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黄土区露天煤矿排土场复垦初期人工植被动态 赵冰清 （晋中学院化学化工系， 山西 晋中 030619） 摘要院基于生物多样性与生态系统功能试验， 比较了安太堡露天煤矿排土场复垦初期 15 种配置模式人工植被 的存活和生长差异， 并采用多元逐步回归法分析了影响人工植被存活的关键因素。结果表明， 复垦 5 a 后， 油松纯 林、刺槐油松和油松沙棘混交林模式的存活率显著高于其他配置模式； 4 个试验树种的存活率间存在显著差 异， 其大小表现为油松＞刺槐＞柠条＞沙棘； 各树种的径级结构和高度结构主要呈正态分布， 不同配置模式各树 种的平均胸径 （或基径） 和平均高度之间差异普遍不显著； 配置模式和表层土壤养分含量对 75的树种存活无显 著影响。黄土区露天煤矿排土场复垦初期可考虑将油松和刺槐作为植被恢复的优选树种。 关键词院露天煤矿； 植被恢复； BEF 试验； 存活率； 土壤养分 中图分类号院TD88文献标识码院A文章编号院1002-2481 （2020） 08-1275-08 Dynamics of Artificial Vegetation in Early Stage of Reclamation at Open-pit Coal Mine Waste Dump in Loess Area ZHAO Bingqing （Department of Chemistry and Chemical Engineering， Jinzhong University， Jinzhong 030619， China） Abstract Based on the Biodivesity-Ecosystem Functioning（BEF）experimental plot, the survival rates and individual growth of artificial vegetation under 15 reclamation patterns were compared, and the influencing factors of the survival rate of artificial vegetation were analyzed by multiple stepwise regression. The result showed that after five years of reclamation, the survival rate of Pinus tabulaeis pure forest, Robinia pseudoacacia and Pinus tabulaeis mixed forest, and Pinus tabulaeis and Hippophae rhamnoides mixed forest was significantly higher than other reclamation patterns. There were significant differences in the survival rates of the four experimental species, which were characterized by Pinus tabulaeis ＞Robinia pseudoacacia＞Caragana korshinskii＞ Hippophae rhamnoides. The structure of size-class and height of each tree species was mainly normal distribution. Reclamation pattern had no significant effect on average DBH（or basal diameter）and average height of trees. Reclamation patterns and soil nutrient content had no significant effect on the survival of 75 of the tree species. Pinus tabulaeis and Robinia pseudoacacia