1. 阐明了半干旱矿区开采塌陷引起的地表裂缝对地上植被幼苗库数量、组成和多样性等特征的影响程度和空间范围。
2. 揭示了距裂缝不同距离限制幼苗建植的关键生态因子，探究了矿区地表裂缝产生后植被损害机理、自然更新能力及恢复进程。
3. 通过幼苗库与地上植被相似度分析探究了距裂缝不同距离幼苗库对地上植被更新的贡献，在此基础上提出了在半干旱矿区距离采动地裂缝不同空间位置上针对性的植被修复策略。
半干旱矿区采动地裂缝发育对幼苗库及其建植因子影响
杜华栋1,2,3，谢姗姗1，毕银丽1, 2，刘研1，孙浩1，刘云龙1
1.西安科技大学 地质与环境学院
2.西安科技大学 西部矿山生态环境修复研究院
3.陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室
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。
副教授
杜华栋，男，汉族，1982年12月生，陕西华州人，中共党员，副教授，博士（后），美国Iowa state university访问学者。在《Geomorphology》、《Ecological engineering》、《Écoscience》、《Plant Ecology & Diversity》、煤炭学报、生态学报和应用生态学报等发表论文30余篇，SCI/EI收录10余篇，参编专著3部，主持或参与国家自然科学基金重点项目、面上项目和青年项目4项，主持省部级项目2项，厅局级项目2项，参与企业委托项目4项。获得中国煤炭工业协会科学技术奖二等奖2项。兼任中国环境科学学会生态环境修复专业委员会委员、陕西煤炭学会地质与环境保护专委会委员、《煤炭科学技术》和《中国煤炭》青年编委等。
依托国家能源集团先导专项、中国博士后基金和陕西省科技厅基金等项目，揭示了干旱煤炭露天开采和半干旱煤炭井工开采对周边植被、土壤等生态环境因子的影响程度和范围；分析了矿区不同空间位置水-土-植被间耦合机制，探究了影响矿区生态系统稳定的关键主导生态因子；甄选了矿区不同微地貌单元生态修复潜在优势植物并构建了植物群落组合模式；构建了矿区生态环境累积效应评价指标体系，评价了塌陷地不同植被恢复模式下土壤-植被协同恢复过程及生态效应，并依据煤炭开采对生态环境影响提出了对应的生态修复策略。依托国家自然科学基金项目，研究了黄土高原微地形对坡面降雨入渗、径流过程、物质迁移、侵蚀过程的影响及其生态效应，探明了微地形对半旱区坡面水文连通性和土壤侵蚀的影响，阐明了微地貌在拦截了径流及其所携沉积物、形成坡面的“营养岛”和“物种库”效应。研究成果对干旱半干旱矿区采动扰动后生态系统水分养分的迁移和转化过程、生态系统恢复促进有着重要意义。
杜华栋, 谢姗姗, 毕银丽, 等. 半干旱矿区采动地裂缝发育对幼苗库及其建植因子影响[J]. 煤炭科学技术, 2024, 52(2): 1−13.
DU Huadong, XIE Shanshan, BI Yinli, et al. Influence of mining ground fissures development on seedling bank and seedling establishment factors in semi-arid mining area[J]. Coal Science and Technology, 2024, 52(2): 1−13.
END 责任编辑：黄小雨
整 理：黄小雨
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