58.4%的地表径流和96.6%区域的地下水储量增加;98.5%区域的GDP增加,62.7%和20.9%区域的人口增加和降低,近70%的土地利用类型基本不变,其余区域的地物类型相互转换。(3)黄土高原RSEI改善区域主要受地表径流(占比39.8%)、地下水储量(15.7%)、GDP(13.4%)和气温(12.4%)的影响,退化区域主要受GDP(22.2%)、地表径流(21.3%)、地下水储量(16.4%)、气温(12.5%)和夜间灯光(10.5%)的影响;其次,RSEI改善的煤炭基地主要受地表径流和GDP的影响,退化的煤炭基地受GDP、夜间灯光、地下水储量和气温因素主导。综上所述,近20年内黄土高原生态环境得到改善,生态环境质量变化主要受地下水储量、地表径流、气温、夜间灯光、人口和GDP的影响。 展开更多

关键词 黄土高原 生态环境 煤矿区 随机森林 驱动因子

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1995—2021年榆神府矿区景观生态风险时空异质性研究 被引量：2

3

作者 杜华栋 刘云龙 +2 位作者 毕银丽 孙浩 宁本燕 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期270-279,共10页

煤炭开采作为一种强烈的人类活动影响了矿区生态系统服务功能和经济价值,而相同气候环境不同地貌长时序空间尺度上矿区开发后景观生态风险演化特征对比研究较欠缺。以半干旱榆神府矿区为研究对象,基于1995—2021年Landsat数据,通过构建... 煤炭开采作为一种强烈的人类活动影响了矿区生态系统服务功能和经济价值,而相同气候环境不同地貌长时序空间尺度上矿区开发后景观生态风险演化特征对比研究较欠缺。以半干旱榆神府矿区为研究对象,基于1995—2021年Landsat数据,通过构建景观生态风险指数以及空间统计学分析,探究了近30年来矿区黄土丘陵和覆沙地两种不同地貌类型景观生态风险时空演化特征。结果表明:①1995—2000年间榆神府矿区两种地貌生态风险格局整体无明显变化;2000—2010年间黄土丘陵区景观低生态风险区向更高等级生态风险转变,2010年黄土丘陵区中高、中和中低生态风险区占比为70%,而覆沙区高生态风险区域虽增加但不显著,仍以中低生态风险区为主,占比为31%;2010—2021年矿区景观生态格局向着均匀化的方向发展,黄土丘陵区逐渐稳定为以中低、中和中高生态风险等级为主,2021年3个风险等级占比为74%,覆沙区也形成了以低、中低和中生态风险等级为主的分布情况,3个风险等级占比为77%,生态风险等级逐渐趋于稳定,生态风险格局不断优化;②1995—2021年榆神府矿区景观生态风险在空间上有明显的集聚分布特征,局部生态风险具有明显的热点、冷点区域,生态风险热点主要分布于煤炭开发时间长、地质环境损害较严重的东北部和东南部黄土丘陵区,生态风险冷点主要位于目前仍处于资源勘探普查的中部覆沙区;③人为干扰度是对榆神府矿区景观生态风险影响最大的驱动因子,黄土区与覆沙区决定力q值大小分别在0.49~0.72和0.38~0.55,在黄土丘陵区植被覆盖度是第二大影响因子,决定力q值在0.27~0.46之间,气温因子影响程度次之,而覆沙区植被覆盖度与气温的影响程度在1995—2021年间互有高低,两种地貌类型景观生态风险均受高程影响最小,q值均小于0.10;④景观生态风险时空演化相关分析表明,榆神府矿区生态修复过程中,应根据不同地貌类型特征优化景观生态格局,在黄土丘陵区应优化开采方案减小地表生态损害、积极开展损害地主动修复策略,在覆沙区由于开采对该区景观格局影响较小,矿区损害地可实施引导型生态自修复等以保障矿区生态安全。 展开更多

关键词 榆神府矿区 生态修复 景观生态风险 空间统计学 地理探测器

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西部煤矿区生物土壤结皮的生态修复作用及其碳中和贡献 被引量：14

4

作者 毕银丽 郭芸 +2 位作者 刘峰 李璞宁 彭苏萍 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2883-2895,共13页

我国西部是典型的生态脆弱敏感区和水土流失严重区,煤炭的资源开发与干旱脆弱的自然环境叠加作用使西部煤矿区地表损伤及生态碳汇能力下降的问题日趋严重,探索一种与生境契合度高、贴合地形变化快速复绿的生态修复+碳汇技术成为当务之... 我国西部是典型的生态脆弱敏感区和水土流失严重区,煤炭的资源开发与干旱脆弱的自然环境叠加作用使西部煤矿区地表损伤及生态碳汇能力下降的问题日趋严重,探索一种与生境契合度高、贴合地形变化快速复绿的生态修复+碳汇技术成为当务之急。生物土壤结皮是由土壤微生物、隐花植物如蓝藻、真核藻类、地衣、苔藓等与土壤表层颗粒胶结而成的复杂有机体,广泛分布于我国西部地区。生物土壤结皮作为干旱半干旱地表生物覆被层的最初主要构建者,是陆地生态系统中重要的碳汇,能够改变土壤表面的微地形,增加降水入渗,延缓或减少径流的发生,影响菌类和土壤动物的生存和繁衍,并在土壤生态水文过程、土壤生物过程和地球化学循环过程中发挥重要作用。为此,结合西部煤矿区生态环境所面临的主要问题,从生物土壤结皮影响土壤养分累积、氮固定、风蚀水蚀过程、植物萌发与生长等方面对其生态功能进行概述。阐述生物藻结皮对沙地沙尘控制、采煤沉陷地裂缝修复、乔灌草立体生物修复等新技术模式。通过试验研究发现,与藻结皮层相比,苔藓结皮层有机碳含量显著高于90.3%,丛枝菌根真菌与苔藓结皮种子土3∶1~5∶1(质量比)配比时有机碳含量增加107%。提出了丛枝菌根真菌与苔藓结皮种子土3∶1~5∶1联合最佳配比固碳、生物土壤结皮与草灌乔立体组合生物固碳、生物土壤结皮长期修复土壤累积固碳等碳中和的贡献潜力,旨在为碳中和背景下西部煤矿区土地复垦与生态修复提供新的参考和技术支撑。 展开更多

