喬灌草結合在礦區棄渣地植被修復中的應用

王曙光，曾若婉，顏小紅，李坤軍

(1.邵陽市水土保持科學技術推廣站，湖南 邵陽422000；2.邵陽市水利局，湖南 邵陽422000； 3.新邵縣水土保持局，湖南 新邵 422900)

喬灌草結合在礦區棄渣地植被修復中的應用

王曙光1，曾若婉2，顏小紅3，李坤軍1

(1.邵陽市水土保持科學技術推廣站，湖南 邵陽422000；2.邵陽市水利局，湖南 邵陽422000； 3.新邵縣水土保持局，湖南 新邵 422900)

礦區；棄渣地；植被恢復；植物配置

我國經濟在持續、高速發展的同時，礦山開采力度也在不斷加大，導致礦山生態環境日益惡化，如何恢復礦山植被已成為當前最值得關注的課題之一。以新邵縣高家坳金礦棄渣場植被修復為例，從植物種類選擇、植物配置、整地方式、種植方法、時間安排等方面詳細介紹了礦區棄渣地植被恢復的方法，并通過對4種植物配置模式進行對比試驗，確定出適合于該礦區棄渣地的最佳植被模式為喬灌草結合，喬木選用杉木，灌木選用胡枝子，草本植物可撒播高羊茅、百喜草和狗牙根混合草籽或通過封山育草措施解決。

隨著經濟迅猛發展，人們對礦產資源的需求日益增大，頻繁的采礦活動及其廢棄產物的排放，形成廢棄地，對環境造成了持久而嚴重的危害，礦區地表植被遭到嚴重破壞，形成大小不一的采空區，加劇了水土流失，甚至導致山洪和泥石流的暴發。廢棄地可分為三種類型：由開采過程中產生的廢石渣堆積而成的廢石堆廢棄地；開采出來的礦石經各種分選方法分選出精礦后的剩余物排放堆積形成的尾礦廢棄地；礦石開采形成的大量采空區，即采礦廢棄地。礦山廢棄地受到劇烈擾動，其地表植被蕩然無存，基質持水能力下降，地表裸露，溫度變化大，蒸發加強，從而改變了水源的補給關系，破壞了礦區水資源的動態平衡。礦山廢棄地土壤具有物理結構不良、持水保肥能力差、養分不平衡或極端貧瘠、重金屬含量過高等多種危害環境的極端理化性質特點，自然恢復能力極弱，會對生態環境造成持久而不可逆的危害。生態系統的恢復可以通過自然的生態演替來實現，但這個過程是在破壞不是很劇烈的情況下才能發揮較明顯的作用，而且時間往往長達幾十年之久。通常我們會采用人為的方法改良土壤，對礦區廢棄地進行植被恢復與重建，這種生態修復技術具有很強的研究價值和廣泛的現實意義。現結合新邵縣高家坳金礦棄渣場植被修復對策和措施來具體說明。

1 基本概況

高家坳金礦位于新邵縣巨口鋪鎮，距縣城25 km，地理坐標為東經111°16′59″～111°17′54″、北緯27°23′41″～27°24′38″，屬亞熱帶季風濕潤氣候區，年平均氣溫17.2 ℃，歷年極端最高氣溫為40 ℃、極端最低氣溫為-10 ℃，全年平均無霜期276 d，年降水量1 375.5 mm。高家坳金礦為露天開采，采礦工藝流程為剝離—鑿巖—爆破—采裝—運輸—堆浸。根據公司生產計劃，每年預計開采、選冶礦石10萬t。礦區現有棄渣總體積約為18.34萬m3，大部分堆放在廢礦堆區，少量堆于堆浸場外側或開采場地上。礦山有簡易公路2 km與礦區西側的S217省道相通，交通較為方便。

2 研究方法與內容

2.1 試驗樣地選擇

在高家坳金礦礦區選擇不再傾倒廢渣、無植被、邊坡已穩定的廢棄地作為對象，共設置了4個試驗小區，面積在100～200 m2之間，坡度在25°～35°之間。

2.2 研究內容

通過測定渣土樣品的方法，測定土壤含水率、容重、pH值、有機質、氮、磷等關鍵指標。棄渣場廢棄地土壤含量較低，植物生長的條件很差，通過對這4個小區的喬木、灌木、草本的生長進行調查監測，研究植物的生長狀況(包括適應性、根系分布情況等)、蓄水保土效益和美化綠化效果，重點研究適應礦區生態環境的植物種類、栽培方式和管護技術。

