吳新明 曹水合 宋桂林

1.四川省地質(zhì)環(huán)境調(diào)查研究中心，成都 610081；2.四川九一五工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，眉山 620010

青藏高原被譽(yù)為“地球第三極、亞洲水塔”，是我國(guó)乃至亞洲的山水之源、命脈之源，是我國(guó)重要的生態(tài)屏障區(qū)、水源涵養(yǎng)區(qū)，生態(tài)地位獨(dú)特、生態(tài)保護(hù)責(zé)任重大[1]。為此，黨中央和地方政府歷來對(duì)青藏高原生態(tài)保護(hù)和修復(fù)工作高度重視，尤其是黨的十八大以來，習(xí)近平等中央領(lǐng)導(dǎo)多次就加強(qiáng)青藏高原生態(tài)保護(hù)和修復(fù)工作作出重要指示批示，西藏自治區(qū)黨委、政府各部門認(rèn)真學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想，全面加強(qiáng)自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)，持續(xù)構(gòu)筑青藏高原生態(tài)安全屏障。相繼制定了《西藏自治區(qū)濕地保護(hù)條例》、《西藏自治區(qū)國(guó)家生態(tài)文明高地建設(shè)條例》、《中華人民共和國(guó)青藏高原生態(tài)保護(hù)法》等系列法律法規(guī)，實(shí)施《青藏高原生態(tài)屏障區(qū)生態(tài)保護(hù)和修復(fù)重大工程建設(shè)規(guī)劃（2021—2035 年）》，開展山南雅江流域山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程。

多年來，針對(duì)高原地區(qū)露天采礦、灌草地退化、土壤沙化等生態(tài)環(huán)境問題，各相關(guān)單位和學(xué)者進(jìn)行了大量研究，主要有：西藏高原典型退化生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)[2-5]，雅魯藏布江中上游河谷沙化土地綜合治理技術(shù)[6-9]，青藏高原干旱地區(qū)灌木樹種[10]、鄉(xiāng)土樹種繁育與應(yīng)用[11]、礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理模式與關(guān)鍵技術(shù)[12]等。但尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，針對(duì)高原河谷山水林田湖草沙一體化修復(fù)的工程技術(shù)總結(jié)研究還比較薄弱或欠缺。本文通過對(duì)已實(shí)施的典型山水生態(tài)修復(fù)工程關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行整合與分析，以露天開采礦山、退化灌草地、沙漠化土地為研究對(duì)象，從中總結(jié)有效治理技術(shù)措施，以期為區(qū)內(nèi)退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)治理、西藏生態(tài)安全屏障建設(shè)提供技術(shù)支撐，同時(shí)對(duì)西藏山水林田湖草沙生態(tài)修復(fù)相關(guān)工程的實(shí)施具有一定借鑒和指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于藏南雅魯藏布江中游貢嘎縣至乃東區(qū)寬緩河谷段（圖1），面積約889.54km2，地理坐標(biāo)范圍為東經(jīng)90°54′8″～91°51′24″、北緯29°12′48″～29°21′12″。氣候類型屬于高原溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，干濕季節(jié)明顯，降水少；年日照時(shí)數(shù)2776.1～3171.0h，年太陽(yáng)總輻射6018.9MJ/m2；年平均氣溫8.6℃，年極端最高氣溫30.3℃，年極端最低氣溫-18.6℃；年降水量391.8～419.7mm，年蒸發(fā)量2599～2695.5mm，年平均相對(duì)濕度43%；年平均風(fēng)速2.9m/s，年大風(fēng)日數(shù)52.7d；年無(wú)霜期134d，年最大凍土深度24cm。地形地貌屬藏南雅江寬緩河谷，地勢(shì)總體呈現(xiàn)南北高、中部平坦，海拔3550～3800m，地貌類型主要為沖洪積平原谷地、風(fēng)積沙丘地、侵蝕剝蝕低高山。地層巖性主要為第四系地層，成因類型有沖積、洪積和風(fēng)積三大類，時(shí)代為晚更新世～全新世；前第四紀(jì)地層單一，主要分布于河谷南北部基巖山區(qū)及谷中山地殘丘，巖性為一套近陸淺海相碎屑沉積物，以中厚-厚層狀粉砂巖、石英砂巖、含硅泥質(zhì)巖為主。土壤類型自谷底至山坡有潮土、風(fēng)沙土、灌叢草原土，其中，風(fēng)沙土土層深厚，土體干燥無(wú)結(jié)構(gòu)，有機(jī)質(zhì)含量很低，養(yǎng)份低，失水快，保水保肥能力弱，呈堿性反應(yīng)，植被生長(zhǎng)困難；灌叢草原土以砂土為主，有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量低，優(yōu)勢(shì)植物群落為砂生槐（狼牙刺）；潮土以砂壤土為主，地面濕潤(rùn)，植被以針茅群、禾草群草本為主，高大喬木零星分布。