can be considered as the preferred tree species for vegetation restoration in early stage of reclamation at open-pit coal mine waste dump in loess area. Key words open-pit coal mine; vegetation restoration; BEF experiment; survival rate; soil nutrient 收稿日期院2020-03-15 基金项目院晋中学院博士科研启动项目 （1000138） ； 晋中学院 “1331 工程” 创客团队建设计划项目 （jzxycktd2019031） 作者简介院赵冰清 （1984-） ， 女， 山西大同人， 讲师， 博士， 主要从事矿区生态修复、 生物多样性保护方面的研究工作。 doi10.3969/j.issn.1002-2481.2020.08.25 生物多样性和生态系统功能 （Biodiversity-E- cosystemFunctioning， BEF） 的研究始于 20 世纪 90 年 代初的英国生态箱试验， 之后美国和欧洲国家也相 继开展了这方面的研究。 以往关于生物多样性与生 态系统功能试验的研究多以草地为主， 目前森林生 物多样性的生态系统功能试验研究也越来越多， 因 为森林试验更便于密度和均匀度控制， 可以在个体 数水平上更加充分地观测物种间及其与环境因子 间的相互作用随时间的变化[1]。 然而， 已有的生物多 样性与生态系统功能研究主要集中于自然生态系 统， 对于矿区生态系统的研究尚不多见。 矿区生态系统是一种极度退化的生态系统， 要 恢复重建结构合理、 功能高效的生态系统， 必须在 遵循自然规律的基础上， 通过一系列生物和工程措 施加快其生态恢复的进程[2]。植被恢复是矿区生态 修复的有效途径。人工植被的生长变化及恢复状况 能够表征矿区土地复垦的程度和质量[3]。 目前， 有关 矿区植被动态的研究已取得丰硕的研究成果[4-7]， 但 由于前期缺乏系统的监测数据， 一些复垦经验缺乏 科学的数据支撑。 为了科学评价不同恢复阶段的生态 修复效果和各物种的作用， 从复垦初期开展生物多 样性与生态系统功能试验， 筛选适宜的生态修复树 山西农业科学 2020， 48 （8） 1275-1282Journal of Shanxi Agricultural Sciences 1275窑窑 山西农业科学 2020 年第 48 卷第 8 期 种和不同树种的组合方式， 研究矿区生态修复过程 中的生物多样性与生态系统服务， 对于客观评价矿 区生态修复的短期、 中期和长期效应具有重要意义[8]。 本研究基于安太堡露天煤矿内排土场已建立 的 2.8 hm2BEF 试验样地， 通过比较 15 种配置模式 人工复垦植被的存活和生长状况， 以及土壤养分含 量的差异， 探讨复垦初期 （复垦 5 a） 影响人工复垦 植被存活的关键因素， 以期为矿区植被恢复提供理 论依据。 1材料和方法 1.1研究区概况 研究区位于安太堡露天煤矿内排土场生态复 垦地，该区为温带半干旱大陆性季风气候，平均 降雨量为 428.2～449.0 mm， 年蒸发量为 1 786.6～ 2 598.0 mm，平均气温为 4.8～7.8 ℃，无霜期为 115～130 d， 年平均风速为 2.5～4.2 m/s。矿区地带 性土壤为栗钙土与栗褐土的过渡带， 本研究区属于 温带草原区域晋北山地森林草原区。 矿区排土场经 土地重塑后， 地面铺垫的土层主要是黄土类物质及 少量红土，有时还混有少量煤矸石和碎石等物质， 质地一般为沙壤至壤土。 1.2野外调查方法 2013 年 7 月， 在安太堡露天煤矿内排土场建立 了 1 个面积为 2.8 hm2的 BEF 试验样地。整个样地 地势较为平坦。样地内共设置 45 个 25 m25 m 的 种植单元。 每个种植单元内按照东西方向和南北方 向各 1～12 行的方式设置了 144 株植物幼苗移栽 位点。 每个位点与相邻的横向位点和纵向位点之间 的距离均为 2 m，最外侧的位点距种植单元边距为 1.5 m。