3 植物種類選擇與配置

3.1 選擇原則

選擇鄉土植物，采用喬灌草相結合模式，盡量模擬原生態群落[1]。選用鄉土植物不僅對植物群落的健康發展和加快礦區生態系統的恢復有著重要的意義，還可以避免由于引進物種而帶來的不可預見的問題。本項目模擬周邊原生態群落，以先鋒植被與目標植被科學搭配，喬灌草相結合應用，更加方便施工時進行多層次配置，增強生態系統的穩定，營造出生態環保的坡面防護系統。礦山廢棄地常具有極端生態條件，在對其進行植被恢復時的物種選擇應遵循以下原則：①生長速度快、適應性強、抗逆性好；②選用固氮樹種或當地優良的鄉土樹種和先鋒樹種，也可引用外來速生樹種；③抗旱、耐濕、抗污染、耐瘠薄、抗病蟲害、經濟價值高。

3.2 選擇種類

(1)喬木形態高大挺拔、枝繁葉茂、綠色覆蓋面積大、綠化效果好，有調節氣候、制造氧氣、增加濕度、防塵、防輻射等功能，能夠維持生態平衡，提高人們的生活質量，改善自然環境。在水資源和土地資源緊缺的礦區棄渣地，植被綠化也講求環保節約，相比其他類植物，喬木具有耗水量少、占地面積少、保養維護費用低等優勢，還能提供可觀的木材和林副產品，創造經濟價值。高家坳礦區選用的喬木有柏木、杉木、棕櫚。柏木喜溫暖多雨氣候及鈣質土，耐干旱瘠薄，稍耐水濕，具淺根性，在其他樹種不能生長的由石灰巖、紫色砂巖和頁巖等母質發育的土壤上能正常生長。杉木較喜光，喜溫暖濕潤、多霧靜風的氣候環境，不耐嚴寒與濕熱，怕風、怕旱、怕鹽堿，喜肥沃、深厚、濕潤、排水良好的酸性土壤，沒有明顯的主根，側根、須根發達，再生力強，但穿透力弱。棕櫚屬常綠小喬木，喜溫暖濕潤氣候，較耐寒耐陰，適生于排水良好、疏松、肥沃、濕潤之地，對微酸性土、中性土及石灰性土均能適應。

(2)灌木有生長周期長、外表美觀、適應性強、生長較快、栽培管理簡單等優點，在控制水土流失、提高土壤品質、減小噪音等方面都能發揮較強的作用。高家坳礦區選用的灌木有胡枝子、馬甲子。胡枝子為中生性落葉灌木，具有耐干旱、耐貧瘠、耐寒冷、耐熱、耐酸、耐刈割等優良特性，是荒山荒地造林和土壤改良的先鋒植物。馬甲子為落葉灌木，適生范圍強，易種且速生，從育苗定植到籬笆成型僅需2～3年，一般株高可達2 m，且病蟲害少、耐旱、耐瘠、管理容易。

(3)草類能美化生活環境、調節小氣候、防止噪音、凈化空氣、防止水土流失等，綠化用途廣泛，市場前景看好，因而種植越來越廣泛。高家坳礦區選用的草種有百喜草、高羊茅和狗牙根。百喜草根系發達，適生范圍廣，抗逆性較強，對土壤要求不嚴，耐瘠薄，還有較強的抗病蟲害能力，在保持水土、改良土壤、生態修復等方面都有良好的作用。高羊茅喜光、耐半陰、喜溫暖潮濕的氣候，對肥料反應敏感，抗逆性強，耐酸、耐瘠薄，抗病性強，適合在高沙土地區生長[2]。狗牙根為多年生草本植物，具有根狀莖和匍匐枝，須根細而堅韌，耐干旱、耐踐踏，繁殖與再生能力強。

3.3 植物配置

將4個小區標記為A、B、C、D，分別選用不同的植物配置方式(表1)。

表1 分區植被配置方式

4 植被建造

4.1 整地方式

對礦山棄渣地邊坡進行植被修復之前要對邊坡土地進行整改，以維持邊坡的整體穩定，合理利用原有土質，避免破壞坡體結構。然后改良邊坡土壤，從土壤物理結構著手，剔除不利于植被生長的土質成分，并對土壤的營養狀況進行取樣調查，分析其中無機物與有機物的比例、肥沃程度、酸堿度，對貧瘠的土壤進行改造，如施加營養肥料、改變其酸堿度等[3]。