关键词 生态环境修复 生物土壤结皮 西部煤矿区 碳中和 生态功能

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新疆戈壁煤矿露天开采对生态环境扰动定量分析 被引量：7

5

作者 刘英 许萍萍 +4 位作者 毕银丽 岳辉 彭苏萍 韩勇 姜凯升 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期959-974,共16页

新疆戈壁矿区生态环境脆弱,极容易受到自然和人为因素的影响,其生态环境也逐渐被广泛关注。选取新疆五彩湾露天矿区为研究对象,利用1990—2020年Landsat影像,在遥感生态指数IRSE基础上,引入煤尘指数、盐度指标、土地退化指数构建干旱煤... 新疆戈壁矿区生态环境脆弱,极容易受到自然和人为因素的影响,其生态环境也逐渐被广泛关注。选取新疆五彩湾露天矿区为研究对象,利用1990—2020年Landsat影像,在遥感生态指数IRSE基础上,引入煤尘指数、盐度指标、土地退化指数构建干旱煤矿生态指数(IACME),并运用M-K检验与Sen趋势分析法揭示研究区IACME时空演变特征与规律,评价干旱矿区的生态环境质量状况,同时利用多元回归、神经网络、随机森林和支持向量机方法分别建立五彩湾矿区气候因素与IACME的关系模型,预测得到基于气候条件下的I′_(ACME),结合残差分析与双重差模型定量评估采矿活动的影响。结果表明:(1)近30 a来研究区IACME均值为0.28,总体上IACME呈下降趋势,由1990年的0.30下降到2020年的0.22。变化幅度方面,退化区面积占比为62.63%,远高于改善区28.3%,由于采矿活动的影响,显著退化面积占比增加12.96%,主要集中在以矿井为中心向外辐射区域,显著改善面积占比下降17.28%。(2)利用多元回归、神经网络、随机森林、支持向量机4类方法分别建立气候因素与IACME的关系模型,得到基于麻雀搜索算法的随机森林(SSA-RF)精度最高,验证集R^(2)=0.82、均方根误差E_(RMS)=0.109,该模型在所使用的建模方法中可靠性更高,适用性较强;(3)通过SSA-RF预测基于气候条件的I′_(ACME),气候影响下,研究区生态环境以较差(0.2~0.4)和中等(0.4~0.6)为主。假设不存在采矿活动,研究区2006—2020年I′_(ACME)在0.26~0.59,I′_(ACME)平均值为0.40,与同年份实际的IACME空间分布相比,环境显著改善的区域明显增多,主要集中在研究区中部矿井所在区域。(4)利用残差定量分析得知研究区采矿活动对生态环境具有负向效应,平均残差δ为-0.116,通过双重差分模型得出采矿对生态环境的定量影响为-0.112,进一步表明煤炭开采对生态环境存在负面扰动,导致生态环境质量下降;2种方法计算结果相近,表明SSA-RF与双重差分模型均可用于定量分析煤炭开采的影响。(5)采矿活动导致研究区生态环境退化占比为57.52%,改善占比为34.67%;气候条件下导致生态环境退化占比为42.28%,改善占比为65.33%,采矿导致生态环境退化占比超过50%,说明采矿活动是影响生态退化的重要原因之一。综上所述,五彩湾矿区生态系统亟待恢复,必要时应辅以人工干预,来推动五彩湾戈壁矿区整体的环境保护、生态系统修复与综合治理。 展开更多

关键词 干旱煤矿生态指数 煤尘指数 麻雀搜索算法 随机森林 采矿活动

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典型露天矿区生态环境遥感评价 被引量：13

6

作者 刘英 朱蓉 岳辉 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2021年第4期682-691,共10页

研究露天矿区生态环境演变及其时空变化规律,对露天矿区生态环境保护和建设绿色矿山具有重要意义。以平朔矿区为例,基于Landsat 5/8影像和气象数据,采用RSEI指数及改进的CASA模型监测1989—2019年平朔矿区生态环境演变并分析生态恢复力... 研究露天矿区生态环境演变及其时空变化规律,对露天矿区生态环境保护和建设绿色矿山具有重要意义。以平朔矿区为例,基于Landsat 5/8影像和气象数据,采用RSEI指数及改进的CASA模型监测1989—2019年平朔矿区生态环境演变并分析生态恢复力与RSEI、NPP的关系,结果表明:平朔矿区1989—2019年生态环境呈变好趋势,差等级面积从1989年的33.00 km^(2)减少到2019年的16.75 km^(2),优和良等级面积分别增5.51 km^(2)和5.66 km^(2);研究区采矿面积从1989年的10.63 km^(2)增加到2019年的65.84 km^(2);2019年土地复垦面积比2002年增加了14.97 km^(2);基于线性加权构建表征生态恢复力大小的综合指数Z分析表明30 a间矿区生态恢复力逐渐增大,且该指数与NPP和RSEI呈显著正相关(P<0.01)。利用自然间断法将综合指标分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4级,分别表示生态恢复力由低到高,30 a间生态恢复力低的I区面积呈下降趋势,生态恢复力高的IV区面积呈增加趋势,说明30 a间平朔矿区复垦效果显著。 展开更多

