抚顺西排土场矸石山阴坡物种多样性变化特征

张咏新;赵思金

【摘 要】抚顺西排土场矸石山阴坡随着排矸年限的增加，物种多样性发生变化，物种数由初期的4科5种增至后期14科29种。植被由最初的鹅绒藤＋豚草＋刺蒺藜群落，逐步演变到榆树群落。在阴坡，不同排矸年限的样地，植物群落多样性指数随着排矸时间的延长而增加；物种综合多样性指数、丰富度指数与排矸年限呈显著正相关关系。%On the shady slope in Fushun Western Waste Dump, with the scheduled length of the waste rocks, the number of species from the initial four families and five species increased to 14 families and 29 species. Vegetation from the very beginning of Cynanchum chinense, Ambrosia artemisiifolia L. , Puncturevine caltrop fruit community turned to the Ulmus pumila L. community. The species diversity index, richness index and dumping years have significantly positive correlation. 【期刊名称】《林业科技》 【年(卷),期】2012(037)005 【总页数】4页(P55-58)

【关键词】矸石山;阴坡;植物群落组成;物种多样性 【作 者】张咏新;赵思金

【作者单位】辽宁农业职业技术学院,营口115009;辽宁省营口市鲅鱼圈区规划建设局,营口115009

【正文语种】中 文 【中图分类】Q948.2

抚顺西露天矿西排土场为占地1 220 hm2的矸石山，是抚顺西露天矿剥离生产形成的排土场，坐落于抚顺西南部。多年来该排土场一直处于有人管理、无人治理的状态中，给抚顺市的生态环境造成不良的影响，因此对矸石山的治理成了当务之急。本文基于这种实际需要，进行了植被恢复栽培模式的研究。 1 研究地区自然概况

试验区位于抚顺西南部，属北温带季风性大陆气候，平均气温4～7℃，年日照时数2 255～2 517 h，≥10℃积温2 900℃，无霜期125～150天，年均降水量700～850 mm，平均相对湿度达71%。试验区海拔高180～200 m，面积1 333 hm2，地势起伏较大，相对高差在5～10 m以内。试验区表层于1985年停止排矸，区内煤矸石以绿页岩、油页岩为主要成分，另有少量表土、煤页岩、凝灰岩等。表层矸石粒径＞10 mm的约占75%，1～10 mm的碎石砾约占10%，＜1 mm的石粉约占15%。 2 研究内容与方法 2.1 样地调查

抚顺西排土场矸石山阴坡样地编号:A1为6年以下;B1为6～12年;C1为12～18年;D1为18～23年。调查内容包括:测定乔、灌的种类、密度、高度等;同时在每一标准地内机械设置5个1 m×1 m的草本样方，调查草本的种类、盖度、高度等指标。盖度用样点法测定，3次重复，并用样圆法（直径35.6 cm）测定每种植物的频度，30次重复。 2.2 群落重要值

根据所调查群落数据的特征计算其重要值，以重要值确定群落的主要成分，并以优势植物来区分群落，分析其动态变化。相对重要值（I）计算公式

2.3 多样性指数

根据马克平的植物群落多样性测度方法，选择以下6种指标进行测度: （1）Shannon-Wiener指数 （SW），测定物种多样性

（2）Simpson多样性指数 （SP）

（3）Pielou均匀度指数 （E）

（4）Alatalo均匀度指数 （Eα）

（5）Margalef（1951）丰富度指数 （Ma）

（6）Patrick丰富度指数 （Pa）

式中，Pi=Ni/N，Ni是样方中第i种的个体数，N为样方所有种的个体总数;S为群落物种数。 3 结果与分析

3.1 群落组成的物种特征

表1 阴坡不同样地植物群落物种组成及其重要值序号 植物名称 相对重要值L. 23 33 26 2 加杨Populus canadensis 37.3 23 23 3 刺槐Robinia pseudoacacia L. 39.7 19 19 4 白桦Betula platyphylla 16 5 火炬树Rhus typhina 25 8 6 鼠李

