高寒礦區(qū)排土場(chǎng)不同坡向植被和土壤特征研究①

金立群，李希來，孫華方，張 靜,4，周 偉

(1 青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院，西寧 810016；2 青海湟源縣草原站，西寧 812100；3 中國地質(zhì)大學(xué)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；4 青海-廣東自然資源監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，西寧 810016)

煤炭是支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源之一[1]，但露天煤礦的開采造成了以水土資源為核心的生態(tài)環(huán)境破壞，使整個(gè)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)極端惡化，且難以恢復(fù)[2-3]。相關(guān)研究表明，目前全球因采礦而破壞的土地約為670 萬 hm2，中國約有140 ～ 200 萬hm2，并以每年4 萬hm2的速度遞增且復(fù)墾率僅13.3%，與國外發(fā)達(dá)國家75% 的復(fù)墾率差距較大[4]。開采前未對(duì)草地、農(nóng)田的表層土進(jìn)行剝離、存儲(chǔ)，加大了復(fù)墾難度。國內(nèi)外礦區(qū)復(fù)墾主要集中在低海拔平原、盆地及黃土高原地區(qū)[5]，對(duì)青藏高原礦區(qū)的研究較少，特別是人工植被恢復(fù)。

木里煤田位于高海拔、氣候寒冷、生態(tài)條件惡劣的青海省海北州，2003 年開始進(jìn)行開礦生產(chǎn)原煤，且產(chǎn)量逐年遞增。采煤占據(jù)了大量的天然濕地面積，尤其開采過程中形成了大量的地下凍土、巖土、巖石與煤矸石機(jī)械堆積的排土場(chǎng)山[6]，其無序堆放不僅破壞和占用大量濕地資源，而且其結(jié)構(gòu)松散，地層層序紊亂，土量稀少，無保水保肥能力，嚴(yán)重缺乏植物生長(zhǎng)所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，植物很難定居生長(zhǎng)[7-8]。因此，在青藏高原進(jìn)行礦區(qū)生態(tài)重建對(duì)恢復(fù)受損的土壤和植被具有重大意義，通過人工植被建植，能夠有效提高草地生態(tài)系統(tǒng)的功能[9]。

排土場(chǎng)修復(fù)是通過再造土壤形成良好的土壤結(jié)構(gòu)和層次，提供植物生長(zhǎng)必備的土壤生境，而植被恢復(fù)能夠改善露天煤礦區(qū)排土場(chǎng)表層基質(zhì)結(jié)構(gòu)和肥力，是排土場(chǎng)土壤形成的必要條件[10]，也是露天煤礦區(qū)排土場(chǎng)土壤重構(gòu)的重要內(nèi)容，不僅起著構(gòu)建礦區(qū)排土場(chǎng)初始植被的作用，還能從而促進(jìn)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)[11]。露天煤礦排土場(chǎng)人工建植的植被與土壤環(huán)境相互依存又相互制約[12]，因此，研究人工建植植被特征和土壤理化特征對(duì)于煤礦區(qū)植被恢復(fù)具有重要的意義。有關(guān)研究表明，在煤矸石山人工建植植被可提高其表層有機(jī)質(zhì)含量和pH[13]，可明顯改善排土場(chǎng)基質(zhì)的土壤容重、土壤持水量及孔隙度等物理性質(zhì)[14]。王洪丹等[15]發(fā)現(xiàn)坡向與土壤有機(jī)質(zhì)和有效磷之間具有線性相關(guān)性；邱莉萍等[16]分析得出草地土壤養(yǎng)分在不同坡向的變異性較大；Pan 等[17]研究表明由于不同坡向水熱條件的差異，植被生長(zhǎng)狀況有明顯差異；陳正興等[18]通過研究不同坡向的草地植物群落，揭示了植被物種組成和多樣性特征在不同坡向條件下差異顯著。本文以青藏高原青海省木里煤田江倉礦區(qū)排土場(chǎng)為研究對(duì)象，在不覆蓋客土的條件下人工建植植被，并且不同坡向條件下植被建植方法一致，研究在高海拔寒冷地區(qū)煤礦排土場(chǎng)不同坡面是否對(duì)植被生長(zhǎng)與土壤基質(zhì)造成差異，為高寒煤礦區(qū)排土場(chǎng)植被恢復(fù)與重建提供科學(xué)的參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

