曾建新

(福建省大田縣林業(yè)局，福建 大田 366100)

大田縣銀頂格鐵礦廢棄地植被恢復試驗

曾建新

(福建省大田縣林業(yè)局，福建 大田 366100)

為了探索鐵礦廢棄地的植被恢復效果，在大田縣銀頂格鐵礦區(qū)廢棄地開展：多草灌+鄧恩桉、黑麥草+鄧恩桉、類蘆+鄧恩桉、單一樹種鄧恩桉4種植物組合模式進行植被恢復試驗。結果表明：植被蓋度是鐵礦廢棄地實現植被快速恢復的關鍵因子；多草灌+鄧恩桉、黑麥草+鄧恩桉2種植物組合模式，能在當年迅速形成植被，起到保水保土作用，枯草降解起到土壤改良作用，促進林木生長，可以在礦區(qū)植被恢復中推廣應用。在礦區(qū)生(裸)地上單用喬木樹種造林，林分郁閉需要2～3 a時間，在這階段不能遏制水土沖刷。類蘆作為草本在2～3 a內無法形成地表全覆蓋，水土保持作用不明顯。

植物組合模式；鐵礦廢棄地；植被恢復

礦區(qū)在歷史上為工業(yè)文明的發(fā)展做出了巨大貢獻，但礦區(qū)開采活動客觀上也給周邊的生態(tài)環(huán)境和自然景觀造成了巨大破壞。山體滑坡等潛在的地質災害隱患，嚴重影響了礦區(qū)周圍居民的財產和人身安全。因此，礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復與重建，是改善當地居民生活條件的有效途徑，也是我國礦山實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略優(yōu)先關注的問題之一[1]。礦山廢棄地是一種次生裸地，按照生態(tài)演替理論，礦山植被恢復過程是從先鋒植物引入開始，經過一系列演替階段，最終達到中性的頂極群落。在自然狀態(tài)下，生態(tài)自然恢復是比較漫長的自然演替過程，而人工調控植被組成和一些管理措施等，使生態(tài)環(huán)境迅速得以改善，從而加速了生態(tài)恢復的進程[2]。侯曉龍等[3]研究得出喬木+灌木+本地河灘草等3種模式對福建紫金山金銅礦廢棄礦地植被恢復效果較好。大田縣是福建省重要鐵礦區(qū)之一，長期大量露天開采，導致生態(tài)環(huán)境嚴重破壞，嚴重影響礦區(qū)周圍人民生活和交通安全，廢棄礦區(qū)的生態(tài)問題是大田縣長期存在的老大難問題，本試驗試圖通過4種植物組合模式對銀頂格鐵礦廢棄地植被恢復效果進行系統調查分析，尋找較好的組合方案，為鐵礦廢棄地的生態(tài)恢復提供參考。

1 試驗地概況

試驗地設在大田縣均溪鎮(zhèn)、太華鎮(zhèn)和前坪鄉(xiāng)的結合部，位于福建省中部，屬戴云山脈西麓中段山區(qū)，地處東經117°48′38″—117°50′34″、北緯25°50′0″—25°51′28″。屬中亞熱帶季風氣候，兼具大陸性和海洋性氣候特點，氣候溫和，雨量充沛。年均日照時間1723.8 h，年均氣溫15.3～19.6 ℃，年無霜期280～300 d，年均降水量1491.7～1809.6 mm。該礦區(qū)自1958年開采以來，由于提煉技術的不斷提高，礦區(qū)多次反復開采，鐵礦資源接近枯竭。礦山廢棄地主要由鐵礦的礦渣堆集而成，邊坡土層結構松散，含砂石多，極端貧瘠，保水保肥能力差，物理性狀差，透水能力強，穩(wěn)定性差。

