襄垣北石底山的林業(yè)復(fù)墾與生態(tài)重建研究

孫海燕,郭文斌

(襄垣縣林業(yè)局,長治 襄垣 046200)

改革開放以來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快,采石業(yè)也隨之發(fā)展起來,在對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)做出貢獻(xiàn)的同時(shí),也帶來了一系列嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題,如:植被破壞、水土流失、粉塵與噪聲污染、景觀破壞、生境破碎化等。采石場往往就近選址,多分布于道路沿線和城鄉(xiāng)結(jié)合處。多年開采遺留下的大量廢棄采石場的治理和生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)成了我們面臨的緊要任務(wù)。筆者在山西省襄垣縣北石底山進(jìn)行了廢棄采石場林業(yè)復(fù)墾與生態(tài)重建的有益嘗試,并取得了階段性成果。

1 研究區(qū)概況

北石底山位于襄垣縣城東北約 2.5 km處,北緯36°33′51″～ 36°39′30″,東 經(jīng) 113°01′33″～113°09′32″,海拔 892m～ 1 240m.屬典型的大陸性季風(fēng)氣候,四季分明,光能源豐富,水熱條件適中。春季多風(fēng),溫度回升快,常形成嚴(yán)重的春旱。年均溫8℃～9℃,相對(duì)濕度 59%,年均降水量 550mm,且57%的降水發(fā)生在 7月至 9月。年均無霜期 168 d,全年太陽輻射總量 147.7 kcal/cm2.地帶性土壤為褐土,植被屬旱生灌叢類型,無天然森林,僅有少量人工疏林。

規(guī)劃之前,北石底山灰窯密布、石場林立、塵煙彌漫、草木稀疏,個(gè)別地段存在違法濫挖侵蝕林地現(xiàn)象。共計(jì)采石場 11處,石灰窯 68座,粉灰廠 11個(gè),石子廠 4個(gè),個(gè)別采礦區(qū)仍在違法開采。地質(zhì)地貌被破壞的支離破碎,形成棄渣場、開采邊坡、平臺(tái)或坑口跡地、石壁,人為開采、開挖致地表土壤瘠薄,水土流失面積達(dá) 90%以上,生態(tài)環(huán)境惡劣,是周邊村莊、縣城的重要粉塵、噪聲污染源之一。

2 生態(tài)重建理論基礎(chǔ)

北石底山生態(tài)重建工程,采用的是國際著名植被生態(tài)學(xué)家日本橫濱國立大學(xué)教授宮脅昭(Prof Akira Mi yawaki)創(chuàng)造和倡導(dǎo)的造林法——環(huán)境保護(hù)林重建法(即生態(tài)造林法,簡稱宮脅造林法)。該方法依據(jù)潛在自然植被和演替理論,提倡采用鄉(xiāng)土樹種重建鄉(xiāng)土森林植被,目的是能夠在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)當(dāng)?shù)厣稚鷳B(tài)系統(tǒng)。截至 2002年,日本已有600多個(gè)采用宮脅造林法重建環(huán)境保護(hù)林的成功例子。在馬來西亞、泰國、巴西、智利和中國等國家用該方法重建熱帶雨林、常綠闊葉林、落葉闊葉林,也有 10多個(gè)成功實(shí)例。襄垣縣北石底山的森林植被恢復(fù)和重建中也采用該方法,以期形成接近當(dāng)?shù)靥烊涣值纳种脖弧?/p>

3 林業(yè)復(fù)墾與植被重建

3.1 生態(tài)重建實(shí)質(zhì)

北石底山的采礦作業(yè)屬露天開采,長期私挖濫采,地質(zhì)地貌破壞嚴(yán)重,生態(tài)環(huán)境脆弱,生態(tài)系統(tǒng)抗逆性很差。若不及時(shí)采取科學(xué)、合理的措施,將會(huì)加速新侵蝕地貌的形成。因此,我們必須借助林業(yè)復(fù)墾基礎(chǔ)工程和植被重建工程,對(duì)其進(jìn)行人為誘導(dǎo)改造,并對(duì)生態(tài)重建過程中可能出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行跟蹤評(píng)估并匹配相應(yīng)的技術(shù)措施,最終重建一個(gè)符合研究區(qū)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)。