研究地點(diǎn)位于青海省海北州木里煤田東部的江倉礦區(qū)，大通河上游南側(cè)(圖1)，距省會(huì)西寧市約450 km。木里煤田是青海省唯一的焦煤資源整裝勘查區(qū)域，也是該省最大的煤礦。其地理坐標(biāo)為99°27′ ～99°35′ E，38°02′ ～ 38°03′ N，海拔3 800 ～ 4 200 m，年平均氣溫 -2.8℃，氣候嚴(yán)寒。礦區(qū)東西長(zhǎng)25 km，南北寬2.5 km，面積55 km2。研究區(qū)為圣雄礦業(yè)在2010 年采煤區(qū)，礦坑深度100 ～ 200 m，兩座排土場(chǎng)占地面積約104.33 萬hm2，由開采時(shí)產(chǎn)生的煤矸石及渣土機(jī)械堆積而成。南部排土場(chǎng)占地面積73.10 hm2，最大堆高60 m(地表標(biāo)高3 865 m，排土場(chǎng)頂部標(biāo)高 3 925 m)，北部排土場(chǎng)占地面積31.23 hm2，最大堆高50 m(地表標(biāo)高3 890 m，排土場(chǎng)頂部標(biāo)高3 940 m)。排土場(chǎng)基部多年凍土夏季容易融化產(chǎn)生滑坡、塌方等，形成地質(zhì)災(zāi)害。研究區(qū)排土場(chǎng)穩(wěn)定處理措施包括削坡卸載，使坡度小于25°，沿排土場(chǎng)底部邊緣砌筑圍堰，以增加坡面和坡體的穩(wěn)定性，恢復(fù)排土場(chǎng)地下凍土。為減少排土場(chǎng)植被恢復(fù)的成本，人工植被建植時(shí)不覆蓋客土，充分利用礦坑堆積的數(shù)十米多年永久性凍土作為排土場(chǎng)植被恢復(fù)的表層土壤。試區(qū)種植的草種主要是垂穗披堿草(Elymus nutans)、冷地早熟禾(Poa crymophila)和星星草(Puccinellia tenuiflora)，分別于2015 年5 月下旬將相同播種量、播種比例(2∶1∶1)的草種混合撒播于樣地，播種量為 300 kg/hm2，并施顆粒有機(jī)肥60 kg/hm2、復(fù)合化肥195 kg/hm2，播種施肥后覆蓋20 g/m2的無紡布。

圖1 試驗(yàn)區(qū)地理位置Fig. 1 Geographical position of study area

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地選擇為2015 年種植的排土場(chǎng)山南坡、北坡、東南坡與東坡，種植方法一致。2017 年8 月分別以樣線法隨機(jī)選擇12 個(gè)1 m × 1 m 的樣方，測(cè)定植被蓋度(人為估測(cè))、高度(鋼卷尺測(cè)定)、地上生物量、生殖枝數(shù)量、幼苗數(shù)量等，并把采集的樣品用信封袋帶回室內(nèi)，烘干稱其干重。采樣過程中，用GPS 記錄經(jīng)緯度、海拔，羅盤儀測(cè)定坡度、坡向，三參速測(cè)儀(HW-WET-3)測(cè)定排土場(chǎng)基質(zhì)的水分與鹽分。樣方內(nèi)除去地面植被和地表覆蓋物，對(duì)表層(0 ～ 10 cm)土壤進(jìn)行取樣，去除大石塊和植物殘根后用自封袋帶回室內(nèi)；另用消過毒的無菌鏟在每個(gè)樣方取表層樣20 g 裝入無菌袋，在低溫下運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，放入4℃冰箱冷藏待用，且取樣過程、運(yùn)輸環(huán)節(jié)盡可能保持無菌。

