江西財(cái)經(jīng)大學(xué)藝術(shù)學(xué)院　曾晨園

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江西省龍南縣稀土尾礦區(qū)耐性植物的調(diào)查及篩選

江西財(cái)經(jīng)大學(xué)藝術(shù)學(xué)院曾晨園

摘要：江西省龍南縣黃沙鄉(xiāng)稀土礦區(qū)由于長(zhǎng)期的開(kāi)采導(dǎo)致植被破壞、土壤沙化、保水性差、含菌量極低，且不同程度地存在偏酸和重金屬毒害現(xiàn)象，植物難以適應(yīng)生長(zhǎng)并形成相對(duì)穩(wěn)定的群落。為探尋植物修復(fù)稀土尾礦的可行性，本研究選擇正在開(kāi)采礦區(qū)、廢棄礦區(qū)和稀土尾礦治理區(qū)進(jìn)行植物種類(lèi)調(diào)查，調(diào)查植物共18種，主要植物種類(lèi)以狗牙根、百喜草、芒草、巴茅、芒基、桉樹(shù)、松樹(shù)為主，優(yōu)勢(shì)物種為禾本科植物。禾本科植物生長(zhǎng)迅速，種群密度高，覆蓋率能力強(qiáng)，對(duì)土壤中的強(qiáng)酸、重金屬、高鹽、高濃度稀土元素有較強(qiáng)的抗脅迫能力，因此可作為稀土尾礦區(qū)修復(fù)的先鋒植物恢復(fù)物種。

關(guān)鍵詞：稀土尾礦；優(yōu)勢(shì)物種；植被重建

江西龍南縣稀土礦資源豐富，近年來(lái)非法過(guò)度濫采，使礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益突出，在稀土采礦過(guò)程中，地表土壤和植被被剝離，土壤遭到強(qiáng)酸的嚴(yán)重洗淋，使得土壤中養(yǎng)分顯著降低，一些植被難以長(zhǎng)期適應(yīng)強(qiáng)酸和低養(yǎng)分的土壤環(huán)境。土壤中稀土元素的積累也導(dǎo)致土壤肥力下降、土壤沙化、生態(tài)系統(tǒng)脆弱，稀土采礦跡地的植被重建與恢復(fù)顯得尤為重要。耐性植物的篩選調(diào)查是進(jìn)行稀土礦污染治理和植被恢復(fù)重建至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，也是本文研究的重點(diǎn)。

1　材料與方法

2015年夏季，筆者所在的課題組成員根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)地貌與植被分布等實(shí)際情況，在對(duì)龍南縣稀土尾礦全面踏查的基礎(chǔ)上，選擇龍南縣黃沙鄉(xiāng)尾礦區(qū)為研究對(duì)象。對(duì)稀土礦區(qū)和尾礦區(qū)的植被進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。調(diào)查共選取12個(gè)生長(zhǎng)茂盛的植物群落，采集18種數(shù)量較多且生命旺盛的植物為本文的研究對(duì)象。以期通過(guò)對(duì)稀土尾礦區(qū)現(xiàn)存的植物群落中的耐性植物調(diào)查與分析，為解決龍南稀土尾礦區(qū)的植被篩選與重建問(wèn)題，探尋經(jīng)濟(jì)合理、可操作性強(qiáng)的耐性植物種類(lèi)。

1.1研究區(qū)概況

贛州市稀土開(kāi)采污染遍布18個(gè)縣，涉及廢棄稀土礦山300多個(gè)，遺留尾礦（廢渣）1.91億噸，被破壞山林面積為97.34km2；龍南縣、定南縣、全南縣為贛州公認(rèn)的3大稀土產(chǎn)區(qū)，其中龍南縣稀土開(kāi)采破壞山林面積達(dá)17.77km2；，占全縣毀林面積的20%。黃沙鄉(xiāng)地處龍南縣境東南部，黃沙鄉(xiāng)稀土礦區(qū)調(diào)查樣地位于24°51'13″N—24°51'14″N，114°45'59″E—114°46'42″E，地貌為低山丘陵。黃沙鄉(xiāng)稀土礦區(qū)開(kāi)發(fā)前，植被覆蓋率可達(dá)40%～70%，主要為松杉及灌木。礦山開(kāi)采后，土廢棄表土與植被剝離、采礦場(chǎng)地土壤多呈酸性，不利于植物的生長(zhǎng)。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明，采礦場(chǎng)地基本無(wú)植被覆蓋。