圖1 研究區(qū)位置圖Figure 1 Location map of the study area

2 主要生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問題

2.1 礦山地質(zhì)環(huán)境問題

研究區(qū)非金屬礦山開采礦種主要為建材類花崗巖、石灰?guī)r礦，以往“有水快流、簡(jiǎn)單粗放”的開采方式，尤其是一些非法露天開采對(duì)原生態(tài)環(huán)境造成了破壞。以扎囊縣阿扎鄉(xiāng)章達(dá)村孤西鳥花崗巖礦山為例通過遙感解譯和野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，其主要生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問題為：地貌景觀破壞、地質(zhì)災(zāi)害（不穩(wěn)定邊坡）、土地?fù)p毀和植被破壞4種類型（圖2a）。

圖2 （a）典型礦山地質(zhì)環(huán)境問題；（b）地形地貌重塑修復(fù)Figure 2 (a)Typical geological environmental problemsof mines;(b)Topography remodeling and restoration

2.1.1 地貌景觀破壞。礦山露天開采過程包括剝土、取石、棄土（渣）等流程，這些活動(dòng)所及之處使原始地貌景觀破壞嚴(yán)重，地形地勢(shì)改變極大。剝土在原有斜坡地帶形成大量的采掘地；采石使原有巖體形成大量陡崖、臨空坡或高陡邊坡；棄土（渣）不僅形成大量填方邊坡，且其表面高低起伏、溝壑縱橫，與原始地形地貌對(duì)比，給人強(qiáng)烈的視覺對(duì)比和反差。同時(shí)，工業(yè)場(chǎng)地建設(shè)在地面上形成了大量的人工建筑物和道路，采坑-棄土（渣）-工業(yè)場(chǎng)地等工程景觀與周邊自然景觀極不協(xié)調(diào)，破壞了高原山地生態(tài)系統(tǒng)。由于礦山開采，原來的高原灌叢草甸變?yōu)槁愕鼐坝^；開采前高原灌叢草甸景觀優(yōu)勢(shì)度達(dá)76%，且斑塊連通性好；開采后優(yōu)勢(shì)景觀變?yōu)槁愕兀急冗_(dá)到73%.

2.1.2 地質(zhì)災(zāi)害（不穩(wěn)定邊坡）。不穩(wěn)定邊坡等地質(zhì)災(zāi)害為采坑高陡邊坡和棄土（渣）邊坡。采石或剝土在改變?cè)械匦蔚孛簿坝^的同時(shí)，形成了大量高陡邊坡，多呈臨空狀態(tài)，坡面殘留有大量松動(dòng)的孤石或危石；開挖產(chǎn)生的渣石在采坑附近斜坡堆放，由于壓實(shí)處理不到位、排水設(shè)施、支護(hù)措施不完善，在重力作用下坡體產(chǎn)生拉張裂縫，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，對(duì)坡腳安全構(gòu)成極大地質(zhì)安全隱患。

2.1.3 土地?fù)p毀。土地?fù)p毀分為挖損土地和壓占土地兩大類。露天采場(chǎng)挖損土地是區(qū)內(nèi)土地壓占與損毀比較突出的類型，礦山開采時(shí)造成地表草甸、草場(chǎng)等土地資源損毀；礦山棄土（渣）集中堆積在露天采場(chǎng)斜坡地帶，部分廢渣堆積在采場(chǎng)之外，且大部分為碎塊石結(jié)構(gòu)，不易于風(fēng)化成碎屑狀，也較難作為土地復(fù)墾的種植土源；部分廢渣順斜坡向下滾落，造成坡體土地占?jí)?。此外，生產(chǎn)和運(yùn)輸修建的道路、廠房，對(duì)土地資源也造成了一定的壓占與損毀。