Rhamnus davurica 8 7 山杏Prunus armeniaca 42 52 8 胡枝子Lespedeza bicolor 58 48 9 紫花苜蓿Medicago sativa 6.9 8.4 8 7.9 10 沙打旺Astragalus adsurgens 8.7 7.9 6.7 6.3 11 鹅绒藤Cynanchum chinense 40.31 12 豚草Ambrosia artemisiifolia L. 16.24 11.45 5.6 13 刺蒺藜Tribulus terrestris L. 27.19 14 天门冬Asparagus cochinchinensis 0.66 15 野艾蒿Artemisia lavandulaefolia 10.37 8.7 6.4 16 山马兰Kalimeris lautureana 14.42 11.4 6.9 17 风毛菊Saussurea japonica 2.2 3.4 2.1 18 苦卖菜Lactuca indica L. 4.5 2.7 9.9 19 狗尾草Setaria viridis 11.82 9.7 8.9 20 萝藦Metaplexis japonica 9.3 21 潮风草Cynanchum ascyrifolium 3.2 7.6 22 灰绿藜Chenopodium glaucum 4.3 3.5 4 23 小蓟Cirsium japonicum 1.5 1.3 2.3 24 黄蒿Artemisia annua L. 3.44 1.2 8.32 25 荞麦Fagopyrum esculentum 3.7 9.5 2.9 26 月见草

Oenothera odorata 3.5 2.7 3.1 27 羊胡子苔草Carex callitrichos 5.4 2.7 28 无芒雀麦Bromus inermis 4.2 4.09 29 隐子草C1eistogenes squarrosa 3.9 4.2 30 大粒蒿Artemisia sphaerocephala 1.2 3.99 31 茵陈蒿Artemisia capillaris 1.4 3.5 32 鼠掌老鹳草Geranium sibiricum L. 3.5 33 益母草Leonurus sibiricus L. 4.2 2.1 34 虎尾草Chloris virgata 6.1 35 大蓟Cirsium japonicum 2.4 36 早熟禾Poa annua A1 B1 C1 D1 1 白榆Ulmus pumila L. 1.9

由表1可以看出，排矸6年以下样地，为鹅绒藤+豚草+刺蒺藜群落，处于矸石山植被演替的初级阶段。该阶段物种简单，均为1年生耐旱草本，3种优势植物的重要值分别为40.31%、16.24%和27.19%，它们是矸石山植被演替的先锋物种。在排矸时间短、石块粒度大且极端贫瘠干旱的矸石堆上，最常见到的是鹅绒藤、刺蒺藜和豚草，其次为苜蓿、沙打旺、天门冬，此时植物盖度低，约为18%，而且植株低矮，其中苜蓿和沙打旺为人工栽植。

排矸6～12年样地，随着矸石的风化，该地段出现了榆树幼苗，主要分布在侵蚀

沟附近、水分条件较好的地方，盖度约7%，平均高度0.9 m。该地段的杨树、刺槐、苜蓿、沙打旺为人工栽植，其中杨树生长状况很差，大面积枯死，刺槐生长良好。优势植物为豚草、野艾蒿、山马兰和狗尾草，四者的重要值贡献率分别为11.45%、10.37%、14.42%和 11.82%，累计48.06%。草本物种变化较大，不仅增加了野艾蒿、山马兰、凤毛菊、苦荬菜、狗尾草、萝藦、潮风草、灰绿藜、黄蒿等物种，初期的先锋植物则开始衰退甚至消失。该阶段草本盖度曾至65%，平均高0.5 m。

