廢棄礦山生態修復中土壤重構的策略研究

黃愛民 費勇強 羅 義 顏 雪

（四川省核地質調查研究所 四川 成都 610061）

引言

大熊貓作為我國獨有的珍稀生物，在塑造國家形象的過程中有著重要的地位及悠久的歷史,早在新中國成立之初便有了“熊貓外交”，即熊貓是我國和世界各國交流的和平使者[1][2]。2021 年，大熊貓國家公園雅安管理分局編制《大熊貓國家公園（雅安片區）“十四五”規劃》，為大熊貓國家公園（四川雅安片區）的建設勾畫了藍圖。

四川省雅安市由于長期以來的礦產資源開發活動產生了大量歷史遺留廢棄礦山，根據相關資料顯示，大熊貓國家公園（四川雅安片區）共有歷史遺留廢棄礦山247.38hm2，歷史遺留廢棄礦山類型主要為大理巖、石膏、建筑用砂、石棉等非金屬礦產[3][4]。其中，由于礦山開發利用導致泥巴山和二郎山生態廊道受阻，形成障礙點20 處，白沙河、三合、新廟和泡草灣4 個野生大熊貓局域種群之間的基因交流受到影響[5]。同時,也導致區域生態系統脆弱、林地和草地退化、土地石漠化、水源涵養功能衰減、生物多樣性減少、水土流失等問題加劇，嚴重削弱了區域的生態屏障與水源涵養功能[3][4]。故礦山生態修復不但治理了環境問題，還對連通相互隔離的大熊貓棲息地，實現隔離大熊貓種群基因交流具有重要意義。

礦山修復工作通常分為地形地貌恢復治理工程、地質災害防治工程技術措施、土壤重構工程、植被重建工程等[6]。然而，以往的治理修復工作在土壤重構時，缺乏對土壤情況的考慮，即便修復后植被的恢復也不理想，不能達到理想的修復效果。因此，為增強植被恢復治理的效果，恢復受廢棄礦山影響的大熊貓棲息地的連通性，實現大熊貓種群穩定繁衍，亟待提出廢棄礦山生態修復期間針對土壤重構的策略與模式，對大熊貓國家公園內廢棄礦山生態修復中土壤重構提供技術指導。

1 研究區概況

大熊貓國家公園（四川雅安片區）（102°11'6.360"～103°11'5.525"E，28°51'3.301"～30°56'28.594"N），地處四川省雅安市，涉及滎經縣、石棉縣、天全縣、蘆山縣、寶興縣，面積5936.40km2，共分布野生大熊貓340 只，占四川省內野生大熊貓總量的24.51%。研究區涉及滎經縣、石棉縣、天全縣、蘆山縣、寶興縣，所屬山系大相嶺、邛崍山、小相嶺山系[7]。

我國于1974～1977 年進行了全國第一次大熊貓調查，其中1976 年對四川省雅安市的寶興、天全等地的野生大熊貓進行了調查，調查結果顯示分布于邛崍山、大相嶺、小相嶺山系中；1985～1988 年進行了全國第二次大熊貓調查，調查結果顯示研究區內大熊貓分布在滎經、石棉、天全、寶興、蘆山，野外大熊貓數量為146 只，大熊貓棲息地總面積為257768hm2；1999～2003 年進行了全國三次大熊貓調查，調查結果顯示研究區內大熊貓分布在滎經、石棉、天全、寶興、蘆山，野外大熊貓數量為259 只，大熊貓棲息地總面積為482196hm2；2011～2014 年進行了全國四次大熊貓調查，調查結果顯示研究區內大熊貓分布在滎經、石棉、天全、寶興、蘆山，野外大熊貓數量為340 只，其中寶興縣181 只、蘆山縣28 只、石棉縣24 只、天全縣78 只、滎經縣26 只，大熊貓棲息地總面積為547682hm2[7～9]。

經資料收集和現場調查可知，研究區涉及150 個歷史遺留廢棄礦山圖斑，主要為大理巖、石膏、建筑用砂、花崗石礦、石棉等非金屬礦產，還有部分銅鉛鋅礦，給當地的森林植被和環境帶來了嚴重破壞[5][10～12]，也加劇了大熊貓生境廊道破碎化[13]，嚴重威脅大熊貓的生存，急需修復治理，但以往的修復措施由于缺乏對土壤情況的考慮，即便修復植被恢復也不理想，無疑加劇影響，因此亟需一套適合大熊貓國家公園廢棄礦山生態修復期間針對土壤重構的策略與模式。

2 數據來源與方法

2.1 數據來源及其標準化

大熊貓分布點數據、取食竹分布以《四川省第四次大熊貓調查報告》附圖為基礎[7]，經掃描后矢量化得到；土壤厚度、土壤類型和有機碳數據來源于國家地球系統科學數據中心（http://soil.geodata.cn）[14～16]；歷史遺留廢棄礦山圖斑分布點數據通過礦山實地調查及圖斑核查得到。

