西部采煤沉陷地微生物复垦植被种群自我演变规律

菌根真菌可以与陆地上80%以上的植物形成菌根共生体,促进植物在逆境的生长。采煤沉陷地在人工接种菌根真菌后复垦植被种群进行了自我修复与演变,监测采煤沉陷地复垦植物人工接种菌根真菌复垦后4 a对植被种群的自我演变规律影响。以神东矿区大柳塔采煤沉陷地人工林樟子松、沙棘和文冠果为研究对象,野外原位监测植被种类、生活型组成及植被多样性指数,并利用地统计学方法进行克里金插值,对比接种菌根真菌4 a后(+M)与同期种植的自然状态下(CK),两种处理样地内植被种类、数量及其多样性指标,揭示不同人工林在自然状态和人工接种4 a后,区域内物种个体种类、数量和群落多样性差异。研究结果表明:接菌提高樟子松人工林灌木层物种多样性,而降低草本层物种多样性;接菌提高沙棘和文冠果人工林的草本植物群落稳定性和物种多样性及其均匀度,抑制灌木层物种多样性增加。3种人工林微生物复垦4 a后多年生草本占优势地位。接菌组进入多年生草本＋灌木的生态组成结构阶段,而对照组则相对滞后,处于一年生草本＋多年生草本＋灌木的组成结构阶段,接菌促进了生态的演变进程。综合分析植物分布特征,发现植物的最优拟合模型以高斯模型居多,阿尔泰狗娃花、地肤、猪毛蒿、白花草木樨、牛心朴子、野樱桃、油蒿及柠条的预测值精度较好。接菌可促进地稍瓜、阿尔泰狗娃花、牛心朴子、达乌里胡枝子和柠条频度和数量的增加,可能使绳虫实、糙隐子草、苦苣菜和花棒的频度和数量下降。本文为煤矿沉陷区采用微生物修复人工林促进生态群落自我演变进程奠定了初步的研究基础。     

不同丛枝菌根真菌对铁尾矿基质的改良效果

将4种不同生态型的丛枝菌根真菌接种于马钢南山铁矿尾矿基质中,通过紫花苜蓿盆栽试验比较菌根真菌对尾矿基质的改良效果。研究结果表明:4种不同生态型菌根真菌与对照相比,均能增强紫花苜蓿根际土壤酸性磷酸酶的活性,提高紫花苜蓿对基质中磷元素的吸收能力,增加紫花苜蓿的生物量,其中来源于某铜尾矿的Glomus intraradices在改善尾矿基质理化性状、促进紫花苜蓿生长方面的效果最佳。     

基于时间序列模型的戈壁荒漠露天矿生态环境评价

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(R²=0.450)优于单景生态指数(R²=0.347)、多景生态指数(R²=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...     

西部煤矿区深色有隔内生真菌修复机理与生态应用模式

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 Mycorrhi...     

煤矿微生物复垦区灌木林下土壤养分的空间异质性

微生物复垦技术近年来已成为矿区土地复垦新的研究方向,微生物复垦多年后,新的人工生态系统已建立,其灌木林下土壤养分的空间异质性研究成为关注的重点。选择神东大柳塔采煤沉陷地微生物复垦地为研究区,利用经典统计学、地统计学和协同克里金插值方法,研究采煤沉陷地微生物复垦区灌木林下土壤全氮、有机质和速效磷的空间异质性及其影响因素。结果表明:研究区土壤全氮、有机质和速效磷的含量均值分别为0.50 g/kg,11.93 g/kg,2.24 mg/kg,均呈现出中等强度变异,存在空间自相关性。选择能表征丛枝菌根真菌特性的关键因子土壤菌丝密度,发现土壤菌丝密度与土壤全氮、有机质和速效磷含量呈极显著正相关性。以土壤菌丝密度为协变量的土壤全氮、有机质和速效磷的最优模型分别为高斯模型、球状模型和高斯模型,决定系数分别为0.709,0.757和0.467,均高于单一变量的土壤全氮、有机质和速效磷的决定系数。以菌丝密度为辅助变量的土壤全氮、有机质和速效磷均呈现强空间自相关性,有机质的变程较长,空间连续性较好;土壤全氮空间分布呈块状分布,对空间依赖性较强;土壤速效磷呈不规则斑块状,破碎化程度高。以菌丝密度为辅助变量进行协同克里格插值能够显著提高土壤全氮、有机质和速效磷含量的预测精度。     

