李 歡

(遼寧省生態(tài)實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)是對(duì)環(huán)境破壞嚴(yán)重的人類活動(dòng)之一，礦業(yè)開(kāi)采過(guò)程中的矸石山、尾礦庫(kù)、露天采場(chǎng)、排土場(chǎng)、采空區(qū)及因有害金屬污染而失去經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值的土地，其生態(tài)系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生了急劇退化。作為一種極度退化的生態(tài)系統(tǒng)，破壞地上原有生態(tài)系統(tǒng)的植被因生態(tài)環(huán)境的劇變而退化與消失，水土流失十分嚴(yán)重，對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境有著極大的負(fù)作用，嚴(yán)重影響著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展，因此礦業(yè)破壞地的研究長(zhǎng)期以來(lái)一直是恢復(fù)生態(tài)學(xué)的研究重點(diǎn)[1-3]。解決礦業(yè)破壞地的問(wèn)題迫在眉睫，礦山破壞的植被自然恢復(fù)慢，應(yīng)采取人工措施，加快步伐，以改善礦業(yè)破壞地的生態(tài)環(huán)境[4]。礦業(yè)破壞地的復(fù)墾與生態(tài)重建是我國(guó)當(dāng)前生態(tài)環(huán)境保護(hù)所面臨的緊迫任務(wù)，也是我國(guó)礦業(yè)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略優(yōu)先關(guān)注的問(wèn)題之一[2-4]。因此，本研究以朝陽(yáng)市礦山破損山體為研究對(duì)象，通過(guò)采用整體客土、穴狀客土以及掛網(wǎng)客土噴播3種恢復(fù)模式，對(duì)其治理效果進(jìn)行了研究，以期為礦山破損山體恢復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

研究區(qū)域?yàn)檫|寧省朝陽(yáng)市，由西北向東南逐漸傾斜，海拔高度在400～1 200 m[5]。植被稀少，久經(jīng)沖刷切割，溝壑縱橫，地形支離破碎，是以山地丘陵為主的地貌類型[5]。土壤類型是褐土、棕壤[5]。該區(qū)位于華北植物區(qū)系的北緣，油松是本區(qū)的代表樹(shù)種，與蒙古櫟、遼東櫟等組成該區(qū)的地帶性植被[6]。氣候類型屬遼西山地丘陵暖溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年均降水量500 mm左右[5-6]。春秋兩季干旱少雨，夏季炎熱，雨水集中，6-8月份降水量占全年降水量的68%～74%，冬季寒冷，降水稀少[6]。年均氣溫10 ℃左右，冬季平均氣溫在-11.2～6.1 ℃，夏季平均氣溫在21～24.3 ℃[5]。年平均日照時(shí)數(shù)2 850～2 950 h。無(wú)霜期為142～190 d[6]。

3個(gè)試驗(yàn)地均在2015年治理完成。試驗(yàn)地1設(shè)在凌源市紅山街道廟東村牛圈子溝東坡鐵礦坑，面積2.95 hm2，其特點(diǎn)是巖石堅(jiān)硬、裸露，陡峭斜坡、坡度70°以上，需爆破等措施降坡；采用的治理模式為整體客土。試驗(yàn)地2位于凌源市萬(wàn)元店鎮(zhèn)大杖子村牛圈子溝鐵礦，面積4.67 hm2，其特點(diǎn)是地勢(shì)比較平緩，有少量的土；采用的治理模式為穴狀客土。試驗(yàn)地3位于喀左縣草場(chǎng)鄉(xiāng)夠門村鐵礦坑，面積1.6 hm2，其特點(diǎn)為臺(tái)階式陡峭斜坡，降坡難度大，爆破等方式后仍有陡坡；采取的治理模式為掛網(wǎng)客土噴播。

1.2 治理措施

試驗(yàn)地1通過(guò)降坡后碎石回填，機(jī)械整平形成階梯型梯田，整體客土0.5 m，機(jī)械整地，規(guī)格0.8 m×0.8 m×0.5 m。樹(shù)種選擇油松、山杏、側(cè)柏、沙棘、火炬樹(shù)以及地錦。栽植方式：平臺(tái)上油松、側(cè)柏分別與沙棘、山杏行間混交，坡面上沙棘、地錦混交，作業(yè)道邊栽植火炬樹(shù)。苗木規(guī)格：1級(jí)苗木。油松3年生營(yíng)養(yǎng)杯苗，山杏2年生苗，側(cè)柏3年生營(yíng)養(yǎng)杯苗，沙棘2年生扦插苗，火炬樹(shù)5年生大苗，地錦2年生苗。

