尋烏縣稀土尾砂地植被修復效益綜合評價

胡根華，魯向暉，劉明蘭

(1.江西省河道湖泊管理局，江西 南昌 330009； 2.南昌工程學院 水利與生態工程學院，江西 南昌 330099)

稀土尾砂為稀土礦開采后的殘留礦渣，不僅大量占壓土地資源，而且質地疏松，處理不當易引發水土流失，嚴重影響生態環境。南嶺山區既是我國重要的稀土產地，也是長江流域和珠江流域重要的水源區，為了保護生態環境，防治水土流失和水污染，必須重視稀土尾砂的整治。

尋烏縣位于江西省南部的南嶺山區，蘊藏有豐富的稀土資源，自20世紀70年代起，稀土開采為當地的經濟發展作出了巨大的貢獻，但限于當時落后的開采工藝，大量的尾砂沒有得到及時處理而隨意地堆積在稀土礦區，形成了“溝壑縱橫，紅色沙漠”的人工地貌[1]，不僅占壓耕地，破壞植被，而且引發了嚴重的水土流失，并誘發了地下水污染、地質災害等。尋烏縣位于東江源頭，東江是廣東及香港居民用水的主要水源，大面積堆積的稀土尾砂對東江源頭的水質也產生了潛在的影響[2]。為此，尋烏縣政府有關部門開展了針對稀土尾砂治理的植被修復工作，并積極與科研院所合作，通過大量的引種實踐，篩選出用桉樹(EucalyptusRobustaSmith)與混合草種搭配快速恢復稀土尾砂地植被的方法。目前，尋烏縣稀土礦區種植桉樹的面積已占礦區總面積的60%以上，礦區植被覆蓋率得到了顯著提高。但是，人們對桉樹人工林對生態環境的影響存在爭議[3-5]，桉樹能否對稀土尾砂地的生態環境起到改善作用也未見明確的研究報道。因此，尋烏縣當前利用桉樹修復稀土尾砂地的措施是否合理，大面積種植桉樹人工林治理稀土尾砂是利還是弊，以及如何科學地評價桉樹對稀土尾砂地修復的生態及社會效益，已成為當地政府急需明確的問題。本研究以尋烏縣文峰鄉稀土尾砂治理區為研究對象，采用層次分析法綜合評價模型，對研究區桉樹修復稀土尾砂地的生態、社會及經濟效益進行綜合評價，以期為科學評價研究區現有治理措施的效益和存在問題提供理論依據，為采用桉樹修復稀土尾砂地的治理前景提供指導及應對策略，這對東江源區的水土保持、水質保護，稀土資源的可持續利用都具有積極的作用。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于江西省贛州市尋烏縣文峰鄉。尋烏縣位于贛閩粵三省交界處，是珠江水系東江的發源地，稀土資源豐富。文峰鄉位于尋烏縣東南部，地處東江流域尋烏河中游，是尋烏縣主要的稀土礦區。自20世紀70年代中期開采稀土以來，遺留的稀土尾砂與裸露基巖共同形成了稀土采礦跡地，植被無法生長，素有“南方沙漠”之稱。研究區總面積為81.66 km2，水土流失面積58.80 km2，占總面積的72%。堆積的稀土尾砂呈無規則狀，地形起伏較大，相對高差最大可達150 m，坡度15°以上的面積占到礦區總面積的66.39%。研究區屬亞熱帶濕潤氣候區，雨量豐富，多年平均降水量1 639.1 mm，4—6月份降水量占全年降水量的50%左右，且多為暴雨；氣候溫和，多年平均氣溫為17.9 ℃。

經走訪有關部門及實地調查，研究區在實施治理之前全部為裸露的稀土尾砂地，無任何植被生長，自然條件惡劣。自2008年開始，尋烏縣水土保持局開始對研究區稀土尾砂進行治理，采用桉樹加混合草籽的方式對稀土尾砂區進行植被修復，到2014年，研究區已形成大片的桉樹人工林，植被覆蓋率達60%以上，治理初見成效。