2 研究方法

2.1 試驗設計

選擇同一面坡，立地條件基本一致的鐵礦廢棄地，于2012年9—10月進行機械化整理。邊坡采取一系列的工程穩(wěn)固措施，開設排水溝和排洪溝。當年11月底進行不同植物組合對比試驗。選擇的植物種類有：黑麥草(LoliumperenneL)、百喜草(Paspalumnatatu)、多花木蘭(MagnoliamultifloraM.C.Wang et C.L.Min)、類蘆(Neyraudiareynaudiana(Kunth)和鄧恩桉(EucahetusdunniiMaiden)。試驗設4個處理。即：①黑麥草+百喜草+多花木蘭+鄧恩桉(代號：CGM)。試驗當年(2012年)11月先進行百喜草插植，株行距30 cm×30 cm，插穗長10～15 cm，插植時將插穗基部2/3斜插入土，壓實。百喜草插植后進行黑麥草和多花木蘭直播，黑麥草種子播種量為75 kg·hm-2、多花木蘭播種量30 kg·hm-2，黑麥草、多花木蘭種子與鈣鎂磷肥(150 kg·hm-2)、細土(300 kg·hm-2)混勻后進行撒播，并用無紡布進行覆蓋。翌年3月底進行鄧恩桉造林。造林前進行塊狀整地，穴規(guī)格40 cm×40 cm×30 cm，每穴施鈣鎂磷1 kg作為基肥，造林密度2.5 m×2.5 m，鄧恩桉苗木為1年生實生容器苗。造林后每年在植株四周鋤草1次，結合鋤草進行擴穴培土。②黑麥草+鄧恩桉組合(代號：CMH)。黑麥草種子播種量120 kg·hm-2，黑麥草、鄧恩桉種植和管理與CGM處理相同。③類蘆+鄧恩桉組合(代號CML)。類蘆于2013年3月底半年生營養(yǎng)袋苗種植，株行距為60 cm×60 cm，鄧恩桉種植方法與CGM處理相同。④鄧恩桉(代號DMD)。單一種植鄧恩桉，種植方法與CGM處理相同。隨機區(qū)組試驗設計，每小區(qū)面積20 m×30 m，3次重復。

2.2 調查測定方法

2.2.1 植被調查方法 每個樣地設3個10 m×10 m的大樣方，調查喬木的樹高、胸徑，在大樣方的4個角和中央部位各設1個1 m×1 m小樣方調查草本種類、數量、高度、蓋度。因坡面在種植前用機械統一整理，沒有植被分布，不作本底調查。2015年6月對植物恢復情況進行調查。

2.2.2 土層侵蝕度的測定 采用侵蝕溝法[4]。各小區(qū)的上、中、下以品字型分布(各小區(qū)設立樣地的坡位、坡度一致)各設立10 m×10 m的大樣方1個，用皮尺分別橫向拉線，逐一測量皮尺經過的侵蝕溝的條數、寬度、深度和長度，分別于2012年土地整理后種草前和2015年6月進行調查，2次調查結果之差計算坡面單位面積的沖刷面(侵蝕度)和坡面單位面積的流失量(流失強度)。其中：侵蝕度SΔ=aΔ1.bΔ1+…aΔi.bΔi；流失強度VΔ=sΔ1.hΔ1+…sΔi.hΔi；式中：aΔi、bΔi、hΔi分別為沖刷溝的平均長度、寬度、深度。

