王曙光，曾若婉，顏小紅，李坤軍

(1.邵陽(yáng)市水土保持科學(xué)技術(shù)推廣站，湖南 邵陽(yáng)422000；2.邵陽(yáng)市水利局，湖南 邵陽(yáng)422000； 3.新邵縣水土保持局，湖南 新邵 422900)

喬灌草結(jié)合在礦區(qū)棄渣地植被修復(fù)中的應(yīng)用

王曙光1，曾若婉2，顏小紅3，李坤軍1

(1.邵陽(yáng)市水土保持科學(xué)技術(shù)推廣站，湖南 邵陽(yáng)422000；2.邵陽(yáng)市水利局，湖南 邵陽(yáng)422000； 3.新邵縣水土保持局，湖南 新邵 422900)

礦區(qū)；棄渣地；植被恢復(fù)；植物配置

我國(guó)經(jīng)濟(jì)在持續(xù)、高速發(fā)展的同時(shí)，礦山開(kāi)采力度也在不斷加大，導(dǎo)致礦山生態(tài)環(huán)境日益惡化，如何恢復(fù)礦山植被已成為當(dāng)前最值得關(guān)注的課題之一。以新邵縣高家坳金礦棄渣場(chǎng)植被修復(fù)為例，從植物種類選擇、植物配置、整地方式、種植方法、時(shí)間安排等方面詳細(xì)介紹了礦區(qū)棄渣地植被恢復(fù)的方法，并通過(guò)對(duì)4種植物配置模式進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，確定出適合于該礦區(qū)棄渣地的最佳植被模式為喬灌草結(jié)合，喬木選用杉木，灌木選用胡枝子，草本植物可撒播高羊茅、百喜草和狗牙根混合草籽或通過(guò)封山育草措施解決。

隨著經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，人們對(duì)礦產(chǎn)資源的需求日益增大，頻繁的采礦活動(dòng)及其廢棄產(chǎn)物的排放，形成廢棄地，對(duì)環(huán)境造成了持久而嚴(yán)重的危害，礦區(qū)地表植被遭到嚴(yán)重破壞，形成大小不一的采空區(qū)，加劇了水土流失，甚至導(dǎo)致山洪和泥石流的暴發(fā)。廢棄地可分為三種類型：由開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的廢石渣堆積而成的廢石堆廢棄地；開(kāi)采出來(lái)的礦石經(jīng)各種分選方法分選出精礦后的剩余物排放堆積形成的尾礦廢棄地；礦石開(kāi)采形成的大量采空區(qū)，即采礦廢棄地。礦山廢棄地受到劇烈擾動(dòng)，其地表植被蕩然無(wú)存，基質(zhì)持水能力下降，地表裸露，溫度變化大，蒸發(fā)加強(qiáng)，從而改變了水源的補(bǔ)給關(guān)系，破壞了礦區(qū)水資源的動(dòng)態(tài)平衡。礦山廢棄地土壤具有物理結(jié)構(gòu)不良、持水保肥能力差、養(yǎng)分不平衡或極端貧瘠、重金屬含量過(guò)高等多種危害環(huán)境的極端理化性質(zhì)特點(diǎn)，自然恢復(fù)能力極弱，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成持久而不可逆的危害。生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)可以通過(guò)自然的生態(tài)演替來(lái)實(shí)現(xiàn)，但這個(gè)過(guò)程是在破壞不是很劇烈的情況下才能發(fā)揮較明顯的作用，而且時(shí)間往往長(zhǎng)達(dá)幾十年之久。通常我們會(huì)采用人為的方法改良土壤，對(duì)礦區(qū)廢棄地進(jìn)行植被恢復(fù)與重建，這種生態(tài)修復(fù)技術(shù)具有很強(qiáng)的研究?jī)r(jià)值和廣泛的現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)結(jié)合新邵縣高家坳金礦棄渣場(chǎng)植被修復(fù)對(duì)策和措施來(lái)具體說(shuō)明。

1 基本概況

高家坳金礦位于新邵縣巨口鋪鎮(zhèn)，距縣城25 km，地理坐標(biāo)為東經(jīng)111°16′59″～111°17′54″、北緯27°23′41″～27°24′38″，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫17.2 ℃，歷年極端最高氣溫為40 ℃、極端最低氣溫為-10 ℃，全年平均無(wú)霜期276 d，年降水量1 375.5 mm。高家坳金礦為露天開(kāi)采，采礦工藝流程為剝離—鑿巖—爆破—采裝—運(yùn)輸—堆浸。根據(jù)公司生產(chǎn)計(jì)劃，每年預(yù)計(jì)開(kāi)采、選冶礦石10萬(wàn)t。礦區(qū)現(xiàn)有棄渣總體積約為18.34萬(wàn)m3，大部分堆放在廢礦堆區(qū)，少量堆于堆浸場(chǎng)外側(cè)或開(kāi)采場(chǎng)地上。礦山有簡(jiǎn)易公路2 km與礦區(qū)西側(cè)的S217省道相通，交通較為方便。