1.2 研究方法

評價桉樹的生長對生態環境的影響具有模糊性，因此本研究利用模糊數學的方法來進行評價。在評價過程中，各評價指標的權重系數一般采用專家給定的方法確定[6]，故不可避免地帶有一定的主觀影響，導致評價結果會產生一定的偏差。而層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)可以將非定量事件作定量分析[7]，既可以保證定性表述的科學性，又可獲得定量分析的準確性，實現了評價指標在定性及定量上的統一，較好地避免了因為主觀因素導致的評價結果偏差問題。因此，可用層次分析法代替傳統的專家打分法，確定各指標的權重。

本研究依據桉樹對研究區稀土尾砂修復的目標，建立修復效果評價指標體系，采用專家打分的方式，對各指標進行評價，形成優、良、中、差、劣5個評價等級，然后利用層次分析法與模糊綜合評價模型，對桉樹修復稀土尾砂的綜合效益進行評價。

2 結果與分析

2.1 層次分析模型

2.1.1 聚類因子綜合評價指標體系的建立

稀土尾砂植被修復的綜合效益由生態效益、社會效益、經濟效益等組成，每一個單項效益又由各個考核指標構成。本研究對尋烏縣文峰鄉稀土尾砂區進行了詳細調查及走訪，依據設立桉樹人工林的最初目的及礦區稀土尾砂的治理現狀，將各評價因素分類，形成了兩個層次的聚類因子指標體系，具體見表1。

2.1.2 聚類因子權重的確定

依據建立的桉樹修復稀土尾砂綜合效益聚類因子指標體系，通過走訪專家(2人)、政府部門相關工作人員(4人)、學者(3人)、農戶(8人)、稀土礦主(3人)，對各層次評價指標進行打分，并對各指標按照優、良、中、差、劣幾個等級進行評定。最后，對各評價指標評分結果進行歸一化處理，結果見表1。

2.2 綜合評價模型的建立與評價結果

2.2.1 綜合評價模型的建立

桉樹修復稀土尾砂綜合效益(因素集U)由3個子效益(生態效益U1，社會效益U2，經濟效益U3)組成，本研究共有兩層因素集，即：第一層因素集U={U1(生態效益),U2(社會效益),U3(經濟效益)}；第二層因素集U1={u11(涵養水源),u12(固土防蝕),u13(改良土壤),u14(穩定邊坡),u15(生物多樣性),u16(防治病蟲害),u17(生態恢復),u18(攔蓄徑流),u19(消耗水分),u110(林木抗逆性)}，U2={u21(礦區綠化),u22(美化環境),u23(荒地治理),u24(增加財政),u25(增加林地),u26(木材儲備),u27(科學研究),u28(綜合效益)}，U3={u31(木材收入),u32(管護投入),u33(林木資源),u34(培肥土壤),u35(技術推廣),u36(樹種培育),u37(直接價值),u38(間接價值)}。

表1 尋烏縣桉樹修復稀土尾砂綜合效益評價指標體系及評分表(20人)

評語集V={V1(優)，V2(良)，V3(中)，V4(差)，V5(劣)}。

對Ui={ui1,ui2,…,uim}中的各因素進行單因素評價，建立模糊映射

fi：Ui→F(V)

ui→f(ui)=(ri1,ri2,…，rim)∈F(V)

模糊映射f可確定一個模糊關系Rf∈F(U×V)，即Rf(ui，vj)=f(ui)(vi)=rij,因此Rf可由下列模糊矩陣R∈Mn×m表示：

在本研究中，第一層因素集U={U1,U2,U3}，第二層因素集U1={u11,u12,…,u110},U2={u21,u22,…,u28},U3={u31,u32,…,u38}，利用上述方法建立模糊映射，得到評判矩陣Ri，以(Ui，V，Ri)為原始模型，在Ui中通過層次分析法求出第一層各因素的權重值Ai，求得第一層各因素的綜合評價

Bi=Ai·Ri∈F(V) (i=1,2,…,p)

