劉占軍 袁麗麗 娜荷芽 哈斯朝格圖 楊玉萍

1.內(nèi)蒙古賀蘭山國家級自然保護區(qū)管理局 2.內(nèi)蒙古阿拉善左旗銀根蘇木黨群服務(wù)中心

礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)是生態(tài)恢復(fù)學(xué)研究的一項重要內(nèi)容，其目的是利用生態(tài)修復(fù)相關(guān)理論和技術(shù)體系，將因采礦活動破壞的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到接近于礦山開采前的自然狀態(tài)，或重建成符合人類某種有益用途的狀態(tài)，抑或恢復(fù)成與其周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的狀態(tài)。所有生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建都是以植被恢復(fù)為前提，因此植被恢復(fù)研究是礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的重要內(nèi)容。本研究以內(nèi)蒙古賀蘭山國家級自然保護區(qū)（以下簡稱“保護區(qū)”）內(nèi)阿拉善盟豐源煤炭有限責(zé)任公司三礦、五礦環(huán)境治理區(qū)為研究對象，在對礦區(qū)植被恢復(fù)情況開展連續(xù)調(diào)查的基礎(chǔ)上，深入分析了礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)后植被的物種構(gòu)成、植物群落模式及修復(fù)效果，并對其植被生態(tài)修復(fù)和長期管護提出了幾點建議，為治理區(qū)近原自然改造提供理論依據(jù)和參考。

一、研究區(qū)概況

1.地理位置和立地條件

保護區(qū)北部礦山廢棄地面積達1 萬畝，治理區(qū)域主要位于保護區(qū)的實驗區(qū)。礦山廢棄地土壤保水保肥性差，有效土層厚度不足1 厘米，部分區(qū)域土壤被污染，不利于植物生長。排土場是堆放剝采廢石的場地，大部分區(qū)域地表以大小不一的碎石為主，缺少土壤成分，形成了坡度較大的碎石坡面。開采區(qū)廢棄地是以開采后的裸巖和風(fēng)化物為主形成的坡面，沒有土層。

2.氣候降水特征

賀蘭山地處內(nèi)陸，屬典型的大陸性氣候，干旱少雨，風(fēng)大沙多，日照充足，蒸發(fā)強烈，冬寒長、春暖慢、秋涼早，無霜期變幅較大。氣候有明顯的垂直梯度分布規(guī)律，海拔每升高100 米，降水增加9.28 毫米、溫度下降0.62℃。年平均氣溫7.5℃，≥10℃有效積溫2993℃，年降水量200 毫米左右，年蒸發(fā)量2100 ～2337 毫米，無霜期100 ～130 天，積雪厚度50 ～100 毫米。

3.礦區(qū)環(huán)境治理基本情況

2017—2019 年，先后實施礦區(qū)環(huán)境綜合整治和精準(zhǔn)治理，按照從實際出發(fā)、因地制宜、合理規(guī)劃的原則，依據(jù)各治理區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀，積極采取一系列生態(tài)修復(fù)措施，改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，力爭恢復(fù)其潛在生態(tài)功能。對滅火工程遺留的剝挖坑底部回填平整，覆土修復(fù)排渣場邊坡，最終使剝挖坑和排渣場坡面角度符合要求，形成穩(wěn)定邊坡，杜絕可能發(fā)生的坍塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。渣臺要分臺階墊坡、整形，利用挖掘機對剝挖坑底低洼處進行回填、墊坡，而后對底板坡面自上而下進行分臺階降坡，臺階高度10 ～12 米，并與周邊地形地貌相協(xié)調(diào)。設(shè)計覆土厚度為20 厘米。采取的治理工程措施主要為分臺階墊坡、整形、回填、平整、覆土、飛機撒播草籽。2017—2018 年，對保護區(qū)渣臺和露天礦采取土地整治措施，治理總面積13202.58 畝，其中阿拉善盟豐源煤炭有限責(zé)任公司三礦、五礦分別為1955.66 畝、458.77 畝。

4.植被修復(fù)基本情況

賀蘭山礦區(qū)2017 年飛播種草生態(tài)修復(fù)項目共涉及15 個地塊，飛播面積4728 畝；2018 年進行復(fù)播，同時新增飛播種草3272 畝（共3 個地塊）。根據(jù)飛播的目的、播區(qū)條件以及種源供應(yīng)條件，遵循適地、適樹、適播的原則，選擇披堿草、冰草、芨芨草等抗風(fēng)蝕、耐沙埋、自然繁殖力強、根系發(fā)達、固沙效果好的多年生草種進行飛播。飛播工程完成后，播區(qū)8000 畝土地得到有效治理。

2017—2019 年，在飛播的基礎(chǔ)上采取人工補播草種的措施，對礦區(qū)植被進行恢復(fù)，撒播草籽有中亞紫菀木、二色補血草、天仙子、披堿草、冰草、檸條錦雞兒。撒播面積約1000 畝。

二、監(jiān)測方法

在具代表性的典型地段設(shè)置長期固定監(jiān)測樣地作為礦區(qū)植被恢復(fù)監(jiān)測樣地。在研究區(qū)共設(shè)置6 個監(jiān)測樣地，主要監(jiān)測具有代表性的植被群落及其在自然恢復(fù)下的狀態(tài)變化。同時記錄經(jīng)緯度、海拔、坡向、坡度、坡位以及生態(tài)系統(tǒng)受干擾狀況。長期開展植物群落特征監(jiān)測，在監(jiān)測樣地的四角，設(shè)5個1 米×1 米的樣方。采用“四度一量”野外調(diào)查方法，記錄樣方內(nèi)出現(xiàn)的植物種，并測定物種高度、蓋度、多度、地上生物量。植株高度用直尺測量，蓋度采用網(wǎng)格估計法計算，多度采用計數(shù)法計算，地上生物量采用分種齊地面刈割稱重方法監(jiān)測。