1.2植物種類(lèi)調(diào)查

植物種類(lèi)調(diào)查主要選取在有植物生長(zhǎng)或生長(zhǎng)良好的正開(kāi)采礦區(qū)、廢棄尾礦區(qū)及尾礦治理區(qū)進(jìn)行。采取方格網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)采樣方法，在植物分布區(qū)內(nèi)設(shè)置12個(gè)2 m×2m的樣方，記錄樣方的植物群落結(jié)構(gòu)和物種多樣性特點(diǎn)，目測(cè)估計(jì)植物的多度并分級(jí)。采樣的區(qū)域物種數(shù)由多到少依次為：正開(kāi)采礦區(qū)（15種）＞廢棄尾礦區(qū)（11種）＞尾礦治理區(qū)（4種）。

2　結(jié)果與分析

2.1稀土礦區(qū)周邊植物種類(lèi)調(diào)查

本研究調(diào)查的采樣點(diǎn)為稀土采礦跡地，選取正在開(kāi)采的稀土礦區(qū)、經(jīng)過(guò)開(kāi)采而未進(jìn)行植被修復(fù)和已采取植物種植修復(fù)措施進(jìn)行了治理的礦區(qū)作為對(duì)照分析，調(diào)查發(fā)現(xiàn)尾礦區(qū)境內(nèi)植物共18種，分18屬11科，同時(shí)進(jìn)行了植物種類(lèi)組成、多樣性及優(yōu)勢(shì)度調(diào)查，植物詳見(jiàn)表1。

表1　稀土尾礦區(qū)植物種類(lèi)

通過(guò)對(duì)黃沙鄉(xiāng)稀土尾礦區(qū)生長(zhǎng)植物調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在尾礦區(qū)生長(zhǎng)旺盛且分布較為廣泛的植物，主要有禾本科植物6種，百合科植物1種，桃金娘科3種，松科1種，生長(zhǎng)勢(shì)較好的植物均為喬木及雜草。龍南稀土礦區(qū)的優(yōu)勢(shì)物種以禾本科植物為主，禾本科植物相對(duì)于原生地其他植物種類(lèi)有較強(qiáng)的傳播繁殖能力、抗脅迫能力及適應(yīng)能力，且在龍南縣稀土尾礦區(qū)所設(shè)的12個(gè)取樣點(diǎn)中均有生長(zhǎng)，說(shuō)明他們對(duì)稀土尾礦的植物有較好的耐性。芒草、百喜草、巴茅、狗牙根等也均為酸性土壤指示植物，表明這些植物可以適應(yīng)尾礦區(qū)的強(qiáng)酸性土壤。

由于禾本科植物具有優(yōu)良栽培性狀、較強(qiáng)的適應(yīng)能力、繁殖能力強(qiáng)、生長(zhǎng)速度快、能有效提高尾礦區(qū)生物量和植物覆蓋度等優(yōu)勢(shì)，在尾礦區(qū)的修復(fù)實(shí)踐中易于栽培管理，因此禾本科植物可以作為植物修復(fù)和植被重建較理想的植物資源。黃沙稀土尾礦區(qū)內(nèi)種植的百喜草及狗牙根等植物根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)速度快，可在短時(shí)間內(nèi)增加植物覆蓋度及植物群落的穩(wěn)定性，所以禾本科雜草可作為礦區(qū)修復(fù)先鋒植物使用。

2.2植物種類(lèi)組成及群落特征

2.2.1植物多樣性差

龍南縣稀土尾礦的不合理開(kāi)采，礦山表層原生植被和土壤被剝離，原始土壤表層全部被損毀，水土流失嚴(yán)重，導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境與土壤理化性質(zhì)遭到嚴(yán)重破壞。尾礦區(qū)內(nèi)無(wú)序堆放的尾礦渣也未做相應(yīng)的無(wú)害處理，使堆積地的土壤條件惡劣。當(dāng)?shù)氐脑参锊粌H無(wú)法從環(huán)境中攝取生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)，還受到不同程度強(qiáng)酸脅迫、干旱脅迫及重金屬脅迫，植被難以長(zhǎng)期適應(yīng)多重脅迫的生存環(huán)境，植物生境遭受破壞，植物無(wú)法適應(yīng)生長(zhǎng)，種類(lèi)急劇減少，最終導(dǎo)致尾礦區(qū)多樣性指數(shù)、物種豐富度不斷降低。