1.3 樣品分析測(cè)定

土壤全氮采用半微量凱氏定氮法測(cè)定；全磷采用氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法測(cè)定；全鉀采用氫氧化鈉熔融-火焰光度法測(cè)定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；有效磷采用0.5 mol/L 碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定；土壤pH 采用電極法(水土質(zhì)量比 2.5∶1)測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定[19]。土壤樣品委托青海省農(nóng)林科學(xué)院分析測(cè)試中心測(cè)定。土壤微生物數(shù)量采用混合平板計(jì)數(shù)法測(cè)定：細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，真菌采用虎紅培養(yǎng)基，放線菌采用高氏1號(hào)培養(yǎng)基[20]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，運(yùn)用SPSS 19.0進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析、單因素方差分析及顯著性檢驗(yàn)，顯著水平設(shè)定為α=0.05。其次，基于R 語言軟件的隨機(jī)森林算法進(jìn)行影響因子重要性分析。隨機(jī)森林算法是由Leo Breiman 提出的一種新型高效的組合分類法，通過自助法(Bootstrap)對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣，由隨機(jī)向量(X，Y)構(gòu)建組合模型。鑒于隨機(jī)森林模型可處理大量數(shù)據(jù)，易于建立又易于解釋，可用來評(píng)估本文中變量的重要性，提高效率[21]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同坡向立地條件植被特征

由圖2A 可以看出，種植在排土場(chǎng)南坡與東南坡的植被高度顯著高于東坡與北坡的植被(P＜0.05)，而東坡的植被顯著高于北坡(P＜0.05)。由圖2B 可以看出，植被生物量在東南坡為115 g/m2，顯著高于其他3 個(gè)坡向(P＜0.05)，南坡生物量顯著高于北坡與東坡(P＜0.05)，北坡與東坡差異不顯著(P＞0.05)。由圖2C可以看出，東南坡的植被蓋度顯著高于南坡、北坡與東坡(P＜0.05)，南坡植被蓋度顯著高于東坡(P＜0.05)，北坡與南坡、東坡差異不顯著(P＞0.05)。由圖2D 中可以看出，南坡植被生殖枝數(shù)量顯著高于北坡與東坡(P＜0.05)，東坡與其他3 個(gè)坡向差異不顯著(P＞0.05)，北坡與東坡差異不顯著(P＞0.05)。由圖2E 可以看出，植被幼苗高度在4 個(gè)坡上差異不顯著(P＞0.05)。由圖2F 可以看出，東南坡的幼苗蓋度顯著高于其他3 個(gè)坡向(P＜0.05)，其余 3 個(gè)坡向之間差異不顯著(P＞0.05)。由以上分析可知，不同的坡向種植對(duì)地上植被特征有一定的影響，東南坡與南坡相較于北坡與東坡，地上植被質(zhì)量明顯較好。

圖2 不同坡向立地條件下植被特征變化Fig. 2 Vegetation characteristics under different aspects

2.2 不同坡向立地條件表層土壤理化性質(zhì)

