基于生態恢復的廢棄地植被群落特征研究

安麗娜

（榆林市現代農業培訓中心，陜西榆林 719000）

礦業是經濟社會發展和生態文明進步的重要物質基礎和能量來源，但目前我國因采礦侵占土地面積已接近4 萬平方千米，并以每年330 km2的速度增加［1］。黨的十九大報告指出，必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，形成綠色發展方式和生活方式［2］。《國土資源“十四五”規劃綱要》指出：提高礦產資源開發保護水平，發展綠色礦業，建設綠色礦山［3］。擬通過對獨山城礦山不同廢棄地類型的植被狀況的調查研究，探明獨山城礦山廢棄地不同立地條件下植被恢復優勢種，揭示獨山城礦山不同廢棄地植被群落空間的變異特征及廢棄地恢復治理的次序，使礦山恢復治理更具有針對性，有助于指導開展人工恢復技術和自然演替相結合的礦山植被恢復［4］。

1 材料與方法

1.1 研究對象及其范圍

淶源縣位于河北省保定市西北部太行山北端深山區，本研究選擇淶源縣獨山城礦山的典型廢棄地作為研究區，獨山城鐵礦礦區面積合計14.43 km2，礦區范圍內原有5 個采礦權，69 個采礦點。礦區地理坐標為東經114°27′45″～114°30′30″，北緯

39°10′30″～39°13′15″。

1.2 研究方法

1.2.1 調查法

淶源縣礦山外業調查，淶源縣地質災害調查統計、實地調查，主要通過對當地居民和管理部門走訪調查，收集相關礦區的土壤、水文、地質、植被等圖件資料、數據資料，對微地貌、樣點設置、植被現狀調查。

1.2.2 文獻研究法

通過外業調查、圖書文獻查閱獲取資料，從而全面、正確地了解掌握資料，分析研究問題的一種方法。

1.2.3 對比分析法

根據在獨山城礦區廢棄地環境問題和生態環境恢復的難易程度上，選擇排土場地（采礦渣堆場、選礦渣堆場）、尾礦庫場地（尾礦庫、尾礦壩）作為礦山廢棄地類型進行研究，以不同坡位、坡向的立地條件的植物樣方調查資料為基礎，采用群落物種多樣性指數對植被的生長特征進行分析。各類型區分別選取白石口銅鐵礦礦山的邊坡植被條件作為對照（CK）。

1.3 研究數據

1.3.1 數據來源

數據來源包括文獻查閱與資料搜集、實地調查與測繪（微地貌調查、樣地設置、植被現狀調查）。

根據前期相關資料的研讀和整理，立足獨山城鐵礦廢棄地的立地類型，2016 年6 月，進行樣方調查和取樣，并于9 月進行外業調查的補充工作。由于研究區的自然群落多為草本群落，自然條件下喬木和灌木很少，而且分布零散，品種單一，故設置2 m×2 m 樣方，每個樣方設置3個重復。樣地自然恢復階段為5～8 年，按照影響空間差異主要因素坡向和坡位，于排土場地取樣地30 個；尾礦庫場地取樣地9 個。各類型區分別選取白石口銅鐵礦礦山為對照，共12 個樣方，樣方總數66 個。如圖1 所示。

圖1 樣地布置示意圖

1.3.2 數據處理方法

采用Excel 2003 對調查和實驗數據進行整理，通過植物物種多樣性指數公式進行數據計算。

根據馬克平等對物種多樣性的研究［5］，選擇物種多樣性指數Shannon-Wiewer 指數H，生態優勢度Simpson指數D、均勻度指數Pielou 指數J、物種豐富度指數Margalef 指數R對群落進行分析［6］。