选择研究区种植较多且长势较好的 4 个树 种， 包括刺槐 （Robinia pseudoacacia） 和油松 （Pinus tabulaeis） 2 个乔木树种， 沙棘 （Hippophae rham- noides） 和柠条 （Caragana korshinskii） 2 个灌木树种， 按照物种完全随机组合的方式，形成 15 种植被配 置模式， 每种配置模式设置 3 次重复。按照表 1 设 定的物种和数量， 从苗圃中将相应物种和数量的植 株幼苗移栽至样地内指定的种植单元， 每个物种幼 苗被随机分配到种植单元内的 144 个移栽位点。 所 有种植单元中均没有人工引种草本植物。 2018 年 7 月， 对样地内所有木本植物进行每木 检尺， 记录物种名称， 测量所有存活树种的胸径 （或 基径） 、 高度和冠幅。同时， 在每个 25 m25 m 种植 单元内均匀布设草本样方 13 个， 记录草本层植物的 物种名称、 多度、 平均高度、 种盖度及样方总盖度。 1.3土壤样品采集与测定 在 BEF 试验样地每个 25 m25 m 种植单元， 随机选取 3 个土壤采样点，采集 0～10 cm 的土壤 样品， 将 3 个采样点的土壤均匀混合后作为 1 个分 析样品。将土壤样品放入自封袋中带回实验室， 风 干后粉碎， 过 2 mm 土壤筛， 测定土壤 pH 值、 有机 质、 全氮、 有效磷和速效钾含量。 其中， 土壤 pH 值采 用电位法测定， 有机质含量采用重铬酸钾容量法 - 外加热法测定， 全氮含量采用半微量凯氏定氮法测 定， 有效磷含量采用 0.5 mol/L 的 NaHCO3浸提 - 钼 锑抗比色法测定，速效钾含量采用 1 mol/L 的 NH4OAc 浸提 - 火焰光度法测定。 1.4数据分析 1.4.1胸 （基） 径 （D） 级和高度 （H） 级划分针对刺 槐生长相对较快的特性， 以 1 cm 为递增单位， 将刺 表 1BEF 试验样地 15 种植被配置模式 柠条 144 72 72 72 48 48 48 36 合计 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 沙棘 144 72 72 72 48 48 48 36 油松 144 72 72 72 48 48 48 36 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 配置模式 刺槐 油松 沙棘 柠条 刺槐油松 刺槐沙棘 刺槐柠条 油松沙棘 油松柠条 柠条沙棘 刺槐油松沙棘 刺槐油松柠条 刺槐柠条沙棘 油松柠条沙棘 刺槐油松柠条沙棘 刺槐 144 72 72 72 48 48 48 36 种植数量 / 株 1276窑窑 赵冰清 黄土区露天煤矿排土场复垦初期人工植被动态 槐的胸径划分为 1 cm≤D＜2 cm、 、 D≥11 cm 共 11 个等级； 由于其他树种生长相对缓慢， 以 0.5 cm 为递增单位， 将油松和沙棘的基径 （D） 划分为 11 个 等级 （D＜0.5 cm、 0.5 cm≤D＜1.0 cm、 、 D≥5.0 cm） ， 柠条的基径划分为 9 个等级（D＜0.5 cm、 0.5 cm≤ D＜1.0 cm、 、 D≥4.0 cm） 。 刺槐高度级以 0.5 m 为递增单位，划分为 H＜ 1.0m、 1.0m≤H＜1.5m、 、 H≥7.0m 共 14 个等级； 其 他树种的高度级以 0.25 m 为递增单位， 将油松和柠 条的高度划分为 9 个等级（H＜0.50 m、 0.50 m≤H＜ 0.75 m、 、 H≥2.25 m） ， 沙棘的高度划分为 14 个等 级 （H＜0.50m、 0.50m≤H＜0.75m、 、 H≥3.50m） 。 1.4.2单因素方差分析采用 SPSS 19.0 软件中的 单因素方差分析 （One-way ANOVA） 、 最小显著差数 法 （LSD） 检验不同配置模式下树种存活率、 平均胸 径 （或基径） 、 平均高度及各项土壤养分含量的差异。 1.4.3多元逐步回归分析采用多元逐步回归分 析法分析各树种的存活率与生物和非生物因素的 关系。 所有自变量在进入模型前， 都先进行数据标准 化处理。以上多元逐步回归分析使用 R 3.4.1 完成。 2结果与分析 2.1不同配置模式下各树种的存活率分析 由图 1 可知， 不同配置模式的存活率存在显著 差异 （P＜0.05） ， 各配置模式存活率平均值为 71.43， 其中， 配置模式 2 （油松纯林） 、 配置模式 5 （刺槐 油松） 和配置模式 8 （油松沙棘） 的存活率均显著 高于其他配置模式， 配置模式 10 （柠条沙棘） 、 13 （刺槐柠条沙棘） 的存活率较低，分别为 49.54和 48.61。