從表1 可以看出，排土場(chǎng)山南坡表層土壤全氮含量高于其他3 個(gè)坡面，但是差異不顯著(P＞0.05)。全磷含量在南坡最高，顯著高于北坡與東坡(P＜0.05)，與東南坡差異不顯著(P＞0.05)。全鉀含量在東坡最高，顯著高于南坡與北坡(P＜0.05)，與東南坡差異不顯著(P＞0.05)。南坡與北坡全氮含量差異也不顯著(P＞0.05)。土壤堿解氮含量南坡為85.58 mg/kg，比北坡、東南坡、東坡分別高53.58、43.33、54.33 mg/kg，差異顯著(P＜0.05)。有效磷含量在4 個(gè)坡面差異不顯著(P＞0.05)。速效鉀含量在東南坡含量最高，顯著高于南坡與北坡(P＜0.05)，與東坡差異不顯著(P＞0.05)。有機(jī)質(zhì)含量在北坡高達(dá)163.52 g/kg ± 56.98 g/kg，顯著高于其他3 個(gè)坡面(P＜0.05)。土壤pH 在4 個(gè)坡面無顯著變化(P＞0.05)，均偏堿性。土壤體積含水量在北坡與東坡含量較高，平均比南坡與東南坡高66%，差異顯著(P＜0.05)。由以上分析可以看出，不同坡向立地條件對(duì)露天煤礦區(qū)排土場(chǎng)表層土壤理化性質(zhì)有一定的影響，全磷、全鉀、堿解氮、速效鉀、有機(jī)質(zhì)與含水量等具有明顯差異。

表1 不同坡向條件下表層土壤理化性質(zhì)Table 1 Soil physiochemical properties under different aspects

2.3 不同坡向立地條件表層土壤微生物數(shù)量

從表2 中可以看出，細(xì)菌數(shù)量在東南坡最高，顯著高于其他3 個(gè)坡面(P＜0.05)，北坡與東坡顯著高于南坡(P＜0.05)，南坡細(xì)菌數(shù)量最少，僅為(0.12 ±0.10)×102cfu/g。放線菌數(shù)量在不同坡向條件下無顯著差異(P＞0.05)。真菌數(shù)量在東南坡數(shù)量為(3.14 ±1.99)×106cfu/g，顯著高于其他3 個(gè)坡向(P＜0.05)。

表2 不同坡向條件下表層土壤微生物數(shù)量Table 2 Soil microbial populations under different aspects

2.4 礦區(qū)排土場(chǎng)表層土壤的主要影響因子

圖3 為隨機(jī)森林方法對(duì)不同坡向表層土壤理化性質(zhì)以及植被恢復(fù)特征的22 個(gè)建模因子的重要性分析。重要性指標(biāo)為平均準(zhǔn)確率降低度與基于平均基尼指數(shù)遞減度，兩個(gè)指標(biāo)數(shù)值增大，則代表對(duì)應(yīng)的影響因子越重要。從圖3 中可以看出，土壤細(xì)菌數(shù)量、含水量、堿解氮、全磷、植被高度與土壤有機(jī)質(zhì)含量是影響排土場(chǎng)不同坡向立地條件下植被與土壤特性的主要因子，通過隨機(jī)森林法計(jì)算平均準(zhǔn)確率降低度，土壤細(xì)菌數(shù)量的影響力為 16.35，土壤含水量為12.01，土壤堿解氮為11.21，全磷為10.25，植被高度為9.39，土壤有機(jī)質(zhì)為8.60，依次降低。為了更好地分析各因子對(duì)不同坡向立地條件下植被與土壤特性的影響規(guī)律，本文對(duì)6 個(gè)重要因子繪制了作用曲線(圖4)。圖4 中橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)因子取值，縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)該因子對(duì)排土場(chǎng)植被與土壤特性影響的貢獻(xiàn)概率值，即縱坐標(biāo)值越大，該因子對(duì)排土場(chǎng)不同坡向立地條件的影響越大。細(xì)菌數(shù)量的重要性排序最高，從圖4 中可以看出，隨著細(xì)菌數(shù)量的增大，對(duì)不同坡向排土場(chǎng)特性影響增大。土壤含水量是維持土壤循環(huán)系統(tǒng)不可缺少的物質(zhì)，從圖4 中可以看出，隨著土壤含水量的升高，對(duì)不同坡向排土場(chǎng)表層土壤的影響逐漸增大，當(dāng)含水量為25.4% 時(shí)，有略微下降。氮是植物需要量較大的營養(yǎng)元素，從圖4 中可以看出，堿解氮含量為49 mg/kg 時(shí)，對(duì)不同坡向排土場(chǎng)特征的影響最大，之后隨著堿解氮含量的增大影響力逐漸下降并趨于穩(wěn)定。從圖4 曲線中可以看出，全磷含量大于1.6 g/kg時(shí)，對(duì)4 個(gè)坡向的植被與土壤特性影響最大。植被高度是對(duì)排土場(chǎng)表層基質(zhì)養(yǎng)分的響應(yīng)，從圖4 中可以看出，隨著植被高度的增高，對(duì)不同坡向立地條件的影響顯著上升，當(dāng)植被高度上升至34 cm 時(shí)，影響最大，隨后隨著植被高度增高，影響力緩慢下降并趨于穩(wěn)定。而土壤有機(jī)質(zhì)為47 g/kg 時(shí)對(duì)不同坡向排土場(chǎng)特性影響最大，之后影響力下降。