2.1.4 植被破壞。采坑、棄渣、道路、場(chǎng)地等工程活動(dòng)及其周邊地區(qū)植被均遭受了破壞，高原草甸、灌木嚴(yán)重退化；露天采掘、道路揚(yáng)塵及爆破煙塵形成的降塵污染周圍草地，影響牲畜牧食，致使草地使用功能有所降低。對(duì)比礦區(qū)2010 年開采前和2020 年開采后的植被覆蓋狀況，天然牧草地面積占礦區(qū)總面積的比例由2010 年的97.4%降至2019 年的57.7%，平均植被指數(shù)（NDVI）由0.62降至0.28。

2.2 灌草地退化和土地沙化

2.2.1 灌草地退化。研究區(qū)天然牧草地和灌木林地總計(jì)362.55km2，占研究區(qū)面積40.75%.零星采砂、交通建設(shè)等工程建設(shè)活動(dòng)導(dǎo)致草地、灌木地斑塊分布，草地生態(tài)要素受損，植被蓋度下降，加上干旱、風(fēng)沙、地下水變化等不利自然因素的影響[13]，引起草地生態(tài)環(huán)境惡化，生態(tài)功能退化，包括土質(zhì)沙化、鹽漬（堿）化等（圖3a）。

圖3 （a）灌草地退化；（b）退化灌草地植被恢復(fù)Figure 3 (a)Degradation of shrublands;(b)Vegetation restoration in degraded shrublands

2.2.2 土地沙化。根據(jù)雅魯藏布江中部流域土地沙化數(shù)據(jù)集（1990—2020）[14]及本次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況分析，區(qū)內(nèi)的沙漠化土地主要分布雅江河谷灘涂、河岸和南北兩岸部分谷坡（圖4a），1990—2020以來沙化面積呈遞減趨勢(shì)，但現(xiàn)狀不容樂觀，沙化土地面積143.80km2，仍占研究面積的16.17%.研究區(qū)雅魯藏布江水流淺緩、叉流眾多的辮狀水系河床、心灘、漫灘和階地是主要的沙源區(qū)，沙源物質(zhì)主要是河流不同時(shí)期攜帶沉積的泥沙，從時(shí)間上看，河谷區(qū)沙源量是不斷變化的，年內(nèi)、年際變化與河流流量變化相一致（水域擴(kuò)大或減?。?，即枯季沙源豐富，而豐季較少。加上干旱少雨、多風(fēng)、雨熱同期、雨水不均的氣候條件，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)植被較少，植被覆蓋率總體＜40%，多數(shù)植株高度僅5～50cm，防風(fēng)能力差，使多數(shù)含砂地表處于裸露或半裸露狀態(tài)，易為風(fēng)力所吹揚(yáng)，造成沙漠化的蔓延。

圖4 （a）土地沙化；（b）固沙網(wǎng)治沙Figure 4 (a)Land desertification in the study area;(b)Sand-fixation net for sand control

3 工程修復(fù)措施

3.1 地形地貌重塑

地形地貌重塑工程為采礦、采砂活動(dòng)導(dǎo)致的地形景觀破壞區(qū)域，主要采取建渣外運(yùn)、場(chǎng)地平整、高陡巖質(zhì)采坑邊坡梯田臺(tái)階再造、棄渣邊坡支擋等工程措施恢復(fù)或改造原始地形（圖2b），營(yíng)造良好的灌木林地生物生存基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境，增加灌木林地生境的異質(zhì)性和穩(wěn)定性。

3.1.1 高陡巖質(zhì)采坑邊坡梯田臺(tái)階再造技術(shù)。由于礦區(qū)露天采場(chǎng)邊坡巖體上部、渣山堆放處植被稀少，在受到水力沖蝕時(shí)，極易引起水土流失并伴隨滑坡、坍塌等地質(zhì)災(zāi)害，修建梯田臺(tái)階可以起到蓄水保土，維持邊坡穩(wěn)定的作用，有利于后期覆土復(fù)綠，為植物的生長(zhǎng)提供基礎(chǔ)條件。對(duì)于完整性好、穩(wěn)定性好的巖質(zhì)邊坡保持原有坡型不變，將采坑、渣石邊坡按照臺(tái)階式坡型整治，總坡角小于30°，平臺(tái)寬度和臺(tái)階高度一般為10m 左右，坡率1：2，為保持排水通暢，避免產(chǎn)生下雨沖刷坡面和臺(tái)階地面產(chǎn)生積水，影響植物的生長(zhǎng)，臺(tái)階平面及排渣形成凹槽部位設(shè)置排水溝，沿坡頂線修建截水溝，在垂直方向連接處設(shè)置排水口，平臺(tái)近水平，略向排水渠傾斜，以便于雨水排泄。

