祁連山祁豐礦區(qū)廢棄礦山植被恢復(fù)調(diào)查分析

摘 要 為了解祁連山祁豐礦區(qū)植被恢復(fù)情況，以期為該地區(qū)的廢棄礦山植被恢復(fù)和重建提供理論依據(jù)，在該礦區(qū)選擇包括石灰石礦、煤礦、銅礦、多金屬礦、石英巖礦的5處典型廢棄礦山為研究對(duì)象，通過設(shè)置植被樣方并進(jìn)行植被群落結(jié)構(gòu)調(diào)查。結(jié)果表明：廢棄礦山的主要恢復(fù)措施為建筑物及廢棄設(shè)施拆除、垃圾清理、渣堆整平、廢棄探采坑洞的回填及刷坡整平、覆土、人工平土、植草綠化、纖絲石籠擋墻、道路翻耕、封育圍欄等。從植被恢復(fù)效果看，土壤層較厚（蓄水能力強(qiáng)）的礦點(diǎn)及有灌溉條件的礦點(diǎn)，其植被恢復(fù)效果好；而土壤層較薄或無灌溉條件的礦點(diǎn)，其植被恢復(fù)效果差一些。因此，建議繼續(xù)堅(jiān)持人工修復(fù)和自然修復(fù)相結(jié)合，同時(shí)加強(qiáng)植被生態(tài)恢復(fù)后的后期管理，使礦山植被生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)進(jìn)入良性循環(huán)。

關(guān)鍵詞 祁連山祁豐礦區(qū)；植被恢復(fù)；植物多樣性

中圖分類號(hào)：S718.57""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"" doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2024.02.015

Investigation and Analysis on Vegetation Restoration of Abandoned Mines in Qifeng Mining Area of Qilian Mountains

Abstract In order to understand the situation of vegetation restoration in Qifeng mining area of Qilian Mountains and provide a theoretical basis for vegetation restoration and reconstruction of abandoned mines in this area，five typical abandoned mines including limestone mine，coal mine，copper mine，polymetallic mine and quartzite mine were selected as the research objects in this mining area. The vegetation community structure was investigated by setting up vegetation quadrats. The results showed that the main restoration measures of abandoned mines were demolition of buildings and abandoned facilities，garbage cleaning，slag heap leveling，backfilling of abandoned exploration pits and holes，slope leveling，soil covering，artificial soil leveling，grass planting and greening，steel wire gabion retaining wall，road ploughing，enclosure and so on. From the perspective of vegetation restoration effect，the mining sites with thicker soil layer （strong water storage capacity） and the mining sites with irrigation conditions had good vegetation restoration effect;however，the effect of vegetation restoration was poor in mining sites with thin soil layer or no irrigation conditions. Therefore，it is suggested to continue to adhere to the combination of artificial restoration and natural restoration，and strengthen the later management after vegetation ecological restoration，so that the restoration of mine vegetation ecosystem can enter a virtuous circle.

Key words Qifeng mining area of Qilian Mountains;vegetation restoration;plant diversity

采礦主要包括露天采礦和地下開采，其對(duì)生態(tài)環(huán)境的不良影響是明顯的、破壞性的，主要包括對(duì)礦區(qū)地表景觀和植被的影響，對(duì)土地資源的影響，對(duì)周邊大氣、水和土壤及生物多樣性的影響[1]。對(duì)礦區(qū)的植被恢復(fù)是對(duì)其進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的主流措施之一，是指通過人為措施構(gòu)建礦區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)初始植物群落的作用，從而間接促進(jìn)礦區(qū)土壤結(jié)構(gòu)和肥力的恢復(fù)，進(jìn)而促進(jìn)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)與重建[2，3]。目前，已有專家和學(xué)者對(duì)礦區(qū)植被的修復(fù)開展了大量的研究，如礦區(qū)植被恢復(fù)技術(shù)[4]、植被對(duì)礦區(qū)廢棄地的改良效果[5]、影響礦區(qū)植被恢復(fù)的生境因子[6]、礦山生態(tài)修復(fù)的路徑選擇等[7]。地處西北干旱半旱區(qū)地區(qū)的祁連山，是甘肅省礦山分布的集中地帶，之前由于采礦技術(shù)不成熟，經(jīng)營措施不完善加上環(huán)保意識(shí)差，采礦造成了許多生態(tài)環(huán)境問題，諸如地表植被破壞，地表塌陷、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，地下水資源的破壞等[1]。為保護(hù)祁連山西部生態(tài)環(huán)境屏障，2017年7月，中辦、國辦就祁連山國家自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境問題發(fā)出了嚴(yán)厲通報(bào)并要求予以徹底整改[8]，張掖市人民政府借助山水林田湖生態(tài)保護(hù)工程的良好契機(jī)，對(duì)祁連山的大部分礦山進(jìn)行了關(guān)閉并進(jìn)行生態(tài)整治。