本項目方案針對堆渣坡面的實際情況及坡度等，采用水平溝整地方式，在地形完整、坡度較陡的坡面地段，以“等高線，沿坡轉，寬0.4 m，長不限，死土挖出，活土回填”的方法進行整地，即沿等高線開挖寬40 cm、深30 cm的水平溝，用溝內挖出的土拍實外側，將溝內側上方表土鏟下拍碎回填，每隔1.5 m修筑攔水埂，上下相鄰帶間距1.5 m，留自然集水坡面。這種整地技術的優點是：蓄水保墑效果好，土壤含水量高于其他土壤；有利于改善土壤的理化結構和性質，防止有機質的流失，易形成土壤團粒結構；促進幼苗生長，縮短郁閉年限，溝內水肥光熱條件優于坡面，可加速幼苗生長。

4.2 種植方法

杉木、柏木、棕櫚栽種季節以11月下旬至翌年3月上旬為宜，在小雨或雨后濕潤的陰天栽植最佳。栽種密度：立地條件較好的地方可用1.3 m×1.3 m或1.3 m×1.6 m的株行距，立地條件較差或缺材地區還可加大密度，采用1 m×1.5 m或1 m×1 m。植苗主要采用裸根穴植法，穴的大小深淺應根據苗木大小、根系情況而定，把握好“深挖淺栽”。植苗技術要點：苗正、根系伸展、與細土緊密結合、分層填土踏實，最上層疏松且平或略低于原坡面。

胡枝子、馬甲子的栽植：①回填底部植土。在接觸根部的地方應鋪放一層沒有拌肥的干凈植土，使溝深與土球高度相符。②排放苗木。將苗木排放到整好的溝內，土球較小的苗木應先拆除包裝材料再放入溝內，土球較大的苗木宜先排放溝內，把生長姿態好的一面朝外豎直看齊后墊上固定土球，再剪除包裝袋。③填土插實。填入好土至樹穴的一半時，用木棍將土球四周的松土插實，然后繼續用土填滿種植溝并插實。④淋定根水。栽植后，必須在當天對灌木淋透定根水。

草籽的撒播：坡面翻整后，將比例為1 ∶1 ∶1的高羊茅、百喜草和狗牙根混合草籽撒播在坡面上，覆土澆水即可。

4.3 時間安排

(1)準備期：2014年1—2月，現場勘測，選擇試驗區，確定栽種植被種類，初擬實施方案。

(2)實施期：2014年3月，試驗區坡面整地，植被栽種及管理。

(3)試驗觀測期：2014年4—12月，期間派專人進行管理養護，每月中旬記錄一次植被的生長情況，并對各區土壤采樣，測定各項指標。

(4)總結分析：2015年1月，對已收集的數據、成果進行總結分析。

5 總結分析

5.1 試驗結果分析

(1)不同配置方式植被恢復情況分析。各樣地不同植物配置調查結果見表2。從表2中可以看出，植物配置模式2的生長情況最佳，其次為模式4，其余兩種配置模式長勢較差。

表2 各分區植被調查結果

(2)不同配置模式喬灌草生長情況分析。不同配置模式下植被生長情況調查結果見表3。通過對表3中數據的對比分析，植物長勢相對較好的為模式2和模式4，且4種模式的灌木長勢均明顯好于喬木和草本。

表3 不同配置模式下植被生長情況

5.2 結 論

(1)從對已選植被的調查結果及分析來看，灌木在礦區廢棄地的適應性要大于喬木和草本。

(2)礦區棄渣地植被修復方式為：保護與利用相結合，采用喬灌草結合方式，本文建議植被配置方式選用模式2(杉木+胡枝子+混合草籽)。

6 結 語

礦區植被修復與可持續景觀設計涉及生態、工程、美學、經濟和社會等多方面的內容，可實現環境、土壤和生態的綜合修復，恢復生物物種的多樣性，防御自然災害，重建礦區良好生態環境[4]。新邵縣高家坳金礦棄渣場植被恢復的試驗和應用表明，礦產資源的合理開發和生態環境的有效保護，有利于減少水土流失及土地的沙漠化，實現可持續發展。

[1] 馬建榮,汪偉剛.喬灌草結合在邊坡景觀形成中的應用及相關設計方法研究[J].交通建設與管理,2009(9):168-170.

[2] 湯葉芳,左春霞,高國興.高羊茅、草地早熟禾的習性及其栽培技術[J].農技服務,2007,24(4):97.

[3] 李德輝,劉穎.礦山邊坡植被恢復目標和方法探討[J].現代園藝,2014(4):153.

[4] 王林,曹珂,車軒,等.礦山廢棄地生態修復研究進展[J].現代礦業,2013(12):170-172.

(責任編輯 徐素霞)

S157.2

A

1000-0941(2015)10-0018-03

王曙光(1981—)，男，湖南邵陽市人，工程師，學士，主要從事水土保持方面的研究工作。

2015-02-10