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露天煤矿对干旱、半干旱地区原本脆弱的草地生态系统造成了巨大干扰。其开采过程中大量剥离废弃物所形成的众多排土场,不仅占压草原和破坏草原植被,且未经处理的排土场在雨水和风力作用下,导致矿区水土流失加剧,造成周边草原生态与环境质量下降。煤炭开采区生态与环境问题已成为区域经济可持续发展的重大问题之一。其中,准确了解矿区周边土壤重金属的污染状况与积累特征,对排土场进行植被恢复与重建,是防治矿区土壤重金属污染的基础,也是缓解矿区生态压力和解决环境问题的关键。因此,针对典型草原露天煤矿区进行土壤重金属污染特征和植被恢复研究,可为露天煤矿区土壤重金属防治和草原生态系统可持续发展提供科学理论依据,同时对促进国民经济又好又快健康发展具有重要意义。以锡林郭勒典型草原胜利煤田西一号和西二号露天矿为研究对象,采用样带野外取样和室内分析相结合的方法,以矿区为中心,向东、南、西和北,以及东北、东南和西南7个辐射方向各设置1条研究样带,并根据矿区实际情况,在矿区东向样带上,距矿区外围边界0km、0.5km、1km、2km和4km处各设置1个调查样地,在其余6个方向样带上,距矿区外边界0km、0.5km、1km、2km、4km、6km和8km处各设置1个调查样地。此外,在南向、西向和北向3条样线上的10km处增设调查样地,作为对照样地。2014年7-9月,在预先设置的样地上调查群落特征,并采集表层土样(0～10cm)。测定其铬(Cr)、铜(Cu)、锰(Mn)、镍(Ni)、锌(Zn)和铅(Pb)6种重金属元素的含量,综合运用多元统计分析法、GIS空间分析法、地统计学克里金插值法等分析方法,对矿区土壤重金属含量的空间分布、迁移扩散规律以及煤矿开采对典型草原土壤重金属影响范围进行了研究。同时,以国家土壤环境质量二级标准和内蒙古土壤背景值为基准,采用单因子指数法、内梅罗综合指数法、地积累指数法定量地评价了典型草原露天煤矿区周围土壤重金属污染现状,并采用潜在生态风险评价方法对试验区生态风险等级及其空间分布格局进行了研究。2015年7-9月,在露天煤矿外排土场生物笆植被恢复区和无生物笆植被恢复区,分别选择已恢复1年和5年的样地,进行植被群落特征调查,并采集表层土样,测定其重金属含量和养分含量(有机质、碱解氮、速效磷和速效钾),以分析不同植被恢复措施对土壤重金属含量、植被状况和土壤理化状况的影响。主要研究结果如下：(1)露天煤矿开采对周围土壤重金属空间分布有显著影响,其影响程度和范围受多种因素控制。土壤重金属元素含量、单因子污染指数、内梅罗综合污染指数和综合潜在生态风险指数在矿区中心处最高,并向四周逐渐降低。(2)矿区东北方向样带,土壤重金属含量高于内蒙古背景值,其所有采样点的综合污染指数和潜在生态风险指数都达到轻污染和中度生态危害等级。(3)以内蒙古土壤背景值为参比值,典型草原露天煤矿周围0.5km范围内土壤重金属含量均超过背景值；就综合污染指数和潜在生态风险指数而言,矿区开采对西向和南向的影响范围为2km,对东向和北向的影响范围可达4km。(4)以国家土壤环境质量二级标准为基准,典型草原露天煤矿区土壤Cr、Cu、Mn、Ni、Zn和Pb 6种重金属总体上属于清洁水平；以内蒙古土壤背景值为基准,单因子污染指数表明重金属Cu为轻污染水平,其余5种重金属元素为清洁水平,但距矿区0.5km内样点达到轻污染水平；内梅罗综合污染指数表明矿区周围土壤整体属于轻污染等级；地积累指数法表明露天煤矿区周围土壤重金属属于无污染水平。以10km对照样点为基准的潜在生态风险指数法表明,研究区土壤最高污染水平为中度生态危害等级,大部分区域处于轻度生态危害等级。(5)统计分析(相关分析、主成分分析和聚类分析)结果表明,典型草原矿区周围土壤重金属Cr、Cu、Mn、Ni和Zn来源相同,而Pb则有单独来源。(6)随着矿区植被恢复措施年限的增加,群落中物种数和多样性指数均逐渐增多(高)。一、二年生植物种所占比例减小,其生物量所占比例下降；多年生杂类草和灌木类逐渐成为优势植物种,具有较高物种多样性,在群落生物量中所占近70%。(7)露天煤矿排放的废弃土,随着在外暴露时间的增加,其重金属含量有增加趋势；采用人工种植植物的植被恢复技术方法,可增加土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,并随着恢复年限的增加有显著提高,植被恢复措施可显著降低土壤中重金属含量(Pb除外)(p<0.05)。植被恢复5年后重金属含量可达到矿区周围10km处水平,其中,生物笆植被恢复方法效果更为显著。