关键词 遥感生态指数 平朔矿区 矿区复垦

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基于时间序列模型的戈壁荒漠露天矿生态环境评价 被引量：1

7

作者 刘英 胡霄 +2 位作者 岳辉 毕银丽 彭苏萍 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期125-139,共15页

矿区生态环境评价中常采用单景、多景遥感数据来进行评价,但这2种数据存在时间不一致性和评估不准确性的缺点。为实现矿区生态环境的准确监测,以戈壁荒漠露天矿及其周边环境为研究对象,采用CFmask算法+Tmask算法获取纯净像元反射率。经... 矿区生态环境评价中常采用单景、多景遥感数据来进行评价,但这2种数据存在时间不一致性和评估不准确性的缺点。为实现矿区生态环境的准确监测,以戈壁荒漠露天矿及其周边环境为研究对象,采用CFmask算法+Tmask算法获取纯净像元反射率。经时间序列模型合成研究区年度遥感数据,采用压力-状态-响应模型对其进行长时间序列生态环境评价。结果表明:(1)基于时间序列模型预测的地表反射率值与对应局部区域的卫星观测地表反射率值差异较小且其真彩色影像视觉差异较小,非纯净像元位置处预测反射率与周边纯净像元地表反射率真彩色影像视觉差异较小。以2022年各波段纯净像元反射率观测值与预测值验证精度,结果显示观测值与预测值显著相关(相关系数均大于0.6)。实地考察数据与经时间序列预测数据得到的生态环境指数的相关性(R^(2)=0.450)优于单景生态指数(R^(2)=0.347)、多景生态指数(R^(2)=0.386)。(2)2013—2021年研究区整体生态环境较差,呈南高北低、西高东低的空间格局,且随着时间增加,南部生态环境退化较为严重。矿区内生态环境变化较矿区外生态环境变化稳定,矿区外生态环境退化较快。(3)生态差、生态中、生态优面积的年变化速率分别为0.005/a、0.002/a、-0.007/a。各生态等级状况随时间呈现景观破碎度减小、景观异质性减小、聚合度增加态势,生态优斑块流向生态中、生态差斑块,生态差等级逐渐成为研究区生态环境主要生态等级。矿区内各等级占比稳定,矿区外生态差占比逐年增加。在对研究区进行生态修复时应尽量避免在半阳坡方向种植作物,且在阴坡、半阴坡、阳坡、半阳坡方向种植作物时均应避免坡度大于17.5°。 展开更多

关键词 矿区生态环境评价 CFmask算法 Tmsak算法 时间序列模型 戈壁荒漠露天矿

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无人机飞播参数优选与DSE浸种荞麦生态修复效应研究 被引量：5

8

作者 毕银丽 张龙杰 白雪蕊 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第5期695-703,共9页

陕北矿区地势复杂多变、地形沉陷及地裂缝导致机械生态修复困难,基于北方天途八旋翼无人机,以荞麦为试验对象,研究了飞播参数对无人机飞播作业的影响,并探究了深色有隔内生真菌(DSE)浸种后无人机飞播荞麦生态修复效应。结果表明:飞播参... 陕北矿区地势复杂多变、地形沉陷及地裂缝导致机械生态修复困难,基于北方天途八旋翼无人机,以荞麦为试验对象,研究了飞播参数对无人机飞播作业的影响,并探究了深色有隔内生真菌(DSE)浸种后无人机飞播荞麦生态修复效应。结果表明:飞播参数对荞麦种子有效幅宽与飞播均匀性有显著影响,获得无人机最优飞播参数为高转速、飞行高度2.5 m、飞行速度4 m/s、作业间距6 m;该飞播参数下荞麦DSE接菌区,其生长期株高、地径和地上生物量分别比对照区提高了11%、25%、49%;接种DSE可有效提高荞麦叶片叶色值和光合速率,促进荞麦根系生长,提高荞麦产量和品质,无人机飞播联合DSE浸种促生技术可为西部煤矿区复杂地形生态修复奠定技术基础。 展开更多

关键词 八旋翼无人机 飞播 生态修复 荞麦 深色有隔内生真菌

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西部煤矿区微生物修复促进植物水分高效利用策略 被引量：4

9

作者 毕银丽 武超 +2 位作者 彭苏萍 田乐煊 张延旭 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1003-1010,共8页