試驗(yàn)地2通過(guò)將碎石、尾礦砂等廢棄物整平后，機(jī)械挖種植穴，規(guī)格不小于1 m3，穴底鋪膜防止失水、表面覆膜保水保墑?？屯练绞剑赫胶蟮貏?shì)比較平緩，加之還有少量的土，故采用穴狀客土方式，種植穴內(nèi)全部客土(種植穴≥0.5 m3)，穴間客土厚度≥0.2 m。樹(shù)種選擇：平臺(tái)植側(cè)柏、火炬樹(shù)苗，緩斜坡植沙棘苗。苗木規(guī)格：1級(jí)苗木。側(cè)柏3年生營(yíng)養(yǎng)杯苗，火炬樹(shù)5年生大苗，沙棘2年生扦插苗。

試驗(yàn)地3采用掛網(wǎng)客土噴播式進(jìn)行植被恢復(fù)[7]?？屯练绞剑浩脚_(tái)整體客土，厚度≥0.4 m，斜坡采用噴播、植苗相結(jié)合，緩斜坡整體客土，厚度≥0.3 m，陡坡掛網(wǎng)噴泥漿，厚度≥0.15 m，噴播種子與泥漿混合，泥漿中含生物膠，提高泥漿粘度[7]。樹(shù)種選擇側(cè)柏、火炬樹(shù)、紫穗槐；噴播種子選擇紫穗槐、刺槐、榆樹(shù)和草籽。苗木規(guī)格：1級(jí)苗。側(cè)柏3年生營(yíng)養(yǎng)杯苗，火炬樹(shù)5年生大苗，紫穗槐地徑0.6 cm以上。掛網(wǎng)措施：2 mm的鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)格規(guī)格6 cm×6 cm，固定立樁和鐵絲網(wǎng)，緊貼坡面。為了更好地達(dá)到預(yù)期植被恢復(fù)效果，噴播區(qū)域外造林結(jié)束后667 m2播撒草籽1 kg。

1.3 研究方法

通過(guò)采用客土模式進(jìn)行礦山生態(tài)植被恢復(fù)，治理完成后，于2018年9月至2019年10月進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)查，每塊試驗(yàn)地隨機(jī)選取10塊標(biāo)準(zhǔn)地，標(biāo)準(zhǔn)地面積為667 m2。調(diào)查內(nèi)容包括樹(shù)木保存率、生長(zhǎng)狀況及植物多樣性(樹(shù)種多樣性、草本蓋度等)等[7]。草本蓋度在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)沿對(duì)角線每隔2 m設(shè)置1個(gè)0.5 m×0.5 m樣方，調(diào)查每個(gè)樣方的草本蓋度，調(diào)查后取平均值[8]。

樹(shù)種多樣性采用Shannon-Wiener指數(shù)H比較治理前后變化[3]。Shannon-Wiener指數(shù)：

式中：r為樹(shù)種數(shù)目；Pi為某樹(shù)種的個(gè)體數(shù)占群落中總個(gè)體數(shù)的比例。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016和DPS v7.55對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 整體客土方式

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)地采用整體客土方式治理效果表明(表1)，栽植樹(shù)種保存率沙棘>油松>側(cè)柏>山杏>地錦>火炬樹(shù)，沙棘最優(yōu)，其次為油松、側(cè)柏、山杏、地錦，火炬樹(shù)保存率最低。6種樹(shù)種栽植4年后生長(zhǎng)良好，沙棘平均樹(shù)高1.8 m，平均地徑2.6 cm，平均冠幅1.5 m；油松平均樹(shù)高1.7 m，平均地徑5.1 cm；平均冠幅1.7 m；側(cè)柏平均樹(shù)高2.5 m，平均地徑5.1 cm，平均冠幅1.3 m；山杏平均樹(shù)高1.4 m，平均地徑2.2 cm，平均冠幅0.8 m；地錦平均長(zhǎng)度3.1 m。

