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煤炭是我国主要的能源,但在开采过程中会对矿区生态环境造成破坏,煤矿区的生态修复是一项十分紧迫的任务,植被恢复是矿区生态修复的重要前提和核心内容。在干旱区,植被恢复中起决定性因素的是水资源,高温干旱缺水是制约干旱地区生态修复中植被生长最为关键的生态环境因子。新疆哈密地区是全疆内煤炭资源最丰富的地区,有着举足轻重的地位。本研究以新疆哈密大南湖二矿为研究区域,在对该煤矿区水资源基础数据调查的基础上,通过4个月的野外观测试验,研究煤矿区生态修复过程中6种常见修复植物的蒸腾耗水规律,并利用彭曼公式、水量平衡方程式等计算出植物的潜在蒸散量及实际蒸散量,提出煤矿区生态修复中不同植物的需水量,为该矿区生态修复中植物的灌水提供理论依据。主要结论如下:
(1)大南湖二矿以矿坑涌水和榆树沟水库地表水为供水水源,年平均用水量为58.15×104m3,主要用于生产用水、生活用水和生态用水。矿区目前绿化面积6.11×104m2,绿化用水为生活污水处理站的中水和自来水,中水水质符合绿化用水标准,2019年用水量为12.90×104m3。
(2)矿区6种修复植物在观测期间蒸腾速率和净光合速率均为7月最高,11月最低,7月6种植物蒸腾速率表现为:沙枣(11.67 mmol(m2·s))>苏丹草(10.45 mmol/(m2·s))>榆树(9.41 mmol/(m2·s))>竹柳(8.65 mmol/(m2·s))>枸杞(7.68 mmol/(m2·s))>芦苇(5.96 mmol/(m2·s))。竹柳和枸杞这两种植物的蒸腾速率日变化为双峰型,有蒸腾“午休”的现象,其余4种植物呈单峰型。观测期6种植物的水分利用效率为:苏丹草(7.02 mmol/mol)>枸杞(6.50 mmol/mol)>沙枣(5.84 mmol/mol)>竹柳(5.67 mmol/mol)>芦苇(5.50 mmol/mol)>榆树(3.42 mmol/mol)。整体来看,植物气孔导度、大气温度和相对湿度是影响植物蒸腾速率的主要因子。
(3)以矿区目前生态示范区修复植物的种植方式,6种修复植物所测4个月的需水量为:苏丹草(555.10 mm)>枸杞(453.08 mm)>沙枣(452.21 mm)>竹柳(315.99 mm)>芦苇(303.23 mm)>榆树(270.27 mm)。植物在7月的需水量最大,榆树、沙枣、竹柳、枸杞、苏丹草、芦苇7月的需水量分别为87m3/亩、210m3/亩、99m3/亩、147m3/亩、183m3/亩、100m3/亩。6种修复植物如果等比例配置,按目前矿区的中水量,可以灌溉的面积为2.56×104m2。
(1)大南湖二矿以矿坑涌水和榆树沟水库地表水为供水水源,年平均用水量为58.15×104m3,主要用于生产用水、生活用水和生态用水。矿区目前绿化面积6.11×104m2,绿化用水为生活污水处理站的中水和自来水,中水水质符合绿化用水标准,2019年用水量为12.90×104m3。
(2)矿区6种修复植物在观测期间蒸腾速率和净光合速率均为7月最高,11月最低,7月6种植物蒸腾速率表现为:沙枣(11.67 mmol(m2·s))>苏丹草(10.45 mmol/(m2·s))>榆树(9.41 mmol/(m2·s))>竹柳(8.65 mmol/(m2·s))>枸杞(7.68 mmol/(m2·s))>芦苇(5.96 mmol/(m2·s))。竹柳和枸杞这两种植物的蒸腾速率日变化为双峰型,有蒸腾“午休”的现象,其余4种植物呈单峰型。观测期6种植物的水分利用效率为:苏丹草(7.02 mmol/mol)>枸杞(6.50 mmol/mol)>沙枣(5.84 mmol/mol)>竹柳(5.67 mmol/mol)>芦苇(5.50 mmol/mol)>榆树(3.42 mmol/mol)。整体来看,植物气孔导度、大气温度和相对湿度是影响植物蒸腾速率的主要因子。
(3)以矿区目前生态示范区修复植物的种植方式,6种修复植物所测4个月的需水量为:苏丹草(555.10 mm)>枸杞(453.08 mm)>沙枣(452.21 mm)>竹柳(315.99 mm)>芦苇(303.23 mm)>榆树(270.27 mm)。植物在7月的需水量最大,榆树、沙枣、竹柳、枸杞、苏丹草、芦苇7月的需水量分别为87m3/亩、210m3/亩、99m3/亩、147m3/亩、183m3/亩、100m3/亩。6种修复植物如果等比例配置,按目前矿区的中水量,可以灌溉的面积为2.56×104m2。