三、礦區(qū)植被監(jiān)測結(jié)果分析

2020—2022 年，通過對礦區(qū)植被群落進行連續(xù)多年的監(jiān)測調(diào)查，研究不同植被類型恢復(fù)過程中生產(chǎn)力變化及其與生物多樣性的關(guān)系。

1.植被恢復(fù)現(xiàn)狀分析

據(jù)2022 年秋季調(diào)查結(jié)果，研究區(qū)監(jiān)測樣地內(nèi)分布43 種植物種，植被覆蓋率達到62.28%。包含飛播、人工撒播草種5 種，占比為11.63%；自然恢復(fù)植物種38 種，占比為88.37%。樣地內(nèi)有草本植物34 種、灌木9 種，形成灌草復(fù)層植被結(jié)構(gòu)。其中，草本層平均高度22 厘米，冠幅24 厘米×21 厘米。灌木層平均高度35 厘米，冠幅95 厘米×75 厘米。

群落植物生活型組成中多年生草本占優(yōu)勢，草本層為該群叢的優(yōu)勢層片；水分生態(tài)型組成中旱生和中生植物比例較高，見圖1、圖2。

圖1 群落植物生活型比例

圖2 群落植物水分生態(tài)型比例

2.治理區(qū)生物多樣性分析

根據(jù)前期調(diào)查結(jié)果（表1），分別對研究區(qū)2020 年、2021 年和2022 年調(diào)查的生物多樣性進行分析評價，反映礦區(qū)環(huán)境治理植被恢復(fù)的生物多樣性保護成果。對相對生物量和重要值的分析發(fā)現(xiàn)，該群落最占優(yōu)勢的物種為芨芨草。芨芨草是禾本科芨芨草屬多年生草本植物，具有耐寒、耐旱、耐瘠薄、耐風(fēng)沙、耐鹽堿、耐踐踏等特點，是“三化”（鹽漬化、沙漠化、荒漠化）土地生態(tài)修復(fù)的首選植物。芨芨草根系十分發(fā)達，具有廣泛的生態(tài)可塑性。在復(fù)雜的生境條件下，芨芨草可組成有各種伴生種的草地類型，是鹽化草甸的重要建群種。除芨芨草外，在該群落中占優(yōu)勢的物種主要為黃花蒿和駱駝蒿。黃花蒿喜溫暖、光照充足的生境，不耐陰。駱駝蓬屬植物駱駝蒿具有較高的生物量，該植物主要生于戈壁灘、鹽堿化荒地。總之，從植物種組成來看，該區(qū)域的土壤及生境偏鹽堿化，建議加強對鹽堿化土壤的治理。灌木層片中，檸條錦雞兒占據(jù)優(yōu)勢地位。檸條錦雞兒生長于半固定和固定沙地，常為優(yōu)勢種，適應(yīng)性很強，既耐寒又抗高溫。喜生于具有石灰質(zhì)反應(yīng)、pH 值7.5 ～8.0 的灰栗鈣土，土石山區(qū)可成片分布，在貧瘠干旱沙地、黃土丘陵區(qū)、荒漠和半荒漠地區(qū)均能生長。

表1 樣地群落植物信息表

3.不同年份植物種數(shù)量變化

治理區(qū)域植被隨著時間推移，物種的生物量和生產(chǎn)力逐年變化，自然更新物種數(shù)量也發(fā)生變化，見圖3。在自然因素中，有許多制約植被生長的因素，主要影響物種數(shù)量波動的原因有以下幾種：自然條件的波動變化，主導(dǎo)因素是降水量以及地面水文狀況年度變化等；生物本身的生命周期，主要取決于植物種子產(chǎn)量的波動；受野生動物活動的影響。

圖3 礦區(qū)植物種數(shù)量變化

四、結(jié)論與建議

本研究認為利用生態(tài)群落生物多樣性指數(shù)評價生態(tài)植被恢復(fù)更加合理，但其評價標(biāo)準(zhǔn)仍有待驗證和修正。同時，利用不同類群生物的多樣性指數(shù)對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進行評價有時會存在一定差異。因此，在實際評價中不能單以一種指數(shù)結(jié)果就輕易下定論，需結(jié)合土壤理化監(jiān)測結(jié)果，才能得到符合實際的結(jié)論。采取生態(tài)修復(fù)技術(shù)實現(xiàn)礦山廢棄地的重建和復(fù)墾，在土地資源稀缺的今天是遠遠不夠的，其再生模式應(yīng)從城市化進程、社會需求及景觀生態(tài)等角度探尋新思路，越來越多的礦山廢棄地正朝著被改造建設(shè)成為礦山公園的方向發(fā)展。保護區(qū)管理局正積極采取一系列生態(tài)修復(fù)措施來展現(xiàn)其應(yīng)具備的科普教育及生態(tài)保護等功能，因此對其植被修復(fù)和植物景觀營建提出了更高要求。

礦區(qū)植被恢復(fù)