3.2 林業(yè)復(fù)墾基礎(chǔ)工程的再造

林業(yè)復(fù)墾工程關(guān)鍵技術(shù)包括破壞地表的綜合治理、植物生長條件的營建以及整體景觀的重塑。

3.2.1 破壞地表的綜合治理

北石底山地表破壞嚴(yán)重,地形復(fù)雜,林業(yè)復(fù)墾基礎(chǔ)工程重在對(duì)棄渣場、開采邊坡、平臺(tái)或坑口跡地、石壁等地進(jìn)行工程處理。我們主要采取“填、埋、墊、噴”的方法實(shí)行綜合治理,結(jié)合地形地貌適當(dāng)平整,采取必要措施進(jìn)行處理,再利用原有土壤或客土進(jìn)行綠化。

3.2.2 植物生長條件的營建

采用調(diào)查、類比的方法,對(duì)北石底山因開采而形成的生境(采礦區(qū))和原生境(黃土低山丘陵區(qū))進(jìn)行全面、系統(tǒng)的對(duì)比分析,包括時(shí)空擾動(dòng)、巖土結(jié)構(gòu)狀況、挖損堆墊狀況、地面形態(tài)、地表物質(zhì)組成、土壤性狀和植被恢復(fù)等方面。采石后余留下的開采邊坡和石壁陡峭、土少,難以保水保肥,對(duì)植物的生存生長極為不利。我們采取人工圍堰、掛網(wǎng)噴草、噴混植生、筑臺(tái)拉網(wǎng)噴綠等方法進(jìn)行處理,遵循經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、適宜的原則。

3.2.3 整體景觀的重塑

廢棄采石場生態(tài)重建的關(guān)鍵是通過人工手段改善土壤條件、創(chuàng)造植物生長所需環(huán)境,選擇適合的植物,重建植物群落,遵循限制性生態(tài)因子原則、植物群落演替原理、群落穩(wěn)定性和多樣性原理、生態(tài)位原理。不同環(huán)境條件下,物種的生長適應(yīng)性各不相同,應(yīng)注重先鋒樹種的選擇,并在微環(huán)境得到改善的情況下,按照植物群落要求的多種類、多層次、密植、喬灌草相結(jié)合的原則進(jìn)行合理搭配,以形成一個(gè)穩(wěn)定的植物群落,達(dá)到整體景觀重塑的目的。

3.3 植被重建工程

3.3.1 篩選適生植物種類

選擇適生的植物種類是決定廢棄采石場森林植被恢復(fù)成敗的關(guān)鍵。按照宮脅造林法的要求,首先要對(duì)襄垣縣的森林植被進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查。襄垣縣的森林主要是 20世紀(jì) 80年代后期營造的人工林,僅在仙堂山一帶分布有少量天然林,建群樹種以櫟類、油松、側(cè)柏為主。人工林以刺槐純林為主,油松、側(cè)柏、刺槐混交林為輔;經(jīng)濟(jì)林以核桃、紅棗、山楂為主要樹種;平川區(qū)的四旁植樹以楊樹、刺槐、國槐等樹種為主。總體而言,全縣的森林資源總量偏少、分布不均,純林多、混交林少,整體生態(tài)功能不強(qiáng),林分結(jié)構(gòu)簡單,長勢較差,森林覆蓋率、人均森林資源擁有量均處于較低水平。所以,北石底山的森林植被恢復(fù)工程選擇植物種類應(yīng)遵循以下原則:

1 )選用適應(yīng)性強(qiáng)、抗逆性好、生長快的鄉(xiāng)土樹種。廢棄采石場類似于植被演替發(fā)生初期的原生裸地,可選擇適合生長在喀斯特山地上的側(cè)柏。側(cè)柏抗逆性強(qiáng),易于存活,可不斷改善周邊的微環(huán)境,為其他物種的進(jìn)入創(chuàng)造條件,促進(jìn)采石場植物群落的演替。

2 )選用有利于正向演替的植物種類。在先鋒植物群落初步形成后,有意識(shí)地引入當(dāng)?shù)氐貛灾脖蝗郝?促進(jìn)群落正向演替,加速植被恢復(fù)。在北石底山植被恢復(fù)中,我們選用根系發(fā)達(dá)、耐干旱瘠薄且固土性強(qiáng)的鄉(xiāng)土樹種,如:刺槐、紫穗槐、國槐、火炬、山杏、山桃等,灌木選用黃刺玫、酸棗、沙棘等。