2.3 數據處理

試驗數據采用Excel 2003和SPSS 17.0軟件進行數據分析[5]。

3 結果與分析

3.1 不同處理對植被蓋度的影響

植被是人工林植物群落結構的重要組成部分，有重要的群落學作用和生態(tài)功能[6]。銀頂格鐵礦廢棄地植被恢復情況見表1。從表1可知：不同處理植被種類組成和恢復程度存在明顯差異。CGM處理蓋度和高度均為最高，CMH處理次之，而CML、DMD處理較差。CGM處理平均蓋度達到98%，分別是CMH、CML、DMD處理的1.4倍、4.5倍、9.8倍。2015年調查植物種類以百喜草、多花木蘭為主，未見黑麥草再生。黑麥草為1年生草本植物。黑麥草可以為土壤細菌提供充足的有機碳，從而促進其新陳代謝。黑麥草根系發(fā)達，淺扎在土壤表層，有固土作用[7]。秋播黑麥草，翌年3—4月生長旺盛，平均高度可達30～40 cm，蓋度最高可達70%～85%，6月后隨著種子成熟，植株倒伏，枯死，平伏地表面，形成較為密集的地表覆蓋層，為其它植物的入侵、萌動和生長提供較好的生長環(huán)境。但本試驗地為鐵礦廢棄地，增肥力較差，加上經營管理粗放，黑麥草抽穗較少，不整齊，種子量少，且種子自行脫粒，散落在貧瘠地表上，再生黑麥草數量極少，隨著時間推移，被其它植物所代替。百喜草和多花木蘭則均為多年生植物。百喜草有粗壯多節(jié)的葡萄莖，耐旱性強、耐瘠薄并耐踐踏，耐蔭性中等；多花木蘭為豆科半灌木，具有固氮能力，抗逆性較強，抗旱耐瘠薄，對土壤要求不嚴。黑喜草和多花木蘭有較強的競爭力，故形成以百喜草和多花木蘭為主的植被類型，但第3年黑麥草已無再生。CMH處理由于黑麥草在翌年6月植株枯死倒伏在地表面，形成密集的覆蓋層，為野艾蒿(ArtemisialavandulaefoliaDC)、白茅(ImperatacylindricaBeauv.var.major(Nees)C.E.Hubb.)入侵提供條件，故形成了野艾蒿、白茅地表植被。CML、DMD處理地表裸露，常年雨水沖刷，水土流失嚴重。CML處理只有類蘆，DMD處理只有稀少的白茅分布。

表1 銀頂格鐵礦廢棄地植被恢復情況

通過方差分析表明：不同處理植被蓋度間存在極顯著差異(P<0.01)。多重比較結果表明(表2)CGM處理與CML、DMD處理蓋度間存在極顯著差異，CGM處理與CMH處理蓋度間存在顯著差異；CMH處理與CML、DMD處理蓋度間存在極顯著差異，CML處理與DMD處理蓋度間存在極顯著差異。表明鐵礦廢棄地采取CGM處理植被恢復最好，即黑麥草+百喜草+多花木蘭+鄧恩桉，喬灌草多種類組合是鐵礦廢棄地植被恢復較好的經營模式，值得指出的是在鐵礦廢棄地種植草本植被和插播種苗后用無紡布覆蓋是重要且必要的技術措施，可以在植被生態(tài)修復中進一步推廣應用。

表2 不同處理植被恢復多重比較

3.2 不同處理對鄧恩桉高、徑生長的影響

林木是人工林植被結構的主體。林木高、徑生長好壞與生態(tài)環(huán)境恢復程度和生態(tài)功能高低密切相關。從表1可知，鄧恩桉平均樹高生長從高到低依次為：CGM>CMH>CML>DMD處理，平均胸徑生長從大到小依次為：CMH>CGM>CML>DMD處理。經方差分析：不同處理鄧恩桉平均樹高間差異不顯著(P>0.05)，平均高生長最好為CGM處理，分別比CMH、CML、DMD增加9.8%、18.4%、15.4%。不同處理鄧恩桉平均胸徑間有極顯著差異(P<0.01)，進一步多重比較結果(表2)表明CGM與DMD處理胸徑間存在顯著差異，其它處理胸徑間無顯著差異，鄧恩桉胸徑生長最好為CMH處理，分別比CGM、CML、DMD處理增加9.5%、31.4%、35.3%。說明地表植被蓋度少，造成嚴重水土流失，林地保肥保水能力差，林木生長差。當然地表植被蓋度過高，造成草灌植物與林木爭肥，生長量也會受到影響。