因沙棘纯林模式中沙棘生长过 密无法进行测量， 未分析其存活率。 总体来看， 不同 配置模式下 4 个树种的存活率存在显著差异（P＜ 0.05） ，从大到小表现为油松 （95.13） ＞刺槐 （78.22） ＞柠条 （59.00） ＞沙棘 （44.33） （图 2） 。 1277窑窑 山西农业科学 2020 年第 48 卷第 8 期 从图 3 可以看出， 刺槐、 油松和柠条的存活率 在不同配置模式之间不存在显著差异， 而沙棘的存 活率在不同配置模式之间存在显著差异 （P＜ 0.05） 。 刺槐在配置模式 5 （刺槐油松） 的存活率最 高 （81.94） ， 配置模式 12 （刺槐油松柠条） 次 之 （81.25） ， 配置模式 6 （刺槐沙棘） 中刺槐的存 活率最低 （70.83） 。 油松在所有配置模式中的存活 率均在 90以上， 其中以配置模式 5 （刺槐油松） 的存活率最高 （99.31） ， 其次为配置模式 15 （刺 槐油松柠条沙棘） （98.15） ，配置模式 14 （油松柠条沙棘） 的存活率最低 （90.97） 。 沙棘 在配置模式 8 （油松沙棘） 、 配置模式 6 （刺槐沙 棘） 和配置模式 14 （油松柠条沙棘） 的存活率 分别为 65.28、 63.89和 63.54，显著高于其他 配置模式， 在配置模式 13 （刺槐柠条沙棘） 中 的存活率最低 （18.06） 。柠条在配置模式 15 （刺 槐 油 松 柠 条 沙 棘） 中 的 存 活 率 最 高 （71.30） ， 配置模式 10 （柠条沙棘） 和配置模式 13 （刺槐柠条沙棘） 中， 柠条的存活率均低于 50。 2.2不同配置模式下各树种的径级结构分析 由图 4 可知，刺槐除了配置模式 11、 12 外， 其 他配置模式的胸径结构均呈正态分布。其中， 配置 模式 12 （刺槐油松柠条） 中， 69.17的个体胸 径集中于 3～8 cm， 并且以 6～7 cm 的个体数最多； 配置模式 11 （刺槐油松沙棘） 中 80.87的个体 胸径分布于 2～6 cm， 且以 5～6 cm 的个体最多； 配 置模式 5 中，胸径在 3～4、 4～5 cm 的个体数最 多， 均占总个体数的 25.42。总体来看， 刺槐的平 均胸径以配置模式 12（刺槐油松柠条）最高 （5.87 cm） ， 配置模式 6 次之 （5.35 cm） ， 配置模式 11 最低 （4.23 cm） ， 但不同配置模式之间没有显著差异。 油松的基径结构除了配置模式 12 为正偏态分 布外， 其他配置模式均呈正态分布。 其中， 配置模式 2 （油松纯林） 中油松的基径以 4.0～4.5 cm 的个体 数最多， 占总数的 20.15； 配置模式 11 中， 油松的 基径分布于 5 个径级内， 44.53的个体基径集中于 1.0～1.5 cm； 其他配置模式个体数最多的基径介于 1.5～3.0 cm 之间。 油松的平均基径以配置模式 2 最 高 （3.54 cm） ， 配置模式 12、 11 中油松的平均基径较 低， 分别为 1.96、 1.54 cm， 其他配置模式中油松的平 均基径均在 2～3 cm，不同配置模式之间不存在显 著差异。 沙棘的基径结构在配置模式 11 中为正态分 布， 在其他配置模式中均为正偏态分布。 其中， 配置 模式 13、 14 中，沙棘的基径均以 1.5～2.0 cm 的个 体数最多， 分别占总个体数的 38.46和 32.31； 其 他配置模式均以基径 1.0～1.5 cm 的个体数所占比 1278窑窑 例最大。沙棘的平均基径以配置模式 13 （刺槐 柠条沙棘） 最大 （1.98 cm） ， 其次为配置模式 14 （1.81 cm） ， 配置模式 10 的平均基径最小 （1.45 cm） ， 不同配置模式之间沙棘的平均基径没有显著差异。 因沙棘纯林模式中沙棘生长过密无法进行测量， 本 研究未分析其径级结构。 柠条的基径结构除了配置模式 10 为正偏态分 布外， 在其他配置模式中均呈正态分布，且以 1～ 2 cm 的个体数居多。