西部煤矿区生态环境脆弱,叠加高强度开采致使水土流失、土壤退化、根系受损,植物水分利用效率低,生态恢复困难,提高水分利用效率成为西部矿区生态修复或重建的关键。土壤水是限制干旱半干旱煤矿区生态修复的关键因素,它连接大气水、地... 西部煤矿区生态环境脆弱,叠加高强度开采致使水土流失、土壤退化、根系受损,植物水分利用效率低,生态恢复困难,提高水分利用效率成为西部矿区生态修复或重建的关键。土壤水是限制干旱半干旱煤矿区生态修复的关键因素,它连接大气水、地表水、地下水与植被生长,是水分循环与养分运输的重要载体。土壤水分的高效与合理利用关系到生态修复的成败,因此探究植物根系水分利用策略对于西部煤矿区生态修复具有重要作用。分析了国内外植物水分利用的主要研究方法,比较了不同方法之间的优缺点及相应研究进展。在干旱半干旱煤矿区受损生态环境中,采用植物-微生物联合的微生物修复技术,能提高植物水分利用效率,改善植物水分利用策略。同时,接种微生物降低了植物从浅层土壤吸收水分的比例,有效地增加植物从深层土壤中吸收和利用水分,提升了植物水分利用效率,使接菌植物在干旱半干旱煤矿区表现出更高的生态适应性。分析了目前西部煤矿区植物水分利用的研究进展和存在的问题,探讨了煤矿区微生物修复对水分利用策略的改善,提出了西部干旱煤矿区生态修复中不同植物组合对水分利用策略的影响及其研究重点,为实现矿区绿色可持续、高质量发展奠定了扎实的基础,具有重要的生态应用价值。 展开更多

关键词 西部煤矿区 丛枝菌根真菌 植物水分利用策略 水同位素技术 植被组合

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基于GIS和熵值法的半干旱矿区生态敏感性评价

10

作者 杜华栋 孙浩 +3 位作者 毕银丽 车旭曦 王伟 宁本燕 《中国煤炭》 北大核心 2025年第2期199-208,共10页

为探究榆神府矿区不同地貌条件下生态环境对人为干扰的敏感性,基于GIS技术结合植被覆盖度、土地利用类型、景观破碎度和土壤侵蚀4个景观指标,对榆神府矿区单因子生态敏感性进行评价,并结合4个景观生态因子利用全排列多边形指标法综合评... 为探究榆神府矿区不同地貌条件下生态环境对人为干扰的敏感性,基于GIS技术结合植被覆盖度、土地利用类型、景观破碎度和土壤侵蚀4个景观指标,对榆神府矿区单因子生态敏感性进行评价,并结合4个景观生态因子利用全排列多边形指标法综合评价矿区生态敏感性。研究表明,榆神府矿区东北部和南部地区生态敏感性高于中部,黄土丘陵区整体高于风沙区;高度敏感区和极敏感区主要呈片状和带状分布,处于煤炭重点开采和经济活动的地带,该区应加快绿色开采技术推广,推进生态修复工程实施;中度敏感区分布于研究区中部及西南部区域,该区需积极调整产业结构,优化土地资源利用率;矿区轻度敏感和不敏感区主要位于中部风沙区,面积占比为29%,该区需因地制宜,进一步提升植被覆盖度,促进矿区的可持续发展。 展开更多

关键词 植被覆盖度 土壤侵蚀强度 景观破碎度 景观生态敏感性 榆神府矿区

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西部煤矿区深色有隔内生真菌修复机理与生态应用模式 被引量：14

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作者 毕银丽 彭苏萍 王淑惠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期460-469,共10页

煤炭开采过程损伤生态,扰动土壤与植被生长环境,加之西部矿区气候干旱,环境胁迫影响矿区生态自修复进程。微生物修复技术在矿区生态环境的应用是从修复生态系统的功能与结构角度出发的一种可持续方法。深色有隔内生真菌(Dark Septate En... 煤炭开采过程损伤生态,扰动土壤与植被生长环境,加之西部矿区气候干旱,环境胁迫影响矿区生态自修复进程。微生物修复技术在矿区生态环境的应用是从修复生态系统的功能与结构角度出发的一种可持续方法。深色有隔内生真菌(Dark Septate Endophytes,DSE)不同于丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhiza Fungi,AMF),是一类更广泛定殖于植物根系的内生真菌,在微生物-土壤-宿主植物生态系统中发挥着重要生态学功能。与丛枝菌根真菌相比,DSE可以纯培养,利用DSE等有益微生物对矿区进行生态恢复更具有推广意义。针对DSE分类特征、不同宿主植物和不同生境中DSE的定殖规律进行总结。揭示DSE在促进宿主植物矿质营养吸收,增强非生物胁迫和生物胁迫抗性机理,特别是在非生物胁迫中,DSE可以帮助宿主植物抵御水分胁迫、盐胁迫、重金属胁迫和寒冷胁迫。提出DSE代谢物在宿主植物生态作用。基于此,为使DSE保持生物活性、延长存活时间、更大程度发挥其生态价值,提出菌液浸种搭载无人机飞播、DSE固体菌剂研发、DSE叶面肥涂抹技术等新的生态修复模式,促进植物快速吸收养分、提高抗逆性,最大程度地发挥DSE的生态功能,激发土壤潜在肥力,改善土壤结构,加速矿区植被恢复,为西部煤矿区生态修复奠定技术基础。 展开更多

关键词 深色有隔内生真菌(DSE) 西部矿区 生态修复 微生物修复技术 生态学功能

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接菌对根土复合体抗剪拉作用机理及其矿山生态修复潜力 被引量：4

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作者 毕银丽 罗睿 +1 位作者 柯增鸣 薛超 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期493-501,共9页

