Die Vielfalt der Vegetationskonfiguration ist der Schlüssel zur ökologischen Wiederherstellung in Tagebauhalden. Die Erholungsergebnisse verschiedener Gebiete mit demselben Vegetationszusammensetzungsmuster sind jedoch nach langfristiger Evolution völlig unterschiedlich. Daher ist das Verständnis der Ursachen der unterschiedlichen Vegetationserholung und des Mechanismus der Pflanzensukzession von großer Bedeutung für die ökologische Sanierung von Bergwerken. Diese Studie zeigt, dass Bodenurease und β-Glucosidase die Zunahme der Vegetationsdiversität und Biomasse förderten, indem sie die Akkumulation von organischer Bodensubstanz und Nitratstickstoff förderten, was die ökologische Wiederherstellung von Bergwerkshalden förderte. Der Befund der Forscher erschien am 7. Juli 2022 in Briefe zur Bodenökologie.
Das Team von Fu Chen an der China University of Mining and Technology hat eine Reihe von Studien zur Wiederherstellung des geschädigten Minenökosystems durchgeführt und viele interessante Erkenntnisse gewonnen. Beispielsweise hat sich die Sukzessionsrichtung der Pinus tabulaeformis-Plantagen aufgrund des Eindringens umgebender Pflanzen erheblich verschoben, was zu einer offensichtlichen Zunahme der Artenzahl und der Vegetationsbedeckung führte. Sie fanden auch heraus, dass die ursprüngliche Vegetationskonfiguration, die Nährstoffbedingungen im Boden und die mikrobiellen Gemeinschaften im Boden aufgrund der sekundären Sukzession verändert wurden. Der Einfluss und der zugrunde liegende Mechanismus von Monokulturplantagen auf die sekundäre Sukzession des Minenökosystems sind jedoch nicht gut verstanden.
Professor Chen sagte: „Wir haben uns entschieden, den Kohletagebau Antaibao im östlichen Lössplateau zu untersuchen, wo 1992 einige künstliche Wiederherstellungsprojekte begannen. Plantagen mit der gleichen Vegetationskonfiguration und den gleichen künstlichen Bewirtschaftungsmaßnahmen hatten nach 30 Jahren unterschiedliche Wiederherstellungseffekte Erholungszeit. Daher bietet die Tagebau-Kohlemine von Antaibao eine geeignete und qualitativ hochwertige Plattform für die Untersuchung der Mechanismen von Monokulturplantagen in der sekundären Abfolge des Minenökosystems.“
In dieser Studie fanden sie heraus, dass die ursprüngliche Vegetationskonfiguration und die Nährstoffbedingungen im Boden aufgrund der sekundären Sukzession verändert wurden. Mit der Weiterentwicklung des sekundären Sukzessionsprozesses stieg die Bedeckung mit Pflanzen von 34,8 % auf 95,5 %, die organische Substanz im Boden stieg von 9,30 g·kg-1 auf 21,13 g·kg-1 und der Gesamtstickstoff stieg von 0,38 g·kg-1 an. 1 bis 1,01 g·kg-1. Die Aktivitäten von Bodenurease und β-Glucosidase waren um das 1,7-fache bzw. 53,26 % erhöht.
Darüber hinaus veränderte die sekundäre Sukzession auch die Struktur und Funktion der mikrobiellen Gemeinschaft im Boden. Die relative Häufigkeit der Nitrospira-Gattung, die die Nitrifikation dominiert, stieg um das 5,2-fache. Dieses Ergebnis legt nahe, dass die Invasion und Verbreitung einheimischer Pflanzen und umgebender Pflanzen einen positiven Effekt auf die ökologische Wiederherstellung hatte, was hilfreich ist, um eine vernünftigere Auswahl und Konfiguration der Vegetation in der Praxis der ökologischen Wiederherstellung von Minen zu untersuchen.
„Wir haben auch die Methode der Strukturgleichungsmodelle und der Funktionsvorhersage verwendet, um die Rolle von mikrobenvermittelten Enzymen im Prozess der sekundären Sukzession und die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen, Boden und Mikroben zu untersuchen“, sagte Professor Chen. Die Aktivitäten mehrerer Bodenenzyme hatten einen signifikant positiven Einfluss auf Bodenkohlenstoff, N und P. Und Mikroben spielten eine positive Rolle bei der Erleichterung des Pflanzen- und Bodensubstanzkreislaufs auf beiden Ebenen. Dieses Ergebnis legt die Möglichkeit nahe, industrielle Enzympräparate wie Urease und Katalase zu verwenden, um den Abfallabbau zu fördern, indem die Bodenfruchtbarkeit verbessert wird, um den Prozess des Ökosystemzyklus und der Sukzession zu beschleunigen.
„Die Studie ist eine Erweiterung unseres Verständnisses der ökologischen Wiederherstellung in Tagebau-Kohlebergwerkshalden von der Anlagenkonfiguration bis zur mikrobiellen Funktion und erweitert unser Verständnis der Pflanzeninvasion und mikrobenvermittelten Enzyme in der Sekundärfolge von Bergwerkshalden auf dem Lößplateau.“
Qi Zhang et al., Durch Bodenmikroben vermittelte Enzyme förderten die sekundäre Sukzession in Post-Mining-Plantagen auf dem Löss-Plateau, China, Briefe zur Bodenökologie (2022). DOI: 10.1007/s42832-022-0148-0
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