其中， 配置模式 9 （油松柠 条） 中， 柠条的基径宽幅分化成 8 个， 1.5～2.0 cm 的 个体数最多，占总数的 28.13，平均基径最大 （1.80 cm） ； 配置模式 13、 15 中， 柠条的基径均分布 在 5 个径级内，分别以 1.5～2.0、 1.0～1.5 cm 的个 体所占比例最大；配置模式 12 的平均基径最小 （1.41 cm） ， 基径在 1.0～1.5 cm 的个体数最多， 占总 数的 46.59。柠条的平均基径在不同配置模式之 间没有显著差异。 2.3不同配置模式下各树种的高度结构分析 从图 5 可以看出， 刺槐的高度结构与其径级结 构分布类似， 除配置模式 11、 12 外， 其他配置模式 均呈正态分布。各配置模式的刺槐高度以 4～5 m 的个体数最多。 刺槐的平均高度最高和最低值分别 出现在配置模式 6 （刺槐沙棘） （4.36 m） 和配置模 式 11 （3.90 m） 。 尽管不同配置模式中刺槐的平均高 度有所差异， 但均没有达到显著性水平。 油松的高度结构除配置模式 8、 12 外，其他配 置模式均呈正态分布。其中， 配置模式 12 （刺槐 油松柠条） 中油松高度在 1.50～1.75 m 的个体数 最多， 占总个体数的 38.46， 平均高度最高 （1.47 m） ； 配置模式 9 中油松的平均高度最低 （1.21 m） ， 71.15的个体高度分布于 1.0～1.5 m。油松的平均 高度在不同配置模式之间差异显著（P＜0.05） ， 配 置模式 8、 11、 12、 15 中油松的平均高度显著高于其 他配置模式。 沙棘的高度结构除配置模式 10、 13、 15 以外， 其他配置模式均呈正态分布。其中，配置模式 15 中， 沙棘高度以 1.00～1.25、 1.25～1.50 m 的个体数 最多， 均占总数的 20； 其他配置模式中沙棘的高 度均以 1.50～1.75 m 的个体数最多。 不同配置模式 中， 沙棘的平均高度以配置模式 13 （刺槐柠条 沙棘） 最高 （2.00 m） ， 配置模式 10 最低 （1.51 m） ， 但 不同配置模式之间差异不显著。 因沙棘纯林模式中 沙棘生长过密无法进行测量， 本研究未分析其高度 结构。 柠条的高度结构除配置模式 15 外，在其他配 置模式中均呈正态分布。其中， 配置模式 4 （柠条纯 林） 的平均高度最高 （1.49 m） ， 94.57的个体高度 分布于 1～2 m；配置模式 7 中柠条的树高集中在 1.00～1.25 m， 占总个体数的 29.25， 平均高度最 低 （1.29 m） 。柠条的平均高度在不同配置模式之间 赵冰清 黄土区露天煤矿排土场复垦初期人工植被动态 1279窑窑 山西农业科学 2020 年第 48 卷第 8 期 不存在显著差异。 2.4不同配置模式下土壤养分含量差异分析 通过比较不同配置模式土壤养分含量的差异， 结果表明， 配置模式 12 （刺槐油松柠条） 的 pH 值最低 （8.70） ， 配置模式 8 （油松沙棘） 的 pH 值最 高（8.83） ， 15 种配置模式之间土壤 pH 值不存在显 著差异。 有机质含量以配置模式 15 （刺槐油松柠 条沙棘） 最高 （15.32 g/kg） ， 其次为配置模式 7 （刺 槐柠条） （15.30 g/kg） ， 配置模式 6 （刺槐沙棘） 最低 （5.69 g/kg） ， 虽然不同配置模式下土壤有机质 含量有所差异， 但未达到显著水平。全氮含量以配 置模式 12 （刺槐油松柠条） 最高 （0.57 g/kg） ， 其 次为配置模式 11 （刺槐油松沙棘） （0.52 g/kg） ， 配置模式 4 （柠条纯林） 的全氮含量最低 （0.16 g/kg） ； 15 种配置模式之间全氮含量表现出显著差异 （P＜ 0.05） ， 其中， 配置模式 1、 7、 11、 12、 14 全氮含量显著 高于其他配置模式。有效磷含量在 15 种配置模式 间没有显著性差异， 最高值和最低值分别出现在配 置模式 13 （刺槐柠条沙棘） （8.53 mg/kg） 和配置 模式 10 （柠条沙棘） （4.23 mg/kg） 。速效钾含量在 不同配置模式之间存在显著差异 （P＜0.05） ， 配置 模式 11 （刺槐油松沙棘） 和配置模式 7 （刺槐 柠条） 的速效钾含量分别为 187.67、 186.00 mg/kg， 显 著高于其他配置模式 （图 6） 。 