煤炭开采形成了露天排土场和井工沉陷地,改变了原始地貌和生态。露天排土场边坡不稳易水土流失造成滑坡剪切植被根系,井工沉陷致使地裂缝发育拉伤植物根系,因而矿山生态修复的关键之一是增强植物根系的抗剪切和抗拉伤性能。微生物复垦... 煤炭开采形成了露天排土场和井工沉陷地,改变了原始地貌和生态。露天排土场边坡不稳易水土流失造成滑坡剪切植被根系,井工沉陷致使地裂缝发育拉伤植物根系,因而矿山生态修复的关键之一是增强植物根系的抗剪切和抗拉伤性能。微生物复垦具有改善土壤理化性状、促进植物根系发育和抗逆境等功能,接菌对根土复合体抗剪切和拉伤的作用对于揭示其矿山生态修复机理奠定了基础。人工修复后,植物根系与土壤形成根土复合体,可大幅增加土体的抗剪强度,增强浅层土体的稳定性,有效降低了露天排土场边坡水土流失和缓解了根系拉伤。丛枝菌根真菌(AMF)和深色有隔内生真菌(DSE)两种微生物在根际普遍存在,与根系形成的菌根共生体和根际土壤黏结在一起成为根菌土复合体,其抗剪切作用机理及影响因素目前研究较少。因此,本文针对根土复合体的力学特性及影响因素、接菌后对根土复合体抗剪切影响及在煤矿区生态修复潜力进行综述,同时结合试验数据分析得出,联合接种AMF和DSE可显著提高了植物地下生物量、土壤黏聚力、根土复合土体的抗剪强度。微生物复垦技术不仅提高人工修复植被成活率及抗逆性,还可增强抗剪切或抗拉伤等力学特性,对于矿区生态修复具有重要的应用潜力。 展开更多

关键词 矿山生态修复 采煤沉陷地 根土复合体 微生物复垦 露天排土场

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DSE及其代谢物对紫花苜蓿促生作用及其矿区生态修复潜力 被引量：3

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作者 毕银丽 宋雅宁 +1 位作者 白雪蕊 王淑惠 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期90-99,共10页

煤炭开采造成矿区土地生产力降低,生态脆弱问题加剧,微生物联合植物复垦技术是矿区生态修复常用手段,合适的菌剂接种方式对加快矿区生态修复具有重要意义。深色有隔内生真菌(Dark Septate Endophytes,DSE)是一类普遍存在于植物根系的内... 煤炭开采造成矿区土地生产力降低,生态脆弱问题加剧,微生物联合植物复垦技术是矿区生态修复常用手段,合适的菌剂接种方式对加快矿区生态修复具有重要意义。深色有隔内生真菌(Dark Septate Endophytes,DSE)是一类普遍存在于植物根系的内生真菌,其代谢物具有植物生长刺激素的功能。以紫花苜蓿为研究对象,在浸根方式和模拟土培方式2种接种方式下,设置DSE菌丝(HD)、代谢物(MD)、菌丝及其代谢物(HD+MD)及空白对照(CK)4个处理,探究DSE及其代谢物对紫花苜蓿的促生作用机制。结果表明:浸根方式下菌丝及其代谢物联合处理的紫花苜蓿长势最佳,总生物量、总叶绿素、根体积、全氮含量分别比对照组增加了83.78%、35.54%、132.12%、82.16%,DSE在紫花苜蓿根系定殖率可达68.89%,且以菌丝结构定殖为主。模拟土培方式下DSE代谢物对紫花苜蓿的促生作用显著,定殖以微菌核结构为主。相关性分析表明,与接种方式相比较,DSE接种处理与菌丝定殖率、微菌核定殖率、总定殖率、根长、根表面积、根投影面积呈显著正相关(P<0.05),与地上部鲜重、根鲜重、总鲜重、根体积、全氮、全钾呈极显著正相关(P<0.01)。DSE及代谢物通过定殖率和光合作用调控紫花苜蓿的生长,为矿区生态修复绿色菌肥的的开发利用提供了理论依据。 展开更多

关键词 矿区生态修复 深色有隔内生真菌 紫花苜蓿 生长特性 植物生物刺激素

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接种AMF对西部煤矿区紫穗槐根系分布和水分利用效率的影响 被引量：1

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作者 毕银丽 杨伟 +2 位作者 柯增鸣 武超 李明超 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期311-322,共12页

西部干旱半干旱煤矿区井工开采导致了大面积采煤沉陷区的出现,矿区生态复垦难度较大,利用菌根微生物技术进行生态修复已经成为当前的研究热点。为探究接种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对紫穗槐根系分布特征和水分利... 西部干旱半干旱煤矿区井工开采导致了大面积采煤沉陷区的出现,矿区生态复垦难度较大,利用菌根微生物技术进行生态修复已经成为当前的研究热点。为探究接种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对紫穗槐根系分布特征和水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)的影响,研究通过室内土柱试验,设置了对照不种植紫穗槐幼苗(CK1)、种植紫穗槐幼苗(CK)、种植紫穗槐幼苗并接种AMF(+AM)3组试验处理,并对植物生长指标和土壤水分等进行了测定。结果表明:①接种AMF有效促进了紫穗槐的生长,其株高、SPAD(Soil and plant analyzer development)值、地上生物量和地下生物量相较CK处理分别提升38.5%、27.5%、11.1%、69.4%;②接菌改变了紫穗槐的根系分布,使总根系长度和根尖数分别增加329.0%和586.1%,平均根直径显著减小22.9%,2 mm以下细根根长比例提升370.1%。同时,接菌影响了土壤水分分布和紫穗槐的水分利用模式,使0~20 cm的土壤含水率较CK处理分别提高8.9%、7.8%,20~50 cm的含水率又分别降低16.8%、4.0%、11.6%;接菌增加了紫穗槐对表层5 cm以下土壤的水分利用比例,在5~30、30~50 cm分别提升15.4%、9.9%;③接菌使紫穗槐植株的WUE增加了27.5%,主成分分析结果表明,紫穗槐根系中的细根长(0.50~1.00 mm)和根尖数是干旱胁迫下接种AMF对土壤水分高效利用的关键根系特征。综上,接菌可对紫穗槐幼苗有明显的促生作用,通过对紫穗槐细根根系特征参数的显著改善,促进了对土壤水分的吸收及再分配能力,进而使紫穗槐植株表现出较高的WUE,该研究结果可为西部采煤沉陷区生物联合修复技术提供科学指导和技术支持。 展开更多

