一种露天矿山近自然植物群落构建方法与流程

本发明涉及矿山修复治理领域，具体涉及一种露天矿山近自然植物群落构建方法。

背景技术：

1、矿山开采需要使用大量的机械设备和爆破药剂，产生大量的废渣、废水，会破坏土地、水源和生物多样性等自然资源，导致环境污染和生态系统退化。在矿藏资源耗尽后，为实现矿山的可持续发展，需要对矿山的生态环境进行重建。

2、目前矿山生态修复主要采用“植草绿化、快速复绿”的单一植被恢复的形式，修复后的生态稳定差，不利于矿山生态功能的恢复。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种露天矿山近自然植物群落构建方法，以解决矿山修复后生态稳定性差的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种露天矿山近自然植物群落构建方法，包括如下步骤：s1：现状调查；s2：植物群落现状及生态环境问题分析；调查分析后，整理得到适生植物资源库；s3：构建目标确认；s4：近自然植物群落营造；其中，将植物群落上层中高为[a,a+1]米的先锋树种按株间距a+1米进行配置，将植物群落下层中高为[50，80]厘米的目标树种按[a,a+1]株/平方米的间距进行混合种植。

3、其有益效果为：

4、第一，对本地自然环境进行调查，初步确定和建立适合当地生境的植物资源库，一方面，可以确定出具有适应能力强、耐盐碱、耐干旱等特点的适宜生长于矿山环境的植物种类，可以作为后续近自然植物群落营造的依据，减小了后续植物筛选的工作量和盲目性，提高了生态修复的恢复效果和成功率；另一方面，植物资源库的建立为科学研究、教育以及后续的生态修复工程提供了宝贵的参考资源。

5、第二，采用了先锋种+目标种结合的种植形式，可以缩短群落演替进程，在数年或十数年的较短时间内，建立适应当地气候、稳定的顶级群落类型，确保后期植物群落的稳定性。

6、先锋种在演替过程中会首先出现、能耐受极端局部环境条件且具有较高传播力，一方面，其种植可以迅速建立起植被覆盖，有效防止土壤侵蚀和水土流失，改善土壤的肥力和质量，为矿山生态系统的恢复和重建提供良好的基础；另一方面，先锋种率先填补了生态位的空缺，先锋种的生长可以为目标种的生长提供庇护，减小目标种所受的环境压力，促进目标种的生长。

7、第三，本方案提出了一种适用于上层先锋种和下层目标种种植的适宜间距。合理的种植间距对于植物群落的构建至关重要，这代表着对空间资源的利用科学性。若种植间距太小，植物之间的竞争会加剧，将会导致生长受限，影响植物的生长和发育；若种植间距太大，空间资源得不到充分利用，将会导致植物群落的生物量和物种多样性降低。

8、总体而言，合适的种植间距可以促进植物之间的生态位分化，即不同植物在同一生境中通过分化资源利用方式和生长策略来避免竞争。乔木、灌木和草本的合适种植间距可以避免过度竞争，使它们在空间上有一定的分离，从而实现互利共生等预期的生态效应。按照本方案的间距进行种植，上层先锋树种的落叶可以作为土壤的养分，并且上层先锋树种可以对下层目标种的光照条件和温度起到调节作用，在阳光直射的条件下，植物叶片可能会受到过度曝晒而受损，甚至引发光合作用过程中的光合作用抑制，上层先锋种的遮荫可以减轻阳光的直射，保护下层目标种的叶片免受过度光照的伤害，提供适宜的光照条件，促进光合作用的进行；此外，对于矿山而言，土地坚硬、砾石含量高，阳光直射对地表温度的提升作用明显，这增大了下层物种受到热胁迫的风险，而本方案通过上层先锋种的遮荫，可以降低下层目标种所处环境的温度，减轻热胁迫对植物的影响，为其提供适宜的生长温度，促进植物群落的快速、成功构建，一定程度上实现植物群落“自设计、自恢复、自更新、自维持、自生长”，减少后期维护管理成本。

9、进一步地，植物资源库中包括乡土植物和新优植物，近自然植物群落营造中植物的筛选以植物资源库为基准，筛选的植物包括乔木、灌木和草本。

10、其有益效果为：第一，乡土植物原生于当地、已经适应了当地气候、土壤和生境条件，具有较强的适应性。选择乡土植物可以确保植物在恢复过程中能够适应并生存于当地的环境条件，确保筛选植物对露天矿山恶劣生境的适应性，保证植物的存活率和生长发育的成功率，减少后期维护成本。本方案对于植物的筛选摒弃了传统仅仅关注植物的生长速率、抗逆性等指标的观念，采用乡土植物进行近自然植物群落的构建，避免因入侵物种对生境的迅速占领和扩张，对原有生态系统的结构和功能造成破坏，进而偏离了生态修复的目标。