2 研究方法與內(nèi)容

2.1 試驗(yàn)樣地選擇

在高家坳金礦礦區(qū)選擇不再傾倒廢渣、無(wú)植被、邊坡已穩(wěn)定的廢棄地作為對(duì)象，共設(shè)置了4個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，面積在100～200 m2之間，坡度在25°～35°之間。

2.2 研究?jī)?nèi)容

通過(guò)測(cè)定渣土樣品的方法，測(cè)定土壤含水率、容重、pH值、有機(jī)質(zhì)、氮、磷等關(guān)鍵指標(biāo)。棄渣場(chǎng)廢棄地土壤含量較低，植物生長(zhǎng)的條件很差，通過(guò)對(duì)這4個(gè)小區(qū)的喬木、灌木、草本的生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測(cè)，研究植物的生長(zhǎng)狀況(包括適應(yīng)性、根系分布情況等)、蓄水保土效益和美化綠化效果，重點(diǎn)研究適應(yīng)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的植物種類、栽培方式和管護(hù)技術(shù)。

3 植物種類選擇與配置

3.1 選擇原則

選擇鄉(xiāng)土植物，采用喬灌草相結(jié)合模式，盡量模擬原生態(tài)群落[1]。選用鄉(xiāng)土植物不僅對(duì)植物群落的健康發(fā)展和加快礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)有著重要的意義，還可以避免由于引進(jìn)物種而帶來(lái)的不可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題。本項(xiàng)目模擬周邊原生態(tài)群落，以先鋒植被與目標(biāo)植被科學(xué)搭配，喬灌草相結(jié)合應(yīng)用，更加方便施工時(shí)進(jìn)行多層次配置，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，營(yíng)造出生態(tài)環(huán)保的坡面防護(hù)系統(tǒng)。礦山廢棄地常具有極端生態(tài)條件，在對(duì)其進(jìn)行植被恢復(fù)時(shí)的物種選擇應(yīng)遵循以下原則：①生長(zhǎng)速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、抗逆性好；②選用固氮樹(shù)種或當(dāng)?shù)貎?yōu)良的鄉(xiāng)土樹(shù)種和先鋒樹(shù)種，也可引用外來(lái)速生樹(shù)種；③抗旱、耐濕、抗污染、耐瘠薄、抗病蟲(chóng)害、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。

3.2 選擇種類

(1)喬木形態(tài)高大挺拔、枝繁葉茂、綠色覆蓋面積大、綠化效果好，有調(diào)節(jié)氣候、制造氧氣、增加濕度、防塵、防輻射等功能，能夠維持生態(tài)平衡，提高人們的生活質(zhì)量，改善自然環(huán)境。在水資源和土地資源緊缺的礦區(qū)棄渣地，植被綠化也講求環(huán)保節(jié)約，相比其他類植物，喬木具有耗水量少、占地面積少、保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，還能提供可觀的木材和林副產(chǎn)品，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。高家坳礦區(qū)選用的喬木有柏木、杉木、棕櫚。柏木喜溫暖多雨氣候及鈣質(zhì)土，耐干旱瘠薄，稍耐水濕，具淺根性，在其他樹(shù)種不能生長(zhǎng)的由石灰?guī)r、紫色砂巖和頁(yè)巖等母質(zhì)發(fā)育的土壤上能正常生長(zhǎng)。杉木較喜光，喜溫暖濕潤(rùn)、多霧靜風(fēng)的氣候環(huán)境，不耐嚴(yán)寒與濕熱，怕風(fēng)、怕旱、怕鹽堿，喜肥沃、深厚、濕潤(rùn)、排水良好的酸性土壤，沒(méi)有明顯的主根，側(cè)根、須根發(fā)達(dá)，再生力強(qiáng)，但穿透力弱。棕櫚屬常綠小喬木，喜溫暖濕潤(rùn)氣候，較耐寒耐陰，適生于排水良好、疏松、肥沃、濕潤(rùn)之地，對(duì)微酸性土、中性土及石灰性土均能適應(yīng)。