3.1.2 棄渣邊坡支擋防護(hù)技術(shù)。位于坡面的棄渣較為松散，若不采取有效的攔擋措施，將產(chǎn)生大量的水土流失，導(dǎo)致植物無(wú)法存活。根據(jù)棄渣高度和坡度，采取分級(jí)支擋。

3.2 土壤基質(zhì)重構(gòu)

根據(jù)檢測(cè)資料，研究區(qū)砂壤土、砂土均輕度堿化，有機(jī)質(zhì)含量低，土壤貧瘠（表1）。為保證植物能夠長(zhǎng)期生長(zhǎng)，重構(gòu)的土壤基質(zhì)應(yīng)具備以下特性：（1）具有抗雨水沖刷性能，以保證在植物生長(zhǎng)成型前不被雨水沖失；（2）具有一定的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，便于協(xié)調(diào)水、肥、氣、熱等以適應(yīng)植物生長(zhǎng)的需要；（3）保證植物生長(zhǎng)所需養(yǎng)分的長(zhǎng)期有效性，不會(huì)在形成穩(wěn)定的植被群落之前養(yǎng)分耗盡。因此，土壤基質(zhì)成分由種植土、肥料、保水劑、粘合劑、團(tuán)粒劑和酸堿調(diào)節(jié)劑組成。

表1 研究區(qū)土壤理化性質(zhì)Table 1 Physical and Chemical Properties of Soilin the Study Area

3.2.1 種植土。種植土可因地選材，選擇就近的沙土（風(fēng)積沙）和粘土（阿嘎土），但由于沙土、粘土的肥力不足，一般可用其他肥土以1 :1 配合使用，土質(zhì)干凈無(wú)雜質(zhì)，無(wú)雜草且疏松，經(jīng)曬干、粉碎、過篩，粒徑小于10mm×10mm，濕度控制在30 %以下，干容重不得高于1.3g/cm3，pH值6.5～7.5。

3.2.2 肥料。肥料通常根據(jù)選用植物、肥力的可靠性和持續(xù)性、粘合劑、基床材料等選定種類。結(jié)合研究區(qū)土壤特性，選用商品有機(jī)肥（NY525-2021 標(biāo)準(zhǔn)）和生物菌肥，追肥選用復(fù)合肥（N-P2O5-K2O 配比20：15：5）；重點(diǎn)土壤培肥區(qū)（生態(tài)嚴(yán)重退化區(qū)），商品有機(jī)肥（粒狀）用量15～20t/hm2、生物菌肥0.25～0.5t/hm2、復(fù)合肥量10～15kg/畝；輕度退化區(qū)商品有機(jī)肥（粒狀）用量5～7.5/hm2、生物菌肥0.25～0.5/hm2、復(fù)合肥量5～10kg/畝。

3.2.3 保水劑、粘合劑、團(tuán)粒劑、酸堿調(diào)節(jié)劑、殺蟲劑。保水劑具有快速吸水，緩慢釋放，能夠增強(qiáng)土壤和基質(zhì)的保水保肥能力，改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，用量10g/m2。粘合劑采用化學(xué)粘合劑和普通硅酸鹽水泥，用量3g/m2，水泥最大用量不得超過80kg/m3。團(tuán)粒劑是高分子樹脂類制劑，能解決有機(jī)基材混合形成易于植物生長(zhǎng)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，用量為10～15mg/L。酸堿調(diào)節(jié)劑的用量目標(biāo)為調(diào)配至利于植物生長(zhǎng)的pH 值。種植前施入10～15kg/畝辛硫磷顆粒劑進(jìn)行土壤殺蟲。

3.3 防沙治沙

現(xiàn)行防風(fēng)固沙技術(shù)主要分為工程固沙、化學(xué)固沙和植物固沙3種類型。工程固沙是采用人工設(shè)置沙障等工程手段，如草方格、石方格、固沙網(wǎng)等來阻止沙漠沙子移動(dòng)，以達(dá)到固沙的目的，經(jīng)濟(jì)成本較低；化學(xué)固沙是通過噴灑化學(xué)固沙劑或約束材料[15]，讓土壤流變狀態(tài)和固體狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，以達(dá)到固沙的目的，經(jīng)濟(jì)成本較高；植物固沙是通過栽種固沙植物的手段來穩(wěn)定沙體。研究區(qū)以半固定和固定沙地為主，采取固沙網(wǎng)和高立式沙障綜合技術(shù)，來削弱近地面風(fēng)力、固定沙面、控制就地起沙，為實(shí)施植物治沙措施提供保護(hù)，促進(jìn)植被的恢復(fù)。