3 )促進(jìn)廢棄礦山植被恢復(fù)的進(jìn)程。由于廢棄石灰?guī)r礦山立地條件差,生境惡劣,植被要通過自然途徑恢復(fù)成近自然、穩(wěn)定的森林過程十分漫長。因此,當(dāng)先鋒植物群落基本形成,采石場的小氣候環(huán)境得到改善后,我們以人工方式引入適宜當(dāng)?shù)貧夂蚝土⒌貤l件的潛在植被或地帶性植被的建群種或優(yōu)勢種,進(jìn)行補(bǔ)植、補(bǔ)種,以改善群落的樹種構(gòu)成,從而加速植被恢復(fù)演替進(jìn)程。

3.3.2 建植技術(shù)

北石底山多為采礦后殘留的母質(zhì)、母巖和表土的混合物,礫石含量高、養(yǎng)分匱乏、結(jié)構(gòu)緊實(shí),植物難以扎根。所以,造林整坑前必須進(jìn)行人工整地,深度、范圍達(dá)一定標(biāo)準(zhǔn),并盡可能保留原有植被。適當(dāng)?shù)囟芜€需施加肥料改良土壤,在石灰地段還應(yīng)添加保水劑。結(jié)合廢棄采石場的立地條件和植物生態(tài)學(xué)特性,對(duì)不同植物種類進(jìn)行科學(xué)配置。如:在棄渣場、平臺(tái)和坑口跡地等坡度較緩、土壤條件相對(duì)較好的地方,采用喬、灌、草相結(jié)合的配置模式;在石壁部分,土壤條件較差,則以藤、草為主,同時(shí)搭配攀援類植物。在不影響正常生長的情況下,應(yīng)適當(dāng)密植,以便盡早形成森林景觀,發(fā)揮生態(tài)功能。

采用魚鱗坑方式進(jìn)行栽植,起苗運(yùn)輸時(shí)需蘸泥漿。裸根栽植要求苗正根舒,適當(dāng)深栽,分層復(fù)土,壓實(shí);帶土團(tuán)栽植應(yīng)保護(hù)好土團(tuán),栽植時(shí)宜從側(cè)方填土,使新土與土團(tuán)緊密結(jié)合;藤本類植物栽植應(yīng)盡可能選用在營養(yǎng)杯中培養(yǎng)生長良好的帶杯藤本植物,栽植時(shí)輕輕去掉營養(yǎng)杯,從側(cè)方填土壓緊。

3.3.3 管護(hù)技術(shù)

北石底山植樹造林全部采用人工栽植,栽植后采取石片或地膜覆蓋等保墑措施。當(dāng)苗木運(yùn)送到目的地經(jīng)驗(yàn)收合格后,要及時(shí)栽植,將包裝的營養(yǎng)袋一塊埋入,扶正苗木后層層填土踏實(shí),使植苗土坨和回填土密切接觸。適當(dāng)深栽,使土坨上的地表土與栽植地的設(shè)計(jì)地面基本相平或略低于地面,客土回填,保證蓄水深度 30 cm左右。栽后當(dāng)天澆 1遍透水,在 10 d內(nèi)澆第 2遍透水,之后在養(yǎng)護(hù)初期每隔一段時(shí)間澆 1次透水。大風(fēng)過后要及時(shí)檢查地表裂縫,扶踩、澆水。

4 討論

按照宮脅造林法,在苗木栽植后 1 a～3 a內(nèi),要進(jìn)行除雜草、澆水、施肥等簡單管理,然后任樹苗自然競爭和淘汰。15 a～50 a后,根據(jù)土壤條件和降水條件而異,即可發(fā)育成類似天然林的森林。

北石底山生態(tài)重建工程是在廢棄石灰?guī)r礦山的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,歷經(jīng) 2 a,公路兩側(cè)第一山脊線的視線范圍內(nèi)已是郁郁蔥蔥、漫山翠柏,道路兩側(cè)或經(jīng)過綜合治理的特殊地段,各種闊葉樹長勢旺盛,平均成活率在 90%以上。這充分證明,側(cè)柏純林,側(cè)柏、灌木混交林,油松、櫟類、灌木混交林這 3種喬灌水保林林地在太行山的廢棄石灰?guī)r生態(tài)重建中,林分結(jié)構(gòu)比較合理。側(cè)柏作為先鋒樹種進(jìn)駐卡斯特地形為改善微環(huán)境和森林植被恢復(fù)創(chuàng)造了有利條件。在篩選植物種類和重建森林群落方面的有益嘗試取得了階段性進(jìn)展,宮脅造林法預(yù)計(jì)可在華北太行山脈沿線的石灰窯分布區(qū)、亂砍濫伐區(qū)、植被破壞嚴(yán)重等地區(qū)進(jìn)行推廣。

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