物種多樣性指數Shannon-Wiewer 指數：

式（1）中：H為多樣性的信息度量，集中反映物種數量和分布的均勻程度，同物種數量和分布均勻程度成正比；Ni為物種i的個體數量，N為群落中植物個體總數。

生態優勢度Simpson 指數：

式（2）中：D表示群落中個別植物種的優勢程度，與植物種的多樣性指數成反比；N為群落中植物的個體總數；p?為種的個體數占群落中總個體數的比例。

均勻度指數Pielou 指數：

式（3）中：J為均勻度指數；式中S為群落中物種數量。Pielou 指數是對物種個體的分布均勻程度的度量，種間的個體數量差異與群落內均勻度成反比。

物種豐富度指數Margalef 指數：

式（4）中：R為物種豐富度指數，是對一個群落中各種植物個體數量的表征；N為群落中植物的總個體數；S為群落中物種數。

2 結果與分析

2.1 獨山城礦山廢棄地植被群落特征

通過對獨山城鐵礦廢棄地的植物群落調查統計，物種數共計39 種，分屬19 科30 屬，植物個體數共計1 988 株（叢），其中草本植物物種數為30 種，灌木4種，喬木5 種。其中：采礦渣堆場共計25 個物種39 株，優勢物種為狗尾草、苦麥菜和茵陳蒿；選礦渣堆場共計20 個物種29 株，優勢物種為豬毛菜、狗尾草、苦麥菜；尾礦庫共計17 個物種32 株，優勢物種為沙棘、龍葵、茵陳蒿、苦麥菜和小紅菊；尾礦壩共計21 個物種44 株，優勢物種為沙棘、龍葵、茵陳蒿、苦麥菜和小紅菊。

2.2 不同廢棄地類型植物多樣性

2.2.1 采礦渣堆場植物物種多樣性

采礦渣堆場不同立地條件下，指數R和H代表的植物個體數量，反映出坡底和平臺的物種數量多于坡中；指數D和J指數反映出坡頂的植物集中程度最好，物種均勻，其次是坡中的位置，且陰坡的物種均勻度強于陽坡。如圖2 所示。

圖2 采礦渣堆場不同立地條件類型植物物種多樣性

2.2.2 選礦渣堆場植物物種多樣性

選礦渣堆場不同立地條件下，指數R表現為陰坡高于陽坡，坡底高于坡頂及坡中，指數D表現陽坡高于陰坡、坡中高于坡頂、坡底，指數H和指數J在各立地條件表現趨同，差異小。總體來說，從物種豐富度和植物個體分布上看，坡底和平臺的植物個體數較多，均勻度較高，立地條件較坡中更適合植物的生長；陰坡的植物多樣性也強于陽坡。如圖3 所示。

圖3 選礦渣堆場不同立地條件類型植物物種多樣性

2.2.3 尾礦庫植物物種多樣性

尾礦庫不同立地條件下，指數R在坡頂平臺達到了一個較高值，說明坡頂物種種類較多，群落物種種類更加豐富；指數D從坡底到坡頂平臺指數相差不大，說明尾礦庫各物種分布集中程度相差不大；多樣性指數H說明坡頂平臺相比陽坡坡底和陽坡坡中來說更適合不同植物種生長。均勻度指數J在3 個位置相差不大，說明植物分布疏密得當。如圖4 所示。

圖4 尾礦庫不同立地條件類型植物物種多樣性

2.2.4 尾礦壩植物物種多樣性

尾礦壩不同立地條件下，指數R反映出平臺和坡底的植物物種數量和植物個體總數相對較好，但不及參照植物群落。指數H、指數J數據表明尾礦壩不同立地條件下物種數量和物種個體分布相對均勻，且差異不明顯。指數D反映出不同立地條件下優勢種數量相近。如圖5 所示。

圖5 尾礦壩不同立地條件類型植物物種多樣性

3 結論與討論

1）探明了獨山城礦山不同廢棄地植被群落。研究區露天鐵礦廢棄地的植物群落物種數共計39 種，分屬19科30 屬，植物個體數共計1 988 株（叢），其中草本植物物種數為30 種，灌木4 種，喬木5 種。研究區內草本植物在植被群落中屬于先鋒物種，且菊科和禾本科處于優勢地位。采礦渣堆場共計25 個物種39 株，選礦渣堆場共計20 個物種29 株，尾礦庫共計17 個物種32 株，尾礦壩共計21 個物種44 株。4 種不同廢棄地類型的優勢物種為豬毛菜、狗尾草、苦麥菜、茵陳蒿及沙棘，其中排土場的優勢物種為豬毛菜、狗尾草，尾礦廢棄地的優勢物種為沙棘、狗尾草、苦麥菜。在廢棄地植被重建與植物選種時，建議選擇各立地條件類型的優勢種。

2）揭示了獨山城礦山不同廢棄地植被群落空間變異特征與廢棄地恢復治理的次序。尾礦場地植物多樣性綜合恢復潛力指數均高于排土場并接近CK，且各廢棄地立地條件類型的植物多樣性指數差異較后者小；排土場植被群落表明坡底好于坡頂、坡中，且陰坡較好于陽坡；尾礦場植被群落表明坡頂好于坡中、坡底，陽坡好于陰坡。在廢棄地重建與恢復治理時，注意對陽坡坡中與陰坡坡中的土壤改良與培育。可參照尾礦場地對排土場地進行恢復治理。