2.2.2植物種群密度及群落特征

在生態(tài)學(xué)上，種群是在一定區(qū)域內(nèi)，具有極其相似形態(tài)特征和生理特征的物種的集合體［1］。在尾礦區(qū)，采礦過(guò)程中的尾礦和廢水堆積所導(dǎo)致的礦場(chǎng)土壤酸化、高鹽、重金屬毒害，使植物難以適應(yīng)生長(zhǎng)并形成相對(duì)未定的群落。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在廢棄稀土礦區(qū)除了少量的蕨類(lèi)植物與禾本科植物外沒(méi)有其他植物生長(zhǎng)，植物種群密度低，物種單一，屬于裸地；修復(fù)礦區(qū)采用喬木與草本植物混植的方式進(jìn)行稀土采礦跡地的植被恢復(fù)與重建，礦區(qū)內(nèi)桉樹(shù)與三種禾本科草本植物生長(zhǎng)良好，種群密度高，物種單一，植被覆蓋的面積大；正開(kāi)采礦區(qū)植物主要以馬尾松、次生灌木、禾本科草本植物為主，種群密度，植物豐富度均高于前面兩者，但由于受開(kāi)采活動(dòng)的影響，植物的豐富度與覆蓋面積均處不斷下降趨勢(shì)。

3　結(jié)論

耐性植物的開(kāi)發(fā)和利用是對(duì)稀土尾礦區(qū)進(jìn)行植被修復(fù)重點(diǎn)之一。本文以江西省龍南縣黃沙鄉(xiāng)稀土尾礦區(qū)作為調(diào)查區(qū)域，選取礦區(qū)優(yōu)勢(shì)物種為研究對(duì)象，研究稀土尾礦區(qū)的植被種類(lèi)和群落結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，以期篩選出具有較強(qiáng)抗逆性或是超富集潛力的植物，為龍南縣稀土尾礦區(qū)的污染治理和植被恢復(fù)重建提供參考物種和理論基礎(chǔ)。

耐性植物種類(lèi)的篩選是解決稀土尾礦區(qū)重金屬污染和植被恢復(fù)重建至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。李小飛調(diào)查發(fā)現(xiàn)芒萁作為稀土元素的超富集植物，地上部生長(zhǎng)旺盛，葉片能吸收并沉淀稀土元素，同時(shí)地下部可以將土壤中稀土元素固定在根部，明顯減少土壤中稀土元素含量及重金屬污染，快速修復(fù)污染嚴(yán)重的土壤，增加植物的覆蓋度［2］。郭曉敏等以江西省贛縣稀土尾礦區(qū)桉樹(shù)人工林為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)桉樹(shù)在稀土尾礦區(qū)種植后，生長(zhǎng)勢(shì)良好，具有較高的生物量，可營(yíng)造林下小生境，能有效改善土壤酸性，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量［4］。李德龍?jiān)趯?duì)龍南縣稀土尾礦治理中發(fā)現(xiàn)百喜草種植方法簡(jiǎn)單、管理粗放、對(duì)生境要求低、極耐瘠薄、抗逆性強(qiáng)、生物量大，粗壯的匍匐莖、密集而牢固的根系可不斷吸收深層水分及重金屬元素，并將其轉(zhuǎn)移到砂土上層對(duì)稀土尾礦砂有良好的改善作用［5］。本調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，稀土尾礦區(qū)桉樹(shù)、狗牙根、百喜草、芒萁、芒草均可大量生長(zhǎng)，且地上部生長(zhǎng)旺盛，覆蓋率高，對(duì)土壤中的酸性條件脅迫、重金屬脅迫、高鹽脅迫、干旱脅迫有較強(qiáng)耐性，可作為稀土尾礦區(qū)植被恢復(fù)的先鋒植物，營(yíng)造較好的礦區(qū)復(fù)綠和生態(tài)重建效果，最終實(shí)現(xiàn)稀土礦區(qū)植被恢復(fù)，改善生態(tài)環(huán)境的效果。由于當(dāng)?shù)芈浜蟮南⊥敛傻V作業(yè)方式，長(zhǎng)期殘留在土壤中的酸性物質(zhì)與重金屬離子污染是否會(huì)對(duì)植被生長(zhǎng)和土壤恢復(fù)產(chǎn)生影響以及植物間稀土元素及金屬離子的遷移、轉(zhuǎn)化和富集的規(guī)律尚不明確。因此，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)稀土采礦地土壤中污染特性、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)、超富集植物耐性機(jī)理的研究。

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作者簡(jiǎn)介：曾晨園，1992年出生，女，江西贛州人，江西財(cái)經(jīng)大學(xué)藝術(shù)學(xué)院園林系，碩士，研究方向?yàn)槎箍颇颈局参飳?duì)重金屬富集及植物修復(fù)。

基金項(xiàng)目：江西省研究生創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目（201510421103）及江西財(cái)經(jīng)大學(xué)研究生院資助。