3 討論

3.1 不同坡向立地條件對(duì)排土場(chǎng)植被特征變化的影響

坡向作為一個(gè)最重要的地形因子，不同坡向因光照、水分、溫度、土壤等差異，使植被特征不同。南坡受較多太陽輻射影響，具有較高的溫度，北坡則溫度較低且濕度大。同時(shí)，土壤是植物生長(zhǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，植物的生長(zhǎng)發(fā)育和分布與不同坡面的土壤特征存在著重要關(guān)系[22]。植被生長(zhǎng)與生存環(huán)境之間是一種相互協(xié)同進(jìn)化和適應(yīng)的關(guān)系，植物在不同坡向立地條件下長(zhǎng)勢(shì)不同，也會(huì)因生境的不同而出現(xiàn)一些可塑性反應(yīng)[23]。從本文研究結(jié)果可以看出，植被高度在南坡和東南坡高于東坡和北坡，北坡植被高度最低，這說明植被高度與日照時(shí)數(shù)關(guān)系密切，日照時(shí)數(shù)會(huì)影響熱量與水分的平衡[24]，從而影響植被的生長(zhǎng)高度。植被蓋度與產(chǎn)量按東南坡、南坡、東坡、北坡的順序下降，南坡與東南坡相比較低，這可能是由于南坡溫度更高，光照更強(qiáng)，蒸散作用大，土壤中水分可利用性低，使植被蓋度與產(chǎn)量低于東南坡。正是由于以上原因，使得北坡與東坡的植被生長(zhǎng)狀況稍差。植被生殖枝數(shù)量在南坡和東南坡高于其他2 個(gè)坡，這是因?yàn)槠孪虻牟煌斐闪酥脖簧L(zhǎng)期的差異，溫度縮短了北坡與東坡的生長(zhǎng)周期，減緩了生殖枝的發(fā)育。幼苗的出現(xiàn)，證明在排土場(chǎng)山植被恢復(fù)中，有成熟種子脫落并發(fā)芽，說明植被恢復(fù)呈穩(wěn)定演替方向發(fā)展。一般情況下幼苗時(shí)期是對(duì)環(huán)境最敏感的時(shí)期，坡向的差異使種子發(fā)芽率與幼苗成活率表現(xiàn)出明顯的差異，所以幼苗蓋度在不同坡向有顯著差異。鑒于不同坡向?qū)ε磐翀?chǎng)人工植被建植有一定的影響，在今后露天煤礦區(qū)排土場(chǎng)植被恢復(fù)初期應(yīng)增加?xùn)|坡與北坡(陰坡)的播種量以及恢復(fù)過程中及時(shí)補(bǔ)播和追施氮肥，減小不同坡向?qū)χ脖簧L(zhǎng)造成的差異。

圖3 不同坡面變量的重要性排序Fig. 3 Importance rank of variables under different aspects

圖4 基于隨機(jī)森林方法的主要生態(tài)因子對(duì)不同坡面表層基質(zhì)的影響Fig. 4 Effects of main ecological factors on topsoil substrate under different aspects based on random forest method