對第二層因素以Bi為因素Ui的單因素判斷，建立模糊映射f:U→F(V)，Ui→f(Ui)=Bi，得到第二層評價矩陣：

以(U，V，R)為原始模型，U中給各因素的指標分配利用層次分析法求出權重A。

最后，求得綜合評價B=A·R∈F(V)。

經計算，得出第一層因素集指標權重為A=(A1,A2,A3)=(0.42,0.32,0.26)；第二層因素集指標權重分別為A1=(B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9,B10)=(0.087 0,0.099 0,0.159 5,0.099 0,0.075 0,0.098 0,0.088 0,0.099 0,0.097 0,0.098 5)，A2=(B11,B12,B13,B14,B15,B16,B17,B18)=(0.124 5,0.100 0,0.173 0,0.059 0,0.201 5,0.079 0,0.163 0,0.100 0)，A3=(B19,B20,B21,B22,B23,B24,B25,B26)=(0.097 5,0.096 5,0.180 0,0.088 0,0.141 5,0.099 0,0.138 5,0.159 0)。

2.2.2 綜合評價結果

本研究利用專家打分及層次分析法得出各層次因子的權重，并對各評價指標評語歸一化，為建立模糊映射、構建評價矩陣服務。

評價指標評語集：V={V1(優),V2(良),V3(中),V4(差),V5(劣)}

單因素評價矩陣為：

B1=A1·R1=(0.154 4，0.237 0，0.295 9，0.256 3，0.056 4)→V3

B2=A2·R2=(0.260 5，0.329 5，0.276 3，0.118 7，0.015 1)→V2

B3=A3·R3=(0.100 7，0.285 4，0.327 9，0.248 9，0.037 2)→V3

評價結果表明，桉樹修復稀土尾砂的生態效益為中、社會效益為良、經濟效益為中。

依據上述對第二層因子集綜合評價的結果，本研究再對桉樹修復稀土尾砂的綜合效益進行評價。

第一層因子集B=A·R=A·{B1，B2，B3}，權重A=(0.42,0.32,0.26)，進行綜合評價，得

(0.174 4，0.279 2，0.297 9，0.210 4，0.038 2)→V3

以上結果表明，采用26個指標對桉樹修復稀土尾砂地的綜合效益評價結果為中。

對B作歸一化處理得B=(0.17，0.28，0.30，0.21，0.04)，表明對桉樹修復稀土尾砂的綜合效益總體評價態勢為：17%為優，28%為良，30%為中，21%為差，4%為劣。

3 結論與討論

3.1 結 論

利用層次分析法與模糊綜合評價模型對研究區桉樹修復稀土尾砂地的綜合效益進行了評價，結果表明：目前采用桉樹對稀土尾砂地進行生態修復，其生態效益的評價結果為中，社會效益的評價結果為良，經濟效益的評價結果為中，生態修復的綜合效益評價為中；生態修復總體評估態勢為17%為優，28%為良，30%為中，21%為差，4%為劣。

3.2 討 論

桉樹的種植在林業生態研究中一直爭論比較多，爭論的焦點主要集中于桉樹的種植容易導致林地地力衰退[8]、生態多樣性降低[9]、群落結構單一等[10-11]。我國種植的桉樹在實踐中也表現出一定的優勢，特別是在亞熱帶及熱帶地區，良好的氣候為桉樹生長提供了有利條件，加之桉樹具有速生、耐貧瘠、耐酸等生理特點，因此是生態環境退化地區及侵蝕劣地植被修復的重要樹種之一。在贛南地區稀土尾砂地，桉樹表現出良好的生長狀況，為該區域植被恢復、生態環境改善起到了先鋒作用，效益顯著。

本研究結果顯示，采用桉樹對稀土尾砂生態修復的綜合效益為中，這和文獻[12]的研究結果一致。這說明在亞熱帶地區引種及種植桉樹的過程中，雖然其表現出了良好的生長適應性，使當地的植被覆蓋率得到了提高，獲得了一定的社會效益及生態效益，但是，其在生態效益的評價中存在一些問題，比較突出的主要有生物多樣性單一、需肥量大、缺水嚴重等，這些問題已經在當前的治理工作中顯現出來。因此，要科學地進行稀土尾砂的生態修復，在現有修復工作的基礎上，還應對桉樹的種植和引種進行合理的布局，篩選出適合在稀土尾砂上生長的其他植物品種，與桉樹進行混交，才能起到豐富物種多樣性、改良土壤，恢復稀土尾砂生產力的作用。這樣才可以從根本上完善稀土尾砂的生態修復技術，治理水土流失，實現研究區生態環境的改善。