(2)灌木有生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、外表美觀、適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)較快、栽培管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在控制水土流失、提高土壤品質(zhì)、減小噪音等方面都能發(fā)揮較強(qiáng)的作用。高家坳礦區(qū)選用的灌木有胡枝子、馬甲子。胡枝子為中生性落葉灌木，具有耐干旱、耐貧瘠、耐寒冷、耐熱、耐酸、耐刈割等優(yōu)良特性，是荒山荒地造林和土壤改良的先鋒植物。馬甲子為落葉灌木，適生范圍強(qiáng)，易種且速生，從育苗定植到籬笆成型僅需2～3年，一般株高可達(dá)2 m，且病蟲(chóng)害少、耐旱、耐瘠、管理容易。

(3)草類能美化生活環(huán)境、調(diào)節(jié)小氣候、防止噪音、凈化空氣、防止水土流失等，綠化用途廣泛，市場(chǎng)前景看好，因而種植越來(lái)越廣泛。高家坳礦區(qū)選用的草種有百喜草、高羊茅和狗牙根。百喜草根系發(fā)達(dá)，適生范圍廣，抗逆性較強(qiáng)，對(duì)土壤要求不嚴(yán)，耐瘠薄，還有較強(qiáng)的抗病蟲(chóng)害能力，在保持水土、改良土壤、生態(tài)修復(fù)等方面都有良好的作用。高羊茅喜光、耐半陰、喜溫暖潮濕的氣候，對(duì)肥料反應(yīng)敏感，抗逆性強(qiáng)，耐酸、耐瘠薄，抗病性強(qiáng)，適合在高沙土地區(qū)生長(zhǎng)[2]。狗牙根為多年生草本植物，具有根狀莖和匍匐枝，須根細(xì)而堅(jiān)韌，耐干旱、耐踐踏，繁殖與再生能力強(qiáng)。

3.3 植物配置

將4個(gè)小區(qū)標(biāo)記為A、B、C、D，分別選用不同的植物配置方式(表1)。

表1 分區(qū)植被配置方式

4 植被建造

4.1 整地方式

對(duì)礦山棄渣地邊坡進(jìn)行植被修復(fù)之前要對(duì)邊坡土地進(jìn)行整改，以維持邊坡的整體穩(wěn)定，合理利用原有土質(zhì)，避免破壞坡體結(jié)構(gòu)。然后改良邊坡土壤，從土壤物理結(jié)構(gòu)著手，剔除不利于植被生長(zhǎng)的土質(zhì)成分，并對(duì)土壤的營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行取樣調(diào)查，分析其中無(wú)機(jī)物與有機(jī)物的比例、肥沃程度、酸堿度，對(duì)貧瘠的土壤進(jìn)行改造，如施加營(yíng)養(yǎng)肥料、改變其酸堿度等[3]。

本項(xiàng)目方案針對(duì)堆渣坡面的實(shí)際情況及坡度等，采用水平溝整地方式，在地形完整、坡度較陡的坡面地段，以“等高線，沿坡轉(zhuǎn)，寬0.4 m，長(zhǎng)不限，死土挖出，活土回填”的方法進(jìn)行整地，即沿等高線開(kāi)挖寬40 cm、深30 cm的水平溝，用溝內(nèi)挖出的土拍實(shí)外側(cè)，將溝內(nèi)側(cè)上方表土鏟下拍碎回填，每隔1.5 m修筑攔水埂，上下相鄰帶間距1.5 m，留自然集水坡面。這種整地技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：蓄水保墑效果好，土壤含水量高于其他土壤；有利于改善土壤的理化結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，防止有機(jī)質(zhì)的流失，易形成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)；促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，縮短郁閉年限，溝內(nèi)水肥光熱條件優(yōu)于坡面，可加速幼苗生長(zhǎng)。

4.2 種植方法

杉木、柏木、棕櫚栽種季節(jié)以11月下旬至翌年3月上旬為宜，在小雨或雨后濕潤(rùn)的陰天栽植最佳。栽種密度：立地條件較好的地方可用1.3 m×1.3 m或1.3 m×1.6 m的株行距，立地條件較差或缺材地區(qū)還可加大密度，采用1 m×1.5 m或1 m×1 m。植苗主要采用裸根穴植法，穴的大小深淺應(yīng)根據(jù)苗木大小、根系情況而定，把握好“深挖淺栽”。植苗技術(shù)要點(diǎn)：苗正、根系伸展、與細(xì)土緊密結(jié)合、分層填土踏實(shí)，最上層疏松且平或略低于原坡面。