鑒于此，本研究以分布在祁連山的祁豐礦區(qū)為研究區(qū)域，選擇5處典型礦山，包括石灰石礦、煤礦、銅礦、多金屬礦、石英巖礦為研究對(duì)象，對(duì)不同礦山類型的植被恢復(fù)情況進(jìn)行調(diào)查，包括植物的種類、數(shù)量、高度、蓋度，地形、地貌等，同時(shí)結(jié)合前期的歷史資料，對(duì)其植被恢復(fù)效果進(jìn)行分析，以期為祁連山的礦山植被恢復(fù)與重建提供理論依據(jù)，這對(duì)區(qū)域局地或更大范圍內(nèi)的祁連山生態(tài)系統(tǒng)功能和效益的發(fā)揮有重要意義，可提高礦山生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力和水土保持能力。

1 "研究區(qū)概況

祁豐礦區(qū)位于肅南縣西北部，行政區(qū)劃隸屬肅南裕固族自治縣祁豐藏族鄉(xiāng)管轄。祁豐藏族鄉(xiāng)地處祁連山北麓，河西走廊西端，肅南縣西北，東西長約160 km，南北寬約105 km，總面積1.02萬km2。區(qū)內(nèi)平均海拔4 000 m左右，祁連山雪峰將全鄉(xiāng)分為前山和后山兩大地區(qū)，總體地勢東南高，西北低。礦區(qū)及外圍屬祁連山高寒半干旱氣候區(qū)，具有山區(qū)降水量大，平原區(qū)降水量小，無霜期短，晝夜溫差大，冬春季長而冷，夏秋季短而涼爽，常年多盛行西北風(fēng)等氣候特征。據(jù)肅南氣象局觀測資料，年均氣溫3.9 ℃，多年平均降水量265.3 mm，蒸發(fā)量1789.5mm；降水在年內(nèi)分配不均，主要集中于5—9月，占全年總降水量的65%～80%。日最大降水量55.0 mm，1小時(shí)最大降水量45.0 mm，10分鐘最大降水量15.0 mm。無霜期90～120 d。年平均風(fēng)速2.0 m·s-1，最大風(fēng)速23 m·s-1，最大凍土深度約1.59 m。區(qū)內(nèi)水網(wǎng)較發(fā)達(dá)，均系河西內(nèi)陸河流域疏勒河、黑河水系，自東向西發(fā)育有支流馬蘇河、豐樂河、觀山河、洪水壩河及北大河，均為常年性河流。這五大支流多年平均總徑流量43.11億m3。

礦區(qū)地處祁連山北麓，區(qū)內(nèi)山體陡峻、溝壑縱橫，地貌類型依據(jù)成因可分為構(gòu)造侵蝕高山、中山、低山丘陵、山前陡傾斜沖洪積平原及山間河溝地貌，山體走向NW-SE向，區(qū)內(nèi)整體地勢由西北向東南傾斜。肅南縣祁豐林場內(nèi)礦產(chǎn)和水能資源非常豐富，現(xiàn)已初步探明的礦藏有銅、鐵、石棉、玉石、石膏、煤、金、鎢鉬、石灰石等，目前礦區(qū)內(nèi)的開采工作已全部停止，數(shù)量眾多的無主礦已廢棄多年。礦區(qū)除個(gè)別礦點(diǎn)部分區(qū)段位于祁連山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)、緩沖區(qū)外，其余均處于祁連山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)及外圍保護(hù)地帶。祁豐礦區(qū)多為山地、農(nóng)田較少，將近一半面積被草原所占。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

2023年7月，基于立地條件和可達(dá)性，在祁豐礦區(qū)選擇5處典型礦山，包括石灰石礦、煤礦、銅礦、多金屬礦、石英巖礦，記錄所在礦點(diǎn)的經(jīng)緯度、海拔、坡度等地理信息，同時(shí)搜集相關(guān)資料查閱其恢復(fù)時(shí)間和恢復(fù)措施（表1），在每處礦點(diǎn)建立3個(gè)樣地進(jìn)行植被多樣性及其數(shù)量特征調(diào)查，選擇的5處主要礦點(diǎn)的人工植被主要有灌木林和草本，灌木林樣地大小為5 m×5 m，草本樣地大小為1 m×1 m。

2.2 植被調(diào)查

在所設(shè)立的樣地中，記錄灌木和草本的總蓋度，然后分類記錄樣地每種植物的名稱、高度、蓋度、冠幅、數(shù)量、生長情況等，具體調(diào)查方法參考中華人民共和國國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)《生物多樣性觀測技術(shù)導(dǎo)則 陸生維管植物（HJ 710.1-2014）》[9]。

3 結(jié)果與分析

3.1 典型礦山主要生態(tài)修復(fù)技術(shù)