3.2 不同坡向立地條件對(duì)排土場(chǎng)土壤特征變化的影響

土壤養(yǎng)分狀況在土壤質(zhì)量維持和改善中具有重要作用，也是植被恢復(fù)生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的重要體現(xiàn)[16]。在同一區(qū)域成土條件一致的情況下，土壤養(yǎng)分會(huì)因?yàn)槠孪虿煌嬖诓町怺18,25]。在不同坡向立地條件下，排土場(chǎng)表層土壤全量氮、鉀含量與速效氮、磷含量均在東南坡與南坡最高，而其有機(jī)質(zhì)含量顯著低于北坡與東坡，這是因?yàn)樵谥脖簧L(zhǎng)過程中需要吸收大量的速效氮、磷、鉀，而植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分是由土壤中有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化而來，南坡與東南坡的植物由于地形原因，生長(zhǎng)速率快，促進(jìn)了土壤中物質(zhì)循環(huán)，加快了土壤中物質(zhì)的輸入和輸出速率。同時(shí)，南坡與東南坡的植被蓋度高，提高了土壤氮、磷、鉀的利用率[26]。而北坡與東坡土壤含水量高，土壤空隙由水分充塞，通氣受阻使有機(jī)質(zhì)礦化率低，有利于有機(jī)質(zhì)的積累[27]。排土場(chǎng)坡面的不同立地條件對(duì)土壤pH 的影響略微，這是由于在植被恢復(fù)3 a 的時(shí)間下，植物根系與凋落物并不多，與有機(jī)質(zhì)結(jié)合分解、轉(zhuǎn)化的過程中，產(chǎn)生有機(jī)酸含量少，不足以降低礦區(qū)排土場(chǎng)表層土壤pH[10,28]。坡向通過調(diào)節(jié)太陽輻射狀況來影響水分的平衡，在排土場(chǎng)南坡與東南坡光照強(qiáng)，蒸散作用大，表層基質(zhì)含水量低[24]。因此，在今后高寒礦區(qū)恢復(fù)中，排土場(chǎng)東坡與北坡(陰坡)播種時(shí)應(yīng)覆蓋至少為50 g/m2的加厚無紡布，保溫效果更好，有利于種子發(fā)芽及出苗生長(zhǎng)。

3.3 不同坡向立地條件對(duì)排土場(chǎng)土壤微生物數(shù)量的影響

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，主要參與土壤養(yǎng)分與物質(zhì)的循環(huán)代謝過程，與土壤健康狀況密切相關(guān)[29]。煤礦區(qū)排土場(chǎng)的特殊結(jié)構(gòu)和地形特點(diǎn)使表層基質(zhì)肥力差，而地形會(huì)通過光照分布影響土壤水熱條件[30]。不同坡向由于其水熱條件的差異，影響土壤中微生物的數(shù)量，土壤溫度與水分對(duì)微生物代謝活動(dòng)有很大影響[31-32]。在本文中，細(xì)菌與真菌在東南坡的數(shù)量最多，而南坡含量?jī)H有0.12×102cfu/g，這是因?yàn)闁|南坡的光照、水分及植被生長(zhǎng)狀況均良好，光照強(qiáng)度使土壤干濕交替與晝夜溫差不大，并且植被的旺盛使枯枝落葉增多，增加腐殖質(zhì)，影響著土壤養(yǎng)分的保持與土壤結(jié)構(gòu)的形成[33]，相對(duì)于其他3個(gè)坡面，有利于細(xì)菌代謝生長(zhǎng)。不同坡面對(duì)土壤放線菌的影響不大，這可能是因?yàn)榕磐翀?chǎng)恢復(fù)初期，選擇人工建植的植物種只有3 種，并且排土場(chǎng)恢復(fù)時(shí)間較短，每個(gè)坡面的植物種類基本無差異，植物產(chǎn)生的枯枝落葉基本相同，使土壤放線菌數(shù)量無差異[34]。