关键词 丛枝菌根真菌 根系分布 土壤水分分布 碳氢氧同位素 水分利用效率

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神东矿区接种AMF对植物−土壤生态化学计量及养分回收的影响

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作者 王董董 肖礼 +2 位作者 毕银丽 聂文杰 张可 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期354-363,共10页

矿区采煤沉陷地植被恢复和微生物复垦是打造绿色矿山的关键点。丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)和恢复植被类型对植物−枯落叶−土壤连续体的生态化学计量学特征及养分回收的影响尚不明朗,但对阐明西北干旱采煤沉陷区生... 矿区采煤沉陷地植被恢复和微生物复垦是打造绿色矿山的关键点。丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)和恢复植被类型对植物−枯落叶−土壤连续体的生态化学计量学特征及养分回收的影响尚不明朗,但对阐明西北干旱采煤沉陷区生态修复后养分循环和可持续发展具有重要意义。选择复垦10 a后接种AMF与对照的紫穗槐、沙棘、文冠果、欧李、野樱桃5种恢复植被及对应植被的0~10 cm土壤进行研究,旨在探明接菌和恢复植被类型对植物−枯落叶−土壤连续体碳(C)、氮(N)、磷(P)含量和生态化学计量比,养分回收率、养分限制的影响。结果表明:5种恢复植被各器官平均养分含量与全国水平相比呈现出高C、P低N的特点,土壤N的缺乏限制了枯落物分解和植物生长。冗余分析表明影响植物生态化学计量的主要土壤因子是土壤有机碳、P、土壤易提取球囊霉素并且土壤养分与叶养分回收在菌根介导下呈正相关。AMF接种提高了植物、土壤养分含量、N、P回收率和土壤碳氮比,降低了植被的氮磷比,进而缓解植物N限制,增加植物生长速率支持恢复植被重建,促进连续体养分循环。在不同人工重建植被中接菌的固氮植被紫穗槐和沙棘养分含量、稳定性及生长速率高。植物−枯落叶−土壤连续体生态化学计量及养分回收特征预测土壤氮限制沉陷区可持续生态恢复,接种AMF则促进沉陷区持续生态恢复的潜力。 展开更多

关键词 采煤沉陷地 丛枝菌根真菌 矿区生态修复 生态化学计量

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易侵蚀层厚度对滑坡运动过程与堆积特征影响的模型试验研究 被引量：1

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作者 段钊 张庆 +2 位作者 李明 朱锟 吴延斌 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第4期733-742,共10页

为研究滑坡与易侵蚀层相互作用下产生的地质构造现象,利用砂盒试验装置对滑坡的运动过程进行研究,揭示滑体运动过程中速度场与位移场规律,剖析滑坡堆积体几何形态及内部构造特征。结果表明:滑体运动过程分为3个阶段,初始阶段,滑体沿斜... 为研究滑坡与易侵蚀层相互作用下产生的地质构造现象,利用砂盒试验装置对滑坡的运动过程进行研究,揭示滑体运动过程中速度场与位移场规律,剖析滑坡堆积体几何形态及内部构造特征。结果表明:滑体运动过程分为3个阶段,初始阶段,滑体沿斜板下滑,速度和加速度快速增加;加速、稳定阶段,易侵蚀层会极大地抑制滑体的运动,滑体与易侵蚀层碰撞后速度与加速度瞬间降低,使得滑体位移量显著减小;随着易侵蚀层厚度的增加,滑体在撞击易侵蚀层后速度减小的幅度增大,堆积体面积、长度随厚度的增加而逐渐减小;在易侵蚀层厚度增加的过程中,滑体对易侵蚀层的作用形式逐渐由挤向覆转变,作用过程变得复杂;随着厚度的增加,相互作用变得复杂,堆积体内部发育直立褶皱、平卧褶皱、逆冲剪切、水平剪切、包卷等结构,表面形成褶皱、隆起等构造,反映滑体从压缩到剪切运动的应力状态。研究结果为滑坡运动路径中存在易侵蚀时的灾害范围计算提供了一定的理论参考。 展开更多

关键词 滑坡 易侵蚀层 模型试验 运动过程 堆积形态 内部构造

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半干旱矿区采动地裂缝发育对幼苗库及其建植因子影响 被引量：1

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作者 杜华栋 谢姗姗 +3 位作者 毕银丽 刘研 孙浩 刘云龙 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期350-362,共13页