采用HYDRUS模拟采煤沉陷地裂缝区土壤水盐运移规律

煤炭的开采带来经济快速发展的同时也会带来一系列的生态环境问题,其中采煤沉陷产生的地裂缝是最直观的一种,其分布广、对土地破坏性大、对周边植物生长影响严重。西部矿井水矿化度较高,极易产生次生盐碱化,裂缝区的水盐运移对于该区域植物生长具有潜在的影响。为探究采煤沉陷地裂缝对土壤中水盐运移规律的影响,通过室内模拟试验,研究不同土壤盐浓度条件下,裂缝区土壤水盐分布特征,并运用数值模拟方法,建立采煤地裂缝土壤水盐运移模型,采用HYDRUS 2D软件进行模拟,将模拟值与实测值对比,结果表明:HYDRUS模拟数值与实测值呈现出相同的规律,满足精度要求,说明HYDRUS能够较好的模拟裂缝区域内的水盐运移。在56 d的模拟试验中,裂缝区土壤含水量在前3周为快速下降期,4～5周为中速下降期,5周之后为稳定期。越靠近地裂缝处土壤含水量下降越快,对于台阶为20 cm的地裂缝,其水盐含量影响范围约为水平距离裂缝45 cm处,地裂缝区域内土壤盐分运移趋势与水分基本一致,遵循盐随水行的运移规律,裂缝区含盐量有向下迁移的趋势,具有减轻次生盐碱化发生的潜力。     

接菌对紫花苜蓿根系抗拉性及根菌复合土体抗剪强度影响

废弃矿井生态修复既包含井工采煤沉陷造成的根系拉伤修复,也包含露天开采边坡地质灾害治理。废弃矿井受采矿影响致使生态脆弱,植株成活率低,生态修复成为矿山环境治理的主要目标。利用微生物修复技术恢复根系功能成为研究热点。为了深入揭示2类共生真菌丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi, AMF)和深色有隔内生真菌(dark septate endophytes, DSE)对根系抗拉强度及根土复合体抗剪强度的影响,以紫花苜蓿为研究对象,布设室内盆栽实验,设置不种植物不接菌为纯对照CK1、种植植物不接菌为对照CK2、单接菌AMF、单接菌DSE和双接菌AMF+DSE 5种处理,研究接菌对根系力学特性及菌根复合土的抗剪强度影响作用。结果表明：接菌与对照处理的土壤粒径组成大致相同：细砂粒>中砂粒>粗砂粒,接菌前后土壤构成中粗砂粒所占比重增高,细砂粒含量成倍降低。5种不同处理下的平均单根抗拉力及复合体抗剪强度由大至小依次为AMF+DSE,DSE,AMF,CK2,CK1;平均单根抗拉强度依次为AMF+DSE,CK2,AMF,DSE。5种处理下深度10～20,20～30...     

不同施磷水平下接种菌根玉米营养状况及光谱特征分析

利用高光谱遥感技术来监测不同施磷水平下接种菌根对植物生长的影响规律。在较低施磷水平0 和30 mg/kg下接种丛枝菌根能显著促进玉米植株对磷的吸收,植株生物量和叶绿素含量均高于相应对照组,而在较高施磷水平60 和120 mg/kg下,接种丛枝菌根未促进植物生长和磷吸收,而对其有一定抑制作用。获取接菌对玉米叶绿素含量影响较为敏感的光谱响应信息,在不同施磷水平下,接菌组玉米的绿峰幅值均低于相应对照组,且绿峰幅值随着施磷水平的增加而减小,低磷条件下接菌组和对照组玉米光谱的蓝边斜率、黄边斜率、红边斜率差异最为明显。以不同处理玉米叶绿素含量差异的光谱特征参数作为自变量,构建以玉米叶绿素含量为因变量的线性或非线性回归模型。接菌玉米叶绿素含量的所有反演模型中,以REP为变量所构建线性模型具有较高的拟合精度和较好的反演效果,其拟合度达到了0.839,检验R2为0.753,对照处理的玉米叶绿素含量的所有反演模型中,以RG为变量所构建的指数模型稳定性最好,其拟合度达0.927,检验R2为0.834。     

采煤塌陷对毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)根际环境影响

以毛乌素沙地油蒿根际土壤为研究对象,研究了1~3a内塌陷对油蒿根际土壤主要肥力指标(理化性质、根际微生物数量及酶活性)的影响.结果表明:与未开采区相比,采煤塌陷区土壤容重、田间持水量下降,根际土壤速效磷、速效钾、碱解氮含量显著降低(P<0.05),土壤pH值、电导率显著增大.塌陷区表层0~20cm细菌、放线菌数量下降,真菌数量增加;20~40cm、40~60cm层土壤细菌、真菌、放线菌数量较未开采区有所增加.塌陷1~3a区域根际土壤酸性磷酸酶显著高于未开采区(P<0.05);塌陷2a、3a表层土壤蔗糖酶活性显著高于未开采区,深层土壤蔗糖酶活性高于未开采区但未达到显著差异(P>0.05).塌陷3a时土壤速效磷、碱解氮、表层细菌数量、脲酶、蔗糖酶等指标与未开采区无显著差异,而其他指标仍未恢复到未开采前状态.植物根际具有一定的自修复能力,但是恢复到未开采状态下仍需要较长时间.