3.4 礦區(qū)排土場(chǎng)不同坡向表層土壤特征的主要影響因子

露天煤礦區(qū)排土場(chǎng)土壤與植被的交互影響作用復(fù)雜，因?yàn)樵诂F(xiàn)階段處于植被恢復(fù)初期，土壤各因子不穩(wěn)定，植被的生長(zhǎng)也處于適應(yīng)階段[35]。隨機(jī)森林法得出結(jié)果表明，細(xì)菌、含水量、堿解氮、全磷、植被高度與有機(jī)質(zhì)是影響排土場(chǎng)表層土壤特征的主要影響因子。細(xì)菌是土壤微生物中重要的組成部分，含氮量高，含碳量低，可促進(jìn)土壤養(yǎng)分的形成與分解[36]，不同坡向植被恢復(fù)后土壤細(xì)菌的環(huán)境影響因子主要為含水量、有機(jī)質(zhì)及全磷含量[37]，這說明土壤微生物在植被恢復(fù)過程中起著重要的作用。土壤含水量對(duì)植被的生長(zhǎng)與土壤養(yǎng)分循環(huán)及土壤微生物的活動(dòng)均有不可或缺的作用，在不同坡面立地條件下，由于不同的光照強(qiáng)度與時(shí)間導(dǎo)致了土壤含水量的差異。土壤中氮素是植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的大量元素，是調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、結(jié)構(gòu)與功能的重要元素，在氮循環(huán)中至關(guān)重要，而氮含量的高低與植被特征密切相關(guān)[38]，故而在不同坡向條件下有一定差異。不同坡向含水量的差異影響了植被可吸收的無機(jī)磷含量，排土場(chǎng)較低的含磷量限制了植被的生長(zhǎng)。土壤中有機(jī)質(zhì)的含量影響著土壤的肥力，進(jìn)而影響了土壤質(zhì)量與結(jié)構(gòu)功能[39]，排土場(chǎng)北坡表層土壤含水量高，溫度低，有利于有機(jī)質(zhì)的積累與保存。通過分析排土場(chǎng)不同坡向表層土壤的主要影響因子，建議在排土場(chǎng)恢復(fù)中及時(shí)補(bǔ)充氮肥以利于加速植被恢復(fù)進(jìn)程。

4 結(jié)論

1) 在青海江倉礦區(qū)排土場(chǎng)進(jìn)行不覆蓋客土利用多年凍土植被恢復(fù)中，不同坡向立地條件下，南坡與東南坡(陽坡)的植被高度、蓋度、生物量、生殖枝數(shù)量等特征均顯著高于北坡與東坡(陰坡)。說明坡向不同顯著影響植被的生長(zhǎng)，因此在高寒礦區(qū)植被恢復(fù)過程中增加陰坡(東坡與北坡)坡面的播種量并及時(shí)追施速效肥料有利于植被的快速恢復(fù)。

2) 在排土場(chǎng)不同坡向立地條件下，表層土壤的全磷、全鉀、速效氮磷鉀、有機(jī)質(zhì)及含水量具有明顯差異，因此，在排土場(chǎng)恢復(fù)初期應(yīng)增加陰坡(北坡與東坡)種植時(shí)所用無紡布厚度，減小坡向不同對(duì)植被生長(zhǎng)帶來的影響。

3) 坡向的不同對(duì)排土場(chǎng)表層微生物數(shù)量有一定影響，東南坡(陽坡)的土壤細(xì)菌和真菌數(shù)量顯著高于其他3 個(gè)坡面。

4) 在高寒礦區(qū)排土場(chǎng)植被恢復(fù)過程中，排土場(chǎng)表層細(xì)菌數(shù)量、含水量、堿解氮、全磷與植被高度是影響植被生長(zhǎng)的主要影響因子。因此，及時(shí)補(bǔ)充氮肥有利于加速礦區(qū)排土場(chǎng)植被恢復(fù)進(jìn)程。