3.3 不同處理對地表侵蝕的影響

植被恢復是減少水土流失的重要生物措施。不同處理土壤侵蝕情況見表3。

表3 不同處理地表侵蝕情況

由表3可知，不同處理土壤侵蝕存在差異。CGM、CMH處理的沖刷溝的條數、侵蝕度和流失強度明顯低于CML、DMD處理，其排列順序均為：CGM

4 小結

試驗結果表明：采用草本、灌木鋪底，同時營造喬木的治理方式可以加快鐵礦廢棄地的植被恢復速度。通過3 a的試驗，多草灌+鄧恩桉和黑麥草+鄧恩桉2種模式能迅速恢復銀頂格鐵礦廢棄地的植被，鐵礦廢棄地的水土流失控制在較低水平，可以在鐵礦區(qū)廢棄地中推廣應用。在礦山廢棄地特別是生(裸)地如果單用喬木來治理，在喬木未郁閉之前起不到截留雨水、防止水土沖刷作用。類蘆+鄧恩桉模式，其中類蘆是用埋莖種植，前3 a無法形成地面全覆蓋，同樣起不到防止水土沖刷作用；同時，與林木爭水爭肥，不利林木的生長，如先治理后挖除必然造成二次水土流失。應用草本、灌木鋪底，同時營造喬木的治理方式，還必須選擇速生樹種或大苗進行造林，才能盡快長出草灌層，而不被壓制。本試驗選擇的草種、灌木、樹種數量較少，測定時間較短，其結果有一定的局限性。

[1]鄧聚龍.灰理論基礎[M].武漢：華中科技大學出版社，2002.

[2]孟猛，宗美娟.礦山生態(tài)恢復原理與技術[J].中國礦業(yè)，2010，19(6)：60-62.

[3]侯曉龍，莊凱，劉愛琴，等.福建省紫金山金銅礦廢棄地不同植被配置模式的恢復效果分析[J].水土保持通報，2012，32(6)：147-151.

[4]章家恩.生態(tài)學常用實驗研究方法與技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007：54，90.

[5]鄧振偉，于萍，陳玲.SPSS軟件在正交試驗設計結果分析中的應用[J].電腦學習，2009，(5)：15-17.

[6]盛煒彤.杉木人工林的地力衰退及防治技術.人工林地力衰退研究[M].北京，中國科學技術出版社，1992.

[7]魏遠，顧紅波，薛亮，等.礦山廢棄地土地復墾與生態(tài)恢復研究進展[J].中國水土保持科學，2012，10(2)：107-114.

Effect of Vegetation Restoration Testing on Wastelands of Yindingge Iron Mine of Datian County

ZENG Jian-xin

(FujiandetainCountyForestryBureauFujian，Datian366100，Fujian，China)

In order to explore iron ore waste to the effect of vegetation restoration，in Datian County silver top grid iron mine wasteland development：Grass shrub+Eucalyptusdunnii，ryegrass+EucalyptusdunniiandNeyraudia+Eucalyptusdunniiand single species ofEucalyptusdunniifour plants combined mode of vegetation recovery test.The results showed that the vegetation coverage is the iron ore waste to achieve fast recovery of vegetation in the key factor；grass shrub+Eucalyptusdunnii，ryegrass+Eucalyptusdunniitwo plant combination mode，in the year of rapid formation of vegetation and to soil and water conservation function and Bacillus subtilis degradation to the soil improvement effect，promote the growth of trees can be popularized and applied in the restoration of vegetation in the mining area.In the mining area (naked) on the ground with a single tree species for afforestation，forest canopy closure need 2 to 3 years of time in this stage can′t curb soil erosion.As a kind of herb，the inner surface could not be formed in 2～3 years，and the effect of soil and water conservation was not obvious.

plant combination pattern；iron mine waste land；vegetation restoration；experiment

2015-08-16；

2015-09-22

福建省科技計劃(區(qū)域發(fā)展)項目(露天開采鐵礦廢棄區(qū)植被恢復關鍵技術研究，2015Y3003)

曾建新(1962—)，男，福建莆田人，福建省大田縣林業(yè)局高級工程師，從事森林資源培育工作。E-mail：zjxdt@163.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.01.011

S718.57

A

1002-7351(2016)01-0053-04