2.5不同配置模式下各树种存活的影响因素分析 本研究综合分析了生物因素和非生物因素对 各树种存活率的影响， 其中， 生物因素包括目标树 种所在 25 m25 m 种植单元内的同种种植密度 1280窑窑 表 猿不同树种存活率与各因子的多元逐步回归方程 F 6.193 调整 R2 0.464 0 存活率 S1 S2 S3 S4 逐步回归方程 不显著 不显著 S3＝-15.13TR－13.56TN＋9.25AK＋44.34 不显著 由于生物和非生物各项指标会综合作用于不 同配置模式下各树种的存活率， 因此， 在相关分析 的基础上， 以各树种的存活率为因变量， 以上述生 物和非生物因素为自变量， 采用多元线性逐步回归 法建立逐步回归方程。 由表 3 可知， 刺槐、 油松和柠 条 3 个树种的存活率与各项因子的多元逐步回归 方程拟合效果不佳，均没有通过显著性检验（P＞ 0.05） 。不同配置模式下沙棘的存活率与各项因子 的回归方程通过了显著性检验 （P＜0.01） ， 模型选 择了树种丰富度、土壤全氮和速效钾含量进入方 程， 但土壤速效钾含量的影响并不显著 （P＞0.05） ， 说明沙棘的存活率主要受到种植单元内树种丰富 度和土壤全氮含量的影响。 3结论与讨论 复垦 5 a 后，油松和刺槐 2 个乔木树种表现出 较高的存活率， 其中， 油松的存活率高达 95.13。 相比之下， 柠条和沙棘 2 个灌木树种的存活率相对 较低， 尤其是沙棘， 存活率仅为 44.33。在相同气 候条件和立地条件下， 不同树种的存活率表现出极 显著差异， 一方面各树种自身的生物学特性紧密相 关， 另一方面周围的生物和非生物因素有关。油松 根系发达， 抗寒耐旱， 具有良好的水土保持和改善 生态环境的特点， 是黄土高原生态恢复的主要造林 树种之一。 油松为乡土树种， 耗水性低， 更加适应复 垦地的环境条件， 表现出较高的存活率。刺槐原产 于美国东部， 是一种喜光、 中型的豆科落叶阔叶先 锋树种， 具有一定的固氮作用， 根系发达， 耐旱性 强， 生长迅速， 存活率高， 常常作为生态恢复的先锋 树种， 其存活率也相对较高。 柠条为豆科灌木树种， 耐旱耐寒， 耐瘠薄， 是黄土高原半干旱丘陵区的主 要人工造林树种[9]。 柠条在幼龄期生长缓慢， 主要利 用天然降水， 土壤水分仅作为补充利用[10]。如天然 降水不足， 其存活和生长必然受到抑制。沙棘属落 叶灌木， 其生长和繁殖具有明显的克隆特征[11]。沙 棘一方面通过分株实现资源共享和资源储藏， 降低 基株的死亡风险， 另一方面通过林隙更新和自然稀 疏调节种群[12]。本研究中， 沙棘和柠条较低的存活 率主要与研究区自然降水稀少密切相关。 沙棘适宜 生长的年降水量为 500～600 mm[13]， 而本研究区的 年均降水量仅为 450 mm 左右，降水量不足且较为 集中， 蒸发量超过降水量的 4 倍， 降水量稀少成为 制约其生长的一个重要因素。 植物的存活受生物和 非生物多种因素的影响， 甚至在某些情况下， 生物 因素也会成为影响植物生长的主要因素[14]。一定空 间范围内， 不同植物个体之间存在互利作用， 也存 在竞争作用。 不同配置模式下各树种的存活率对于 本研究所考虑的生物和非生物因素的响应不同。 沙 棘的存活率与种植单元内木本植物的物种丰富度 呈极显著负相关。野外调研时发现， 沙棘在纯林模 式中， 植株稠密， 根蘖能力旺盛， 基本形成郁闭， 并 且有向宽阔地带四周延伸的趋势。与其他树种混 交， 尤其是混交度较高时， 沙棘的死亡率较高， 可能 是因高大乔木的生长达到郁闭后， 沙棘因得不到充 足的阳光和需要的营养面积， 出现大面积死亡。沙 棘的存活率与土壤全氮含量呈显著负相关， 可能是 因为沙棘属落叶灌木， 生长迅速， 地上生物量较大， 每年有大量的枯枝落叶归还土壤， 其根系主要密集 于浅层土壤， 一方面这些根系固着的根瘤菌可吸收 表 圆各树种存活率与生物和非生物因子的相关性分析 SOM 0.085 0.198 -0.201 0.174 TN 0.027 -0.278 -0.326 -0.180 AP -0.295 0.117 -0.112 -0.081 HC -0.021 0.062 0.169 0.313 pH -0.201 0.039 0.135 0.357 HR 0.149 -0.191 -0.493* -0.212 存活率 S1 S2 S3 S4 ConD -0.106 -0.016 0.611** 0.039 TR 0.139 0.011 -0.586** 0.112 AK -0.124 -0.038 -0.099 -0.138 注 ** 表示在 0.01 水平上极显著相关； * 表示在 0.05 水平上显著相关。 （ConD） 、 树种丰富度 （TR） 、 草本层丰富度 （HR） 、 草 本层盖度 （HC） ， 非生物因素包括土壤 pH 值、 有机 质 （SOM） 、 全氮 （TN） 、 有效磷 （AP） 和速效钾 （AK） 。 根据各树种在不同配置模式中的存活率与上述生 物和非生物因素之间的相关性分析 （表 2） ， 不同配 置模式中刺槐存活率 （S1） 、 油松存活率 （S2） 和柠条 存活率 （S4） 与上述生物和非生物因素之间均没有表 现出显著相关性 （P＞0.05） 。 沙棘存活率 （S3） 与种植 单元内同种种植密度呈极显著正相关（P＜0.01） ， 与树种丰富度呈极显著负相关 （P＜0.01） ， 与草本 层丰富度呈显著负相关 （P＜0.05） ， 与草本层盖度、 土壤因子均没有显著相关性 （P＞0.05） 。 赵冰清 黄土区露天煤矿排土场复垦初期人工植被动态 1281窑窑 山西农业科学 2020 年第 48 卷第 8 期 大气中的氮素[15]， 另一方面根系残体和分泌物较多， 经腐殖化后增加了营养物质积累， 过高的土壤氮素 可能会对其存活产生不利影响。刺槐、 油松和柠条 的存活率与本研究所有考虑的因子均没有显著相 关性， 一方面可能是由于本研究复垦时间相对较短， 仅生长了 5 a 的各树种与周围植物的冠层之间还没 有发生交叉， 各树种之间还没有表现出强烈的竞争 作用或互补作用； 另一方面， 在复垦初期， 植物群落 可能以自发演替作用较为明显， 复垦植被可以促进 生境条件的改善， 如加速岩石风化， 增加土壤营养 物质积累和发挥水土保持作用等[16-17]。但值得注意 的是， 本研究中， 种植单元的树种丰富度对大部分 树种的存活率都没有显著影响， 这与以往的研究中 关于树种丰富度对个体植物存活率没有影响的结 论基本一致[18]。此外， 也可能是由于本研究种植单 元中树种丰富度的梯度范围较小， 最多只有 4 个物 种。因此， 如果想要进一步研究树种丰富度对树种 存活的影响， 除继续对复垦植被及其邻株植物进行 长期的监测分析外， 也可在种植单元增加树种的丰 富度水平。 从各树种的高度结构来看，刺槐的平均高度 （4.17 m） 明显高于其他 3 个树种。刺槐树高快速生 长期通常在前 5 a， 且持续时间相对较短[19]。刺槐 沙棘配置模式中， 刺槐的平均高度最高， 主要原因 是 复垦初期， 沙棘起到保持水土的作用， 促进了刺 槐生长。油松的平均高度 （1.32 m） 普遍低于其他树 种， 主要与常绿木本植物的耐阴、 生长速度较为缓 慢的特性相符。 过去的研究也证实， 落叶树种的相对 生长率要高于常绿树种， 而且落叶阔叶型腐殖质比 常绿针叶腐殖质能更好地促进幼龄个体的生长[20]。 从胸径 （或基径） 来看， 刺槐在复垦前 5 a 显示出较 快的胸径生长速率， 与胡振琪等[19]的研究结果一致。 总体来看， 复垦 5 a 后， 油松纯林、 刺槐油松 和油松沙棘混交林模式的存活率显著高于其他 配置模式； 油松和刺槐的存活率显著高于柠条和沙 棘。各树种的径级结构和高度结构主要呈正态分 布， 不同配置模式各树种的平均胸径 （或基径） 和平 均高度间普遍无显著差异。 种植单元内树种丰富度 和土壤全氮含量主要影响沙棘的存活率， 各因素对 其他树种的存活率无显著影响。 参考文献院 ［1］马克平. 生物多样性与生态系统功能的实验研究 [J]. 生物多样 性， 2013， 21 （3） 247-248. ［2］姬亚红， 张永志， 张艳秋， 等. 煤矿塌陷区紫花苜蓿与无芒雀麦 混播比例对其品质和土壤特性的影响 [J]. 山西农业科学， 2020， 48 （2） 213-217. ［3］寇晓蓉， 白中科， 杜振州， 等. 黄土区大型露天煤矿企业土地复 垦质量控制研究[J]. 农业环境科学学报， 2017， 36 （5） 957-965. ［4］ ZHAO Z Q， BAI Z K， ZHANG Z， et al. 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