典型矿山生态恢复效果与生态效益评价——以焦作缝山公园为例

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生态恢复效果评价是生态恢复工程的重要组成内容,也是为生态恢复提供反馈信息,进一步调整和改进恢复方案的重要手段。尽管国内外学者针对矿山生态恢复问题已经做了一系列的相关研究,但尚未形成公认的评价方法和体系,如何科学、准确地评价矿山生态恢复效果和效益,仍是目前生态恢复理论和应用学科领域所面临的热点和难点之一。本文选取焦作市缝山公园为研究对象,采取野外调查、遥感影像解译分析、实验室检测分析与现场问卷调查相结合的方法,系统开展研究区植被覆盖、土壤理化性质、植物生物量和生产力等生态恢复效果评价,并在此基础上,构建生态恢复效益评价指标体系,并开展了矿山生态恢复的生态效益评价。研究取得以下主要结论:  (1)研究区土地利用景观多样,景观类型以林地为主。人类经济活动的影响对土地利用景观格局的形成占主导作用。因研究区为人为规划建设,区域内的景观分布存在一定的分散性。例如,非植被类型包含大部分需分散分布的人工步道、休憩凉亭、垃圾桶等,使其景观破碎化程度高。几种植被类型中,草地与灌木林的破碎化程度较高。  (2)缝山公园主要植被类型为常绿针叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、灌木林和草地,其中常绿针叶林面积最大,达21.67 hm2,占全园面积的46.35%。园区植被覆盖率达87.55%。  (3)植被恢复区与对照点相比,植被恢复区的土壤pH、电导率值明显下降;植被恢复区0-10cm土层土壤有机质比对照区增加了0.7-1.77倍,10-20cm土层土壤有机质比对照区增加了0.2-1.45倍,改善效果明显。灌木林铵态氮改善效果最明显;硝态氮改善效果属针阔混交林最明显(0-10cm、10-20cm的硝态氮含量分别是对照区含量的5.51倍、4.39倍)。落叶阔叶林0-10cm与10-20cm的速效磷含量比对照区分别增加4.13倍、4.45倍。几个全效养分指标中,土壤全钾含量改善效果最显著,恢复区含量均高于25g/kg,约为对照点含量的2倍,说明恢复区钾素充沛。土壤养分的深度变化特点表现为除土壤全磷与深度变化成正比外,其余指标含量均随深度增加而变小。  (4)土壤恢复效果主成分分析结果表明,草地恢复效果最佳,针阔混交林恢复效果最差,常绿针叶林、落叶阔叶林与灌木林三者恢复效果居中,但5种植被类型土壤理化性质均优于对照点,说明植被恢复可以改善土壤肥力,但改善效果与植被类型有关。  (5)样方调查结果表明,缝山公园进行生态恢复后植被生物量显著增加,园区灌木林年均生产力最大,为7.15 t/(hm2·a),其次是落叶阔叶林(6.51 t·hm-2·a-1),之后依次为常绿针叶林(5.06 t·hm-2·a-1)、针阔混交林(3.83 t·hm-2·a-1)、草地(2.69 t·hm-2·a-1);生物多样性增大,全园丰富度指数达32,多样性指数3.170,高于任何其他植物类型,体现了物种丰富度的积累性;多样性指数高,但均匀度指数与优势度指数低,表明园区植物种类分布均匀,数量均匀,无明显优势种,有利于园区生态群落稳定性建设,对于抵抗外来种,有较好优势。  (6)植被恢复能够改良土壤质量,使土壤肥力不断提高;同时,土壤理化性质的改善是植被恢复效果好坏的检验标准之一;土壤恢复效果与植被恢复效果之间有一定相关性,土壤恢复与植被恢复相辅相成。  (7)通过对我国矿山生态修复现状及生态效益评价方法的研究,结合缝山公园的特征,构建了由支持功能、调节功能、文化功能三种类型和生物多样性保护效益、光合释氧效益、涵养水源效益、水土保持效益、营养物质积累效益、光合固碳效益、净化大气、休闲游憩效益8个指标组成的生态效益评价指标体系。  (8)生态效益定量评价结果表明,生物多样性保护、涵养水源、水土保持、营养元素积累、净化大气、光合固碳、光合释氧、休闲游憩效益创造的价值分别为:28.18万元/a、80.12万元/a、1188.94万元/a、292.46万元/a、16.12万元/a、50.45万元/a、30.69万元/a、8250万元/a,由此8个方面构成的缝山公园生态效益总价值高达9936.96万元/a。
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