胡枝子、馬甲子的栽植：①回填底部植土。在接觸根部的地方應(yīng)鋪放一層沒(méi)有拌肥的干凈植土，使溝深與土球高度相符。②排放苗木。將苗木排放到整好的溝內(nèi)，土球較小的苗木應(yīng)先拆除包裝材料再放入溝內(nèi)，土球較大的苗木宜先排放溝內(nèi)，把生長(zhǎng)姿態(tài)好的一面朝外豎直看齊后墊上固定土球，再剪除包裝袋。③填土插實(shí)。填入好土至樹(shù)穴的一半時(shí)，用木棍將土球四周的松土插實(shí)，然后繼續(xù)用土填滿種植溝并插實(shí)。④淋定根水。栽植后，必須在當(dāng)天對(duì)灌木淋透定根水。

草籽的撒播：坡面翻整后，將比例為1 ∶1 ∶1的高羊茅、百喜草和狗牙根混合草籽撒播在坡面上，覆土澆水即可。

4.3 時(shí)間安排

(1)準(zhǔn)備期：2014年1—2月，現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，選擇試驗(yàn)區(qū)，確定栽種植被種類，初擬實(shí)施方案。

(2)實(shí)施期：2014年3月，試驗(yàn)區(qū)坡面整地，植被栽種及管理。

(3)試驗(yàn)觀測(cè)期：2014年4—12月，期間派專人進(jìn)行管理養(yǎng)護(hù)，每月中旬記錄一次植被的生長(zhǎng)情況，并對(duì)各區(qū)土壤采樣，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

(4)總結(jié)分析：2015年1月，對(duì)已收集的數(shù)據(jù)、成果進(jìn)行總結(jié)分析。

5 總結(jié)分析

5.1 試驗(yàn)結(jié)果分析

(1)不同配置方式植被恢復(fù)情況分析。各樣地不同植物配置調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表2。從表2中可以看出，植物配置模式2的生長(zhǎng)情況最佳，其次為模式4，其余兩種配置模式長(zhǎng)勢(shì)較差。

表2 各分區(qū)植被調(diào)查結(jié)果

(2)不同配置模式喬灌草生長(zhǎng)情況分析。不同配置模式下植被生長(zhǎng)情況調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表3。通過(guò)對(duì)表3中數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，植物長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)較好的為模式2和模式4，且4種模式的灌木長(zhǎng)勢(shì)均明顯好于喬木和草本。

表3 不同配置模式下植被生長(zhǎng)情況

5.2 結(jié) 論

(1)從對(duì)已選植被的調(diào)查結(jié)果及分析來(lái)看，灌木在礦區(qū)廢棄地的適應(yīng)性要大于喬木和草本。

(2)礦區(qū)棄渣地植被修復(fù)方式為：保護(hù)與利用相結(jié)合，采用喬灌草結(jié)合方式，本文建議植被配置方式選用模式2(杉木+胡枝子+混合草籽)。

6 結(jié) 語(yǔ)

礦區(qū)植被修復(fù)與可持續(xù)景觀設(shè)計(jì)涉及生態(tài)、工程、美學(xué)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等多方面的內(nèi)容，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境、土壤和生態(tài)的綜合修復(fù)，恢復(fù)生物物種的多樣性，防御自然災(zāi)害，重建礦區(qū)良好生態(tài)環(huán)境[4]。新邵縣高家坳金礦棄渣場(chǎng)植被恢復(fù)的試驗(yàn)和應(yīng)用表明，礦產(chǎn)資源的合理開(kāi)發(fā)和生態(tài)環(huán)境的有效保護(hù)，有利于減少水土流失及土地的沙漠化，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

[1] 馬建榮,汪偉剛.喬灌草結(jié)合在邊坡景觀形成中的應(yīng)用及相關(guān)設(shè)計(jì)方法研究[J].交通建設(shè)與管理,2009(9):168-170.

[2] 湯葉芳,左春霞,高國(guó)興.高羊茅、草地早熟禾的習(xí)性及其栽培技術(shù)[J].農(nóng)技服務(wù),2007,24(4):97.

[3] 李德輝,劉穎.礦山邊坡植被恢復(fù)目標(biāo)和方法探討[J].現(xiàn)代園藝,2014(4):153.

[4] 王林,曹珂,車軒,等.礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代礦業(yè),2013(12):170-172.

(責(zé)任編輯 徐素霞)

S157.2

A

1000-0941(2015)10-0018-03

王曙光(1981—)，男，湖南邵陽(yáng)市人，工程師，學(xué)士，主要從事水土保持方面的研究工作。

2015-02-10