半干旱矿区煤炭井工开采引起的地表塌陷,造成水土流失强度增加以及植被生境损害等一系列生态干扰,其中采动地裂缝发育对坡面幼苗库特征及建植的影响仍有待深入研究。本文首先探明了榆神府矿区距采动地裂缝不同距离(0~1 m、1~2 m和2~5 m... 半干旱矿区煤炭井工开采引起的地表塌陷,造成水土流失强度增加以及植被生境损害等一系列生态干扰,其中采动地裂缝发育对坡面幼苗库特征及建植的影响仍有待深入研究。本文首先探明了榆神府矿区距采动地裂缝不同距离(0~1 m、1~2 m和2~5 m)幼苗库密度、组成和多样性特征,再结合土壤因子、地上植被群落及枯落物特征揭示裂缝发育造成影响幼苗建植的环境因子在空间上的差异性,最后采用物种相似性模型探究了裂缝发育区幼苗库对地上植被自然更新的影响。结果表明:①在未有裂缝发育的对照区,幼苗库组成以多年生草本为主(占比57%),裂缝发育后距地裂缝0~1 m和1~2 m范围,多年生草本比例分别下降至30%和35%,但一年生草本占比较对照区分别增加了28%和25%;与对照区相比0~1 m和1~2 m幼苗密度分别显著增加了92%和68%,幼苗库Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数分别增加了42%和24%、62%和40%、33%和18%,但Pielou均匀度相较于对照区分别降低了55%和38%;而距裂缝2~5 m范围,幼苗库生活型组成、密度和多样性与对照区已无显著性差异,因此裂缝发育对幼苗库特征影响范围在2 m范围之内。②地表裂缝发育后,距地裂缝0~1 m和1~2 m范围影响裂缝幼苗建植的相同因子包括土壤含水量、土壤有机质含量和枯落物厚度,但0~1 m范围除上述影响因子外还包括枯落物盖度、土壤结皮盖度与厚度、地上植被盖度与生物量等因子;随着距裂缝距离增加,距裂缝2~5 m范围限制幼苗建植的关键因子减少且与对照区相似,主要包括土壤含水量、地上植被盖度和枯落物盖度。③距地裂缝0~1 m和1~2 m以一年生为主的幼苗库物种组成与以多年生为主的地上植被物种相似性较低仅为0.42和0.48,加之一年生植物对植物群落演替促进能力较弱,因此可以得出受裂缝干扰较大的0~2 m范围幼苗库对植被群落恢复贡献有限,故该范围生态恢复中应在自然恢复的基础上,适当考虑人工植被建设以促进矿区塌陷地植被恢复进程,提高该区植被群落多样性和稳定性。随水平距离的增大,距裂缝2~5 m范围和对照区幼苗库与地上植被物种组成相似性接近,分别为0.67和0.68,表明裂缝发育后2~5 m范围植物群落恢复潜力并未受到影响,通过自然更新即可保证该区植被恢复。 展开更多

关键词 采煤地表塌陷 地表裂缝 幼苗库 幼苗建植 植被恢复

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神东矿区煤炭开采对植被净初级生产力的影响 被引量：2

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作者 牛鸿波 田少国 +7 位作者 祖鹏举 曹满红 曲少东 董起广 李冰倩 姜泽玉 毕银丽 岳辉 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期267-277,共11页

神东矿区煤炭开采对当地生态环境,特别是植被生长,产生了重要影响。为了定量描述这种影响,该研究利用区域蒸散模型,计算神东矿区潜在净初级生产力(Potential Net Primary Productivity,P_(NP),p),并利用MODIS17A3数据集(2001—2022年)... 神东矿区煤炭开采对当地生态环境,特别是植被生长,产生了重要影响。为了定量描述这种影响,该研究利用区域蒸散模型,计算神东矿区潜在净初级生产力(Potential Net Primary Productivity,P_(NP),p),并利用MODIS17A3数据集(2001—2022年)表征实际净初级生产力(Actual Net Primary Productivity,P_(NP,a)),同时结合中国陆地生态系统逐月净初级生产力栅格数据集(P_(NP,al),1988—2015年),采用地理加权回归(Geographically weighted regression,GWR)模型构建校正方法,对P_(NP,al)进行校正获取1988—2000年的P_(NP,a)数据,以二者之差(Human Net Primary Productivity)P_(NP,h)表征煤炭开采的影响,评估了神东矿区煤炭开采对植被P_(NP)的影响。结果表明:①利用GWR模型校正的P_(NP,al)数据精度约为0.76,校正后的P_(NP,al)数据与MODIS17A3数据集具有较强的空间相关性,说明了校正模型精度的可靠性;②神东矿区的整体上P_(NP,a)和P_(NP,h)表现为先下降后逐渐恢复的趋势,但植被净初级生产力(Net Primary Productivity,P_(NP))并未恢复至采矿前水平。采矿前P_(NP,h)均值和采矿后P_(NP,h)均值分别为21.50 g/m^(2)、-60.20 g/m^(2),P_(NP,h)<0表明矿区P_(NP)植被生长受到采矿活动的干扰,发生退化的矿井主要分布在高强度开采区域(以C计,下同);③1996—2022年神东矿区P_(NP)值的变化主要受气候变化和人类活动的共同影响,人类活动和气候变化对生态退化的占比分别为35.7%、8.2%,1996—2015年人类活动贡献率指数(Relative Contribution Index,I_(RC))主要集中在0.5左右,表明煤炭开采对植被退化占主导作用,2016年后光伏电站建设对P_(NP)的影响表现出促进作用。该研究有助于理解煤炭开采对植被净初级生产力动态变化的影响,并为神东矿区的植被恢复和高质量发展提供科学依据。 展开更多