表1 樹(shù)種生長(zhǎng)情況

治理前由于破壞嚴(yán)重，自然條件惡劣，樹(shù)種多樣性和草本蓋度均為0，通過(guò)整體客土治理措施后，效果顯著，加之圍欄封育，蒿類、鬼針草、禾本科草類均能自然生長(zhǎng)且長(zhǎng)勢(shì)迅速，群落樹(shù)種多樣性和天然生長(zhǎng)的草本蓋度分別為1.82、95%。

2.2 穴狀客土方式

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)地穴狀客土方式效果分析得出(表2)，栽植樹(shù)種保存率側(cè)柏>沙棘>火炬樹(shù)，側(cè)柏、沙棘保存率均在90%以上，火炬樹(shù)保存率較低。側(cè)柏平均樹(shù)高1.6 m，平均地徑2.6 cm，冠幅0.8 m；沙棘平均樹(shù)高2.5 m，平均地徑4.1 cm，平均冠幅2.1 m；火炬樹(shù)平均樹(shù)高2.6 m，平均地徑4.9 cm，平均冠幅1.6 m。沙棘不僅可以改善坡面立地條件，有效地防止水土流失，同時(shí)可以采收沙棘果實(shí)，也可作為非豆科固氮樹(shù)種，對(duì)增加肥力有顯著效果。

表2 樹(shù)種生長(zhǎng)情況

治理前樹(shù)種無(wú)法生長(zhǎng)，僅平緩且有少量土的區(qū)域，有少量草本植物分布；治理后群落樹(shù)種多樣性和草本蓋度明顯增加，分別為1.03、55%。

2.3 掛網(wǎng)客土噴播方式

由表3可知，栽植樹(shù)種保存率側(cè)柏最高，火炬樹(shù)次之，紫穗槐最低。側(cè)柏平均樹(shù)高1.5 m，平均胸徑2.6 cm，平均冠幅0.6 m；火炬樹(shù)平均樹(shù)高2.2 m，平均地徑3.2 cm，冠幅0.8 m；紫穗槐平均樹(shù)高1.3 m。

表3 植苗樹(shù)種生長(zhǎng)情況

播種樹(shù)種刺槐平均樹(shù)高2.9 m，平均胸徑3.1 cm，平均冠幅1.0 m；榆樹(shù)平均樹(shù)高2.1 m，平均胸徑2.1 cm，平均冠幅0.6 m；紫穗槐平均樹(shù)高1.1 m，每年都進(jìn)行平茬。

由表4可知，治理前由于破壞嚴(yán)重，樹(shù)種無(wú)法生長(zhǎng)，僅平緩且有少量土的區(qū)域有少量草本植物分布；治理后樹(shù)種多樣性和草本蓋度顯著增加，平均值分別為1.20和83.67%。

表4 樹(shù)種多樣性和草本蓋度對(duì)比情況

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)地整體客土方式效果分析得出，各樹(shù)種保存率達(dá)到72%以上，且長(zhǎng)勢(shì)良好；樹(shù)種多樣性和草本蓋度顯著增加，分別達(dá)到1.82和95%，為更好地保持水土，營(yíng)建良好的生態(tài)環(huán)境提供了有利的保障。

穴狀客土方式可有效提高造林成活率和保存率，各樹(shù)種保存率達(dá)到73%以上，且長(zhǎng)勢(shì)良好；同時(shí)治理后樹(shù)種多樣性和草本蓋度顯著增加，分別達(dá)到1.03、55%。

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)地掛網(wǎng)客土噴播方式效果分析得出，植苗樹(shù)種和播種樹(shù)種3年后生長(zhǎng)情況良好，生長(zhǎng)量均顯著增加，特別是播種樹(shù)種(刺槐、榆樹(shù))生長(zhǎng)迅速，長(zhǎng)勢(shì)良好，各樹(shù)種保存率達(dá)到77%以上。治理后樹(shù)種多樣性、草本蓋度顯著增加，樹(shù)種多樣性和草本蓋度平均值分別為1.20和83.67%；蒿類、胡枝子、鬼針草、禾本科草類均生長(zhǎng)良好，繁衍迅速。

綜上所述，3種客土方式均達(dá)到了礦山破損山體治理的效果。整體客土方式優(yōu)于其它2種方式。但對(duì)于破損山體邊坡坡度非常大，降坡困難等情況，推薦使用掛網(wǎng)客土噴播方式；地勢(shì)比較平緩，有少量土的破損山體推薦使用穴狀客土方式。