重金属尾矿的治理是世界性的难题，基于植被重建的重金属尾矿生态恢复具有经济、环保等优点，在世界范围内获得了广泛的认可。该技术的核心思想通过辅助措施，在重金属尾矿上重新建立植被，并促使它们逐步演替成为能自维持的、稳定的生态系统，从而实现将重金属污染长期固定在原地。但是如何在尾矿废弃地上建立能自维持的、稳定的生态系统仍然是一个亟待解决的重要科学问题。而大量实验已经反复证明：物种多样性有利于提高生态系统功能（包括生产力、保肥持水能力等）和稳定性，其作用机制主要是互补效应，包括物种间的生态位互补和正相互作用。因此，本项目在典型重金属尾矿废弃地上建立了不同物种多样性的植被群落（单种、4个物种、8个物种和16个物种），探究物种多样性在重金属尾矿生态恢复中的作用与机制。本项目获得以下主要研究结果：（1）植物物种多样性显著(P < 0.05)提高了尾矿新建植物群落的盖度和生产力，其主要作用机制可能是随着植物物种多样性的增加，随机带入高产物种的可能性随之增加，最终使整个植物群落的生产力产值提高，说明在植物群落建立初期物种多样性作用机制主要由选择效应引起的；但随着时间的推移多样性的互补效应显著增加。（2）植物物种多样性显著(P < 0.05)降低了尾矿重金属有效态含量及重金属在尾矿土壤−植物系统中的迁移和累积。其主要作用机制可能是植物群落生产力增加带来的生物量稀释作用。（3）植物物种多样性促进了尾矿土壤营养元素（C、N、P）的循环和累积(P < 0.05)。其主要作用机制很可能是植物多样性不仅提高了土壤微生物的多样性而且提高一些与土壤C、N、P循环相关的细菌和真菌的相对丰度。这些研究结果揭示物种多样性影响重金属尾矿生态恢复效率的内在机理，为物种多样性在重金属尾矿生态恢复中的应用提供重要的科学依据。

基于植被重建的生态恢复技术目前已经被诸多国家和地区较广泛地用于治理重金属尾矿等矿业废弃物。但有相当多的证据表明，经过5-10年甚至更长时间的生态恢复，重金属尾矿的植被覆盖度（该指标通常与生产力、控制水土流失等生态系统功能呈正相关关系）也只有50%左右。因此，重金属尾矿生态恢复的理论还有待发展完善，从而使得该技术的效率进一步提高。鉴于最近二十年大量研究已反复证明物种多样性有利于提高生态系统的功能（包括生产力、保肥持水能力等），本项目拟选取典型的矿业废弃物- - 重金属尾矿作为研究对象，通过开展野外田间试验，在尾矿上建立具有物种多样性梯度的植被，分析物种多样性对于重建生态系统的功能（包括植被覆盖度、生产力）的影响，并在此基础上探究物种多样性如何影响重金属迁移、营养元素循环以及土壤微生物群落结构，以揭示物种多样性影响重金属尾矿生态恢复的内在机理，为物种多样性在重金属尾矿生态恢复中的应用提供科学依据。

物种多样性指数是指用简单的数值表示群落内种类多样性的程度，是用来判断群落或生态系统的稳定性指标。

物种多样性指数是丰富度和均匀性的综合指标。应该指出的是，应用物种多样性指数时，具低丰富度和高均匀度的群落与具高丰富度与低均匀度的群落，可能得到相同的多样性指数。

地球上的植物约有55万种，其中有花植物为23.5万种；西班牙植物园主任戴维o布拉姆韦尔（2002）估计地球的有花植物应为419 682种。植物种类多样性是植物有机体与环境长期的相互作用下，通过遗传和变异，适应和自然选择而形成的。植物进化仍在继续，新的植物种类还会出现 。

物种多度分布模型对群落的多样性数据进行了很好的描述。当观察到的数据较好地服从某一理论分布时，则拟合分布的参数可以作为一个多样性指标来描述群落的多样化程度。例如，当群落的物种多度服从对数级数时，它有2个参数α和x。其中X是样本大小的函数，而另一个参数α不受样本大小的影响，反映了群落的固有特性，因此，Fisher等将其定义为多样性指数。然而，通过理论分布的参数去测度群落物种多样性的方法有很大的局限性。首先，某些理论分布的参数与样本大小有关，不适于作为多样性指数；第二，很多观察数据不能较好地被任何一种理论分布拟合；第三，某些群落在进行多样性测度时尚不清楚其物种多度分布格局。因此，人们希望找到与物种多度分布格局独立的多样性测度方法，于是就产生了众多的物种多样性指数。

在群落物种多样性研究和编目中，发现需要界定群落界限。Whittaker（1977）将群落物种多样性定义为β多样性、α多样性、γ多样性和ε多样性等4个水平。最小的尺度为β多样性，是指一个均质生境内微生境或样本间的物种多样性，强调群落内物种多样性的变化；第二个尺度为α多样性，是指均质生境内的多样性，即通常研究的某个生物群落的物种多样性；γ多样性是指更大的尺度，如岛屿或景观的物种多样性；第四个尺度为ε多样性，是指生物地理区域的物种多样性，即7多样性联合的总的物种多样性。

物种多样性是群落的重要特征。在比较两个群落的物种多样性特征时，最简单的方法是比较两群落中的某类群物种的数量，即物种丰富度指数或种数。但由于物种多样性的二元特征，使用物种丰富度比较可能存在误导。

物种多样性指数是物种丰富度和均匀度的函数，不同多样性指数的差别就在于对这两个变量赋予的权重不同。通过这些方程式演算出来的数值可以比较系统而明晰地显示出生物群落的结构，同时也可以反映出生物群落和生态环境之间的关系。生物种群分布格式各不相同，种的分布区和分布范围受地理条件和自然环境严格控制，个体分布的密度与环境理化因素密切相关，亦与生物之间食物网关系密切相关，这些情况反映出取样的复杂性。多样性指数值越高，区域中的生物种类越多、生物间的关系也越密切；若该地区受到外力的干扰、而使区域内的某种生物数量减少时，该种生物空出的生态位置，较容易由其他物种替补其空缺，以维持生态系的稳定与平衡；因此，较低程度的干扰对多样性指数值较高的区域所造成的伤害，会比指数值较低、较为单纯的群集来得小。