关键词 矿区生态环境 净初级生产力 煤炭开采 光伏环境效应 贡献率指数 地理加权回归模型

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东部草原露天矿区接种AMF对植物−土壤养分积累及本土DSE定殖的影响

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作者 解琳琳 毕银丽 刘涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4603-4616,共14页

东部草原不同草种存在不同的生存空间比例,接菌对草原草本生长及竞争关系的研究对于揭示接菌对草原生态演变具有重要意义。针对内蒙古锡林浩特市胜利露天矿区土壤贫瘠、植被生长困难等现状,利用不同草种配比种植模式并结合微生物-丛枝... 东部草原不同草种存在不同的生存空间比例,接菌对草原草本生长及竞争关系的研究对于揭示接菌对草原生态演变具有重要意义。针对内蒙古锡林浩特市胜利露天矿区土壤贫瘠、植被生长困难等现状,利用不同草种配比种植模式并结合微生物-丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhiza Fungi,AMF)接菌方式,旨在探明植物-真菌联合对矿区排土场土壤改良与植被恢复效应,并筛选适宜矿区排土场生态恢复的最佳种植模式。结果表明:影响土壤和植被恢复的主导因素分别是种植方式和接菌处理,综合影响力表现为:接菌作用>种植方式,矿区排土场的生态复垦中,接种AMF对植物-土壤养分积累具有积极的提升作用。豆科与禾本科相对权重为1∶3+AMF的种植模式不仅能促进土壤改良,加速土壤养分的累积,还能很好地促进植物生长和养分吸收,是适合该区域排土场生态修复的最佳组合模式。此外,接种AMF影响了试验区的本土真菌中深色有隔内生真菌(Dark Septate Endophytes,DSE)在植物根系中的定殖,人工植物种植及接种AMF后,DSE定殖强度相比于自然恢复区有下降趋势;AMF定殖情况均呈现一级根系>二级根系,接种AMF降低了DSE在一级根系中的定殖,提高了DSE在二级根系中的定殖,AMF和DSE分别在植物一级根系和二级根系的生态位中占据优势,该环境下AMF与DSE存在位点竞争。DSE总定殖率与土壤质量和综合质量指数显著正相关,一定程度上DSE总定殖率的提高有助于土壤中营养积累和区域综合质量的提升。研究表明在露天矿区排土场生态复垦中加入AMF对修复效果具有积极的正向作用,为排土场使用微生物-植物配置复垦技术提供了数据支撑。 展开更多

关键词 露天矿区 丛枝菌根真菌 土壤改良 植被恢复 深色有隔内生真菌 种植模式

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露天煤矿排土场混交林土壤团聚体有机碳累积效应

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作者 张小平 李明超 +1 位作者 毕银丽 李信 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期324-338,共15页

采矿活动导致土壤养分及碳库损失,针对露天矿长期植被重建后土壤养分状况尤其是有机质恢复情况的研究迫在眉睫。研究在黑岱沟露天煤矿北排土场上选择复垦近20 a的油松纯林和油松混交林,对复垦区团聚体稳定性及相关碳库恢复情况等进行了... 采矿活动导致土壤养分及碳库损失,针对露天矿长期植被重建后土壤养分状况尤其是有机质恢复情况的研究迫在眉睫。研究在黑岱沟露天煤矿北排土场上选择复垦近20 a的油松纯林和油松混交林,对复垦区团聚体稳定性及相关碳库恢复情况等进行了全面系统的研究。研究结果表明:油松混交林土壤团聚体稳定性优于油松纯林,0~10 cm表层土壤中,油松山杏杨树混交林团聚体稳定性最佳,油松杨树混交林次之;0~20、20~30 cm亚表层土壤中,杨树油松混交林平均质量直径和几何平均直径较大,分形维数最小,整体看相对于其他3种植被组合表现出更好的土壤结构稳定性;油松混交林土壤有机碳含量高于油松纯林,3种混交林中油松山杏杨树混交林提高效果最佳,比油松纯林高104.96%。混交林提高了惰性有机碳的占比,增强了土壤碳库的稳定性。同一土层土壤团聚体各粒径有机碳及其组分含量基本上表现为油松混交林样地高于油松样地,并且含量均随土层加深而逐渐降低。各粒级团聚体易氧化有机碳和惰性有机碳变化规律与团聚体有机碳变化规律相似,呈倒V型分布。0.25~2 mm粒级团聚体土壤有机碳和易氧化有机碳含量显著高于其他粒级。对总有机碳影响较大的因子是土壤全氮含量和平均质量直径;对易氧化有机碳含量影响较大的因子是全氮含量和pH,对颗粒有机碳含量影响较大的因子包括土壤全氮含量、速效钾含量和平均质量直径。土壤有机碳及活性炭含量与多样性指数、植被生物量、枯落物生物量均呈显著正相关关系。总体而言,研究结果表明黑岱沟露天矿排土场油松混交种植的修复效果优于油松纯林种植,且从土壤有机碳恢复效果看“油松+山杏+杨树”混交种植的修复效果最佳。 展开更多

关键词 生态修复 露天排土场 油松混交林 土壤有机碳 团聚体 活性炭组分

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