2.2 分析方法

運用統計分析方法對指標土壤厚度、土壤類型和土壤有機碳含量進行單因子定量分析，分別得出各個指標的評價范圍，并針對每個評價指標對研究區的適宜性進行評價，得到該指標的大熊貓生境的適宜條件，然后結合廢棄礦山對大熊貓的影響情況，提出在廢棄礦山生態修復工作中關于土壤重構行之有效的策略。

3 分析與討論

土壤重構從土壤厚度、土壤類型、土壤有機碳3 個方面進行分析。其中，土壤有機碳分別在土壤深度0～5cm、5～15cm、15～30cm 處進行詳細討論。

3.1 土壤厚度

運用軟件origin2021 對研究區所有大熊貓分布點的土壤厚度進行單因子定量分析。結果表明，研究區各大熊貓分布點的土壤厚度范圍為46～103cm；大熊貓在不同土壤厚度的分布規律較為明顯，其中50%的大熊貓集中生存在土壤厚度為72～87cm 范圍內，其增長基本呈直線趨勢；土壤厚度小于53cm 和大于103cm，研究區基本上沒有大熊貓出現的痕跡，其中土壤厚度大于103cm 無大熊貓痕跡（見圖1），可能是因為研究區整體區域的地層原因導致的。分析結果說明，大熊貓關于指土壤厚度的適宜條件分別為53～103cm，土壤厚度小于53cm，研究區基本上沒有大熊貓出現的痕跡。

圖1 研究區內各大熊貓分布點土壤厚度統計情況

3.2 土壤類型

運用軟件origin2021 對研究區所有大熊貓分布點的土壤類型進行單因子定量分析。結果表明，大熊貓國家公園（四川雅安片區）范圍內，在土壤類型為棕壤、暗棕壤、暗黃棕壤、棕色針葉林土的地方出現頻率依次為28.24%、24.71%、17.06%、15.88%，共計85.89%；在土壤類型為黑氈土、黑色石灰土、黃壤、棕壤性土、草氈土等地方極少出現。除此之外，研究區的其他地方，無大熊貓出現的痕跡（見圖2）。分析結果說明，大熊貓適宜生活在土壤類型為棕壤、暗棕壤、暗黃棕壤、棕色針葉林土的范圍內。

圖2 研究區內各大熊貓分布點土壤類型統計情況

3.3 土壤有機碳

運用軟件origin2021 對研究區所有大熊貓分布點的土壤有機碳在土壤深度分別為0～5cm、5～15cm、15～30cm 進行單因子定量分析。結果表明，研究區大熊貓分布點內，土壤有機碳在土壤深度0～5cm、5～15cm、15～30cm 的濃度范圍依次為755～1821g/m2、1415～2780 g/m2、1328～2951g/m2；土壤深度5～15cm、15～30cm的土壤有機碳濃度范圍變化不大，但相比土壤深度0～5cm 來說，其土壤有機碳含量范圍變化較大。

但大熊貓在不同土壤有機碳的分布規律較為明顯，其中50%的大熊貓集中生存在土壤深度0～5cm、5～15cm、15～30cm 的土壤有機碳濃度依次為1064～1331g/m2、1862.5～2251.5g/m2、1917.5～2332g/m2范圍內；土壤深度0～5cm的土壤有機碳＜755g/m2且＞1821g/m2，土壤深度5～15cm 的土壤有機碳＜1415g/m2且＞2780g/m2，土壤深度15～30cm 的土壤有機碳＜1328g/m2且＞2951g/m2時，研究區基本上沒有大熊貓出現的痕跡（見圖3），可能是因為土壤有機碳對植被等生態系統影響較大，導致影響大熊貓的分布。

圖3 研究區各大熊貓分布點土壤有機碳統計情況

結合分析結果，說明大熊貓關于指標土壤有機碳在土壤深度0～5cm、5～15cm、15～30cm的適宜條件分別為1064～1331g/m2、1862.5～2251.5g/m2、1917.5～2332g/m2。

結論

通過以上研究分析可知，指標土壤厚度、土壤類型和土壤有機碳含量對大熊貓分布點影響較大。在廢棄礦山生態修復期間，土壤重構過程中，可以通過合理化設計，使其成為更適宜大熊貓生存的土壤環境。

當進行歷史遺留廢棄礦山生態修復時，覆土厚度設計需至少53cm，才能再種植植被。

當進行歷史遺留廢棄礦山生態修復時，可根據修復區附近土壤類型進行選擇，盡可能選擇棕壤、暗棕壤、暗黃棕壤、棕色針葉林土進行覆土。覆土深度0～5cm、5～15cm、15～30cm對有機碳含量有較高要求。

當覆土深度在0～5cm、5～15cm、15～30cm時土壤有機碳含量宜分別控制在1064～1331g/m2、1862.5～2251.5g/m2、1917.5～2332g/m2的范圍內。