11、第二，本方案除选用乡土植物外，还筛选出了具有较强适应性和生态功能的植物物种。选择新优植物可以补充当地乡土植物的不足，提供更多的生态服务功能，促进生态系统的恢复和稳定。

12、第三，通过“乔木、灌木、草本”三层植物群落的构建，可有效提升植物群落结构层次，可丰富了物种类型，增强异质性，提升生物多样性及生态系统稳定性。

13、进一步地，乔木包括刺槐、榆树和旱柳，灌木包括接骨木、金银忍冬和毛樱桃，草本包括荞麦、通奶草、狗尾草、萝藦和大籽蒿。

14、其有益效果为：根据不同区域的场地条件以及恢复目标，通过对适生植物资源库中的植物种类进行针对性的筛选，以确保植物在生态修复过程中能够适应并生存下来，发挥最大的生态功能。

15、进一步地，露天矿山包括露天采场平台和露天采场边坡；露天采场平台采用乔木+灌木+草本的植物群落构建模式，植物配置包括：刺槐+榆树；刺槐+毛樱桃；刺槐+接骨木+金银忍冬；榆树+毛樱桃+通奶草+大籽蒿；露天采场边坡采用灌木+草本的植物群落构建模式，植物配置包括：接骨木+荞麦+通奶草；毛樱桃+大籽蒿。

16、其有益效果为：本方案针对露天采场平台和露天采场边坡的立地条件和制约因素不同，采用了不同的植物群落构建模式。

17、对于露天采场平台而言，土壤改造难度小，故选择植被恢复效果更优的乔木+灌木+草本的构建模式。第一，露天采场平台中配置的植物均为抗旱能力强、根系发达，能够深入土壤，增加土壤的通气性和保水性，改善土壤结构；第二，刺槐与榆树皆为速生树种，充分发挥先锋种的优势，可以迅速形成较为密闭的植被覆盖，增加植物的郁闭度，有助于减少土壤侵蚀和水土流失，保护土壤质量；第三，刺槐、接骨木和金银忍冬都能提供丰富的花蜜和果实，吸引各种昆虫和鸟类等野生动物，促进生物多样性的保护和增加。

18、对于露天采场边坡而言，开采边坡坡度较大，水土保持能力弱，植物附着条件差，土壤改造难度大，故选择生存能力较强的灌木+草本及攀缘植物。接骨木和通奶草的生长迅速，能够快速建立起植被覆盖，且具有较强的耐寒能力，能够适应矿山环境中的干旱条件，可以在边坡上形成茂密的植被覆盖，增加边坡的稳定性，提供美观的景观效果，实现更优的生态修复效果。

19、进一步地，a的取值为2。

20、其有益效果为：提供了一个具体的数值，可作为后续实践的指导或参考数据。

21、进一步地，现状调查包括对地形地貌、气候条件、土壤环境调查和区域自然植被和植物群落调查。

22、其有益效果为：通过对现状进行全面调查，有助于全面了解生态环境、选择适宜的植物物种、制定合理的生态修复方案，并预测生态修复效果，这些信息对于保护和恢复矿山周边的生态环境具有重要意义。

23、进一步地，植物群落现状及生态环境问题分析还包括建立并完善区域适生植物资源库，识别出调查区域限制因子及潜在自然植被类型。

24、其有益效果为：建立适生植物资源库可以收集和整理本地区适应性强的植物物种信息，为植物选择提供依据。通过对限制因子的分析，可以识别出适生植物的生长条件和环境要求，从而优化植物物种的选择，提高生态修复的效果。

25、进一步地，构建目标确认包括根据矿区不同区域的现状立地条件，以及未来发展规划，合理确定不同区域的植物群落构建目标。

26、其有益效果为：根据土壤质量、水资源、气候等方面的差异，合理选择适应性强的植物物种，确保植物在矿区环境中能够生存和繁衍。从长远目标来看，考虑到露天矿山社会属性，可将矿山打造成为生态恢复区、农业修复区、景观游览区，提升矿山恢复后的社会经济价值。

27、进一步地，步骤还包括：s5：维护管理；s6：跟踪监测与效果评估。

28、其有益效果为：及时发现植物群落构建过程中的问题和不足，及时采取措施加以改进，从而保证植物群落的生态修复效果，从而提高矿区环境质量，促进矿区的可持续发展。

29、进一步地，维护管理包括幼龄管护期、速生管护期和成熟管护期，速生管护期的林间的郁闭度为大于等于0.6。

30、其有益效果为：郁闭度高的林区可提供更多的生境和资源，有利于各种生物的栖息和繁衍。一方面是，郁闭度高的林区能够减少水土流失，保持土壤的肥力和水分，有利于植物生长和生态系统的稳定；另一方面，高郁闭度的林区能够提供更多的食物、栖息地和遮蔽，吸引更多的动植物种类，促进生物多样性的增加。