排矸年限12～18年样地，随着排矸年限的增加，榆树长势增强，盖度增至17%，平均高1.5 m。人工栽植杨树仍然生长不良，人工刺槐和火炬生长良好，已形成复层结构。灌木出现了胡枝子和山杏，林下草本的优势植物为狗尾草、山马兰、苜蓿、野艾蒿、荞麦，优势植物重要值的贡献率分别为 9.7%、11.4%、8%、8.7%和9.5%，累计47.3%，林下草本植物盖度达到80%，高度0.55 m;另有益母草、小蓟等多年生草本植物入侵。在榆树、刺槐树冠下，由于光照条件较差，耐阴的狗尾草等植物密集生长;而在光照条件好的林窗空地，多年生草本植物长势旺盛。 排矸18～23年样地，随着生境条件的改善，榆树平均高度增至1.9 m，盖度达到19%，增长相对较慢，主要是因为人工刺槐和火炬的长势对榆树有一定的抑制作用，另外先锋植物白桦和鼠李的入侵，也进一步抑制了榆树的生长。草本植物盖度增至90%，平均高度0.60 m;优势植物依次是苦荬菜、狗尾草、黄蒿和苜蓿，其重要值分别为 9.9%、8.9%、8.32%和 7.9%，累计35.02%。乔木新增了白桦、鼠李，草本新增了虎尾草、大蓟、早熟禾等植物;豚草、潮风草、鼠掌老灌草等植物消失。

3.2 阴坡不同样地分层物种多样性变化 3.2.1 乔灌物种多样性变化

随着排矸年限的增加，SW和SP两个多样性指数逐渐增加，分别由排矸初期的0

增至1.69和0.62，与排矸年限存在显著的正相关关系（图1）。2个丰富度指数Ma和Pa也随着排矸年限的增加而增加，与排矸年限存在极显著的正相关关系（图3）。从均匀度来看，Pielou指数（E）随排矸年限的增加而增加（图2）。从多样性指数的变化幅度来看，SW指数在18～23年变化较大，而SP指数在12～18年与18～23年变化幅度均较小，群落演替处于平稳阶段，群落的稳定性有所增加。

3.2.2 不同样地草本层物种多样性变化

随着排矸年限的增加，SW和SP两个综合多样性指数逐渐增加，由排矸初期的1.27和0.67增至2.74和0.91，与排矸年限存在较为显著的正相关关系（图4）;2个丰富度指数也随排矸年限的增加而增加，与排矸年限呈显著的正相关（图6）。从均匀度指数来看，Pielou指数（E）随排矸年限增加而递增，两者呈显著正相关;而Alatalo指数（Eα）与排矸年限呈负相关（图5）。从多样性指数的变化幅度看，排矸初期至排矸12～18年样地，多样性指数变化较大，但随着排矸年限增加，排矸12～18年与排矸18～23年地段间，多样性的变化幅度相对较小，群落演替处于较为平稳的阶段，群落稳定性有所增加。 图1 乔灌物种综合多样性指数的变化 图2 乔灌物种均匀度指数的变化 图3 乔灌物种丰富度指数的变化 图4 草本物种综合多样性指数的变化 图5 草本物种均匀度指数的变化 图6 草本物种丰富度指数的变化 4 小结

抚顺西排土场矸石山阴坡，随着排矸年限的增加，物种数由初期的4科5种增至后期14科29种，除去杨树、刺槐、火炬、苜蓿、沙打旺和荞麦为人工栽植，其

余都是自然更新物种。其中，菊科与禾本科居多。群落演替序列为:鹅绒藤+豚草+刺蒺藜→豚草+野艾蒿+山马兰+狗尾草→苦荬菜+狗尾草+黄蒿→榆树群落。对阴坡乔灌木及草本物种多样性的分析结果表明，在阴坡不同排矸年限的样地，植物群落多样性指数随着排矸时间梯度的增加而增加;物种综合多样性指数、丰富度指数与排矸年限呈显著正相关关系。 参考文献

［1］樊金拴.中国北方煤矸石堆积地生态环境特征与植被建设研究［D］.北京:北京林业大学，2006.

［2］房建国.矸石山复垦绿化技术［J］.能源环境保护，1994（1）:33-36. ［3］宋绪国.关于七台河矿区矸石山绿化治理的探讨［J］.能源环境保护，1994（1）:52-53.

［4］苏铁成.矸石山复垦造林树种选择的试验研究［J］.林业科技通讯，1998（1）:24-26.