3.3.1 固沙網(wǎng)沙障技術(shù)（圖4b）。采用HDPE 抗老化高強(qiáng)度工程復(fù)合塑料材料，組合成尖樁立柱+固沙網(wǎng)+帽蓋；網(wǎng)寬20cm，開口率65%，絲徑0.20mm，克重80g/m2；固沙網(wǎng)材料高度20cm。

3.3.2 高立式沙障技術(shù)。采用HDPE 抗老化高強(qiáng)度工程復(fù)合塑料材料；高立式阻沙障寬150cm，高出地面120cm；為便于阻沙，沙障形式采用網(wǎng)格狀沙障，在風(fēng)沙源區(qū)域及流動(dòng)沙地的主風(fēng)口處，每隔30m 處設(shè)置一條高立式沙障。

3.4 植被恢復(fù)

根據(jù)研究區(qū)地勢(shì)平坦、太陽(yáng)輻射強(qiáng)、地面較干旱、植被稀少、水分蒸發(fā)量大、土壤貧瘠的立地條件，植被恢復(fù)采取人工植樹造林技術(shù)。

3.4.1 種植模式。植被恢復(fù)堅(jiān)持宜灌則灌、宜草則草的基本原則，生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性一致的本地鄉(xiāng)土植物，灌木、多年生、一年生草本植物相結(jié)合（圖3b）喬灌草搭配種苗。主要適宜樹種有銀白楊、新疆楊、藏垂柳、光核桃、油松、樟子松、側(cè)柏、榆樹等，灌木苗木有細(xì)葉紅柳、沙柳、沙棘等，灌木種有花棒、籽蒿、沙蒿、砂生槐等，草種有冷地早熟禾、老芒麥、披堿草、中華羊茅、高羊茅等。各類場(chǎng)地樹種及配置模式見表2，草地植被恢復(fù)草種播種模式見表3。

表2 不同立地條件種植模式表Table 2 Planting Patterns under Different Site Conditions

表3 草地植被恢復(fù)改良草種及播種量建議表Table 3 Grassland Vegetation Restoration and Improvement of Grass Species and Seed Recommendations

3.4.2 灌溉養(yǎng)護(hù)技術(shù)。俗說“三分種植，七分養(yǎng)護(hù)”，灌溉養(yǎng)護(hù)對(duì)提高植被成活率至關(guān)重要。灌溉方式“固定式噴灌+管灌”最為適宜。日常澆水灌溉每10 天澆灌1 次，直至雨季；雨季到根據(jù)土壤墑情適時(shí)澆灌，遇到連續(xù)干旱天氣15 天以上及時(shí)澆灌；11 月底樹木停止生長(zhǎng)進(jìn)入休眠后進(jìn)行冬灌1次；人工對(duì)坑澆灌時(shí)，應(yīng)及時(shí)修復(fù)蓄水坑，確保蓄水功能。引進(jìn)自動(dòng)化智能節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)進(jìn)行灌溉水量與時(shí)間控制，每100 畝可安排一名專職管護(hù)人員。

4 結(jié)論

雅江中游河谷干旱、風(fēng)沙大、紫外線強(qiáng)、人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈，目前仍存在采礦引發(fā)的地形地貌景觀破壞、土地?fù)p毀和植被破壞等礦山地質(zhì)環(huán)境問題，零星采砂、工程建設(shè)活動(dòng)引發(fā)的灌草地退化、濕地退化，以及自然因素導(dǎo)致的土地沙化等方面的生態(tài)環(huán)境問題。

山南雅江流域山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程實(shí)踐中，綜合運(yùn)用了地形地貌重塑、土壤基質(zhì)重構(gòu)、防沙治沙和植被恢復(fù)工程技術(shù)，取得了初步成效，為藏南高原河谷山水林田湖草沙一體化修復(fù)治理提供了參考。

西藏地區(qū)作為青藏高原生態(tài)安全屏障重要組成部分，生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作是一項(xiàng)長(zhǎng)久且持續(xù)的任務(wù)，需進(jìn)一步加強(qiáng)理論和技術(shù)研究。