據(jù)調(diào)查，選擇的5處典型礦山均為露天開采，需要對(duì)山體進(jìn)行開挖、爆破等方式進(jìn)行采礦，造成了一定規(guī)模的探采坑、礦洞及山體破損，破壞了礦區(qū)周邊的原始地貌，使得山體的基巖面、廢石等裸露在外。廢棄渣堆、建筑垃圾等不合理的堆放和無任何支護(hù)及綠化措施，使得原有的地形遭到了持續(xù)性的破壞，嚴(yán)重影響了周邊景觀環(huán)境。另外這些礦山主要位于中山、低山及沖洪積傾斜草原，為草地。由于礦山開采，壓占、破壞了土地資源，對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度較為嚴(yán)重。這些礦山開采活動(dòng)使得開采區(qū)內(nèi)極不利于自然植被的存活和生長。因此針對(duì)現(xiàn)場情況、地理位置及環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理等技術(shù)要求，這些礦點(diǎn)的主要治理方案為：建筑物及廢棄設(shè)施拆除、垃圾清理、渣堆整平、廢棄探采坑洞的回填及刷坡整平、覆土、人工平土、植草綠化、纖絲石籠擋墻、道路翻耕、封育圍欄等，不同礦點(diǎn)的生態(tài)修復(fù)整改措施見表2。

3.2 典型礦山生態(tài)修復(fù)植物多樣性分析

自2018年6月被列入山水林田湖綜合治理項(xiàng)目進(jìn)行覆綠以來，除在肅南縣索銅溝鉛鋅多金屬礦進(jìn)行人工栽植沙棘（Hippophae rhamnoides）以外，其他礦點(diǎn)均進(jìn)行了人工種草進(jìn)行植被恢復(fù)。對(duì)選擇的5處礦山

進(jìn)行植被多樣性調(diào)查分析（表3），從表3可以看出，不同礦點(diǎn)已初步形成多種植物匹配互長的生長態(tài)勢，包括人工植被和野生植被，生物多樣性相對(duì)較高，人工植被主要是適宜荒漠草原的草本種。高寒山地環(huán)境多年生叢生的禾本科類植物，主要包括垂穗披堿草（Elymus nutans）和冷地早熟禾（Poa crymophila）。野生植被是適應(yīng)高寒山區(qū)的多年生叢生植物，主要是菊科的假還陽參（Crepidiastrum lanceolatum）、蒙古蒿（Artemisia mongolica）、大薊（Cirsium japonicum）、菊花（Dendranthema morifolium）、蒲公英（Taraxacum mongolicum）、火絨草（Leontopodium leontopodioides）、乳白香青（Anaphalis lactea）、苦蒿（Acroptilon repens）、紫菀；其次是薔薇科的西北沼委陵菜（Comarum salesovianum）、多裂委陵菜（Potentilla multifida）、委陵菜（Potentilla chinensis）和禾本科的芨芨草（Achnatherum splendens）、冰草（Agropyron cristatum）、針茅（Stipa capillata），再就是蒺藜科的白刺（Nitraria tangutorum）、駱駝蓬（Peganum harmala）；還有車前科的車前（Plantaginis Semen）、蝶形花科的甘肅棘豆（Oxytropis kansuensis）、毛茛科的甘青鐵線蓮（Clematis tangutica）、莎草科的苔草（Carex tristachya）和蓼科的珠芽蓼（Polygonum viviparum）。

3.3 典型礦山生態(tài)修復(fù)植被恢復(fù)效果分析

礦點(diǎn)所在的研究區(qū)降水較少，其多年平均降水量265.3 mm，加上調(diào)查年份該年的降水也很少，所以本次調(diào)查的植物群落結(jié)構(gòu)主要度量參數(shù)可能比往年要小。5處礦點(diǎn)的植物總數(shù)量差異較大（表4），結(jié)合表1中的土壤覆土厚度分析，地處低海拔的肅南縣祁豐鄉(xiāng)大硫黃石灰石礦和肅南縣黃草壩冶金用石英巖礦，因?yàn)橥翆酉鄬?duì)較薄，土壤蓄水能力和養(yǎng)分供應(yīng)能力相對(duì)弱，使得其總數(shù)量相對(duì)較小，其植被所有種的總數(shù)量為39株（叢）。而肅南縣昌樂石灰石礦地處河谷沖積扇，土壤水分含量高，其植被數(shù)量最多，為392株（叢）；高海拔的肅南縣大海銅礦降水相對(duì)較多，植被總數(shù)量相對(duì)較大，其植被所有種的總數(shù)量為344株（叢）。肅南縣索銅溝鉛鋅多金屬礦因有人工灌溉措施，所以相對(duì)充足的水分供應(yīng)使得植物生長相對(duì)較好。總數(shù)量在一定程度上決定了群落的總蓋度，其總蓋度的變化范圍為28%～70%，除肅南縣昌樂石灰石礦和肅南縣大海銅礦總蓋度較大外，其他礦點(diǎn)植物覆蓋度總體偏低，群落平均高度達(dá)28.3 cm以上，其中肅南縣索銅溝鉛鋅多金屬礦主要分布的是蒺藜科的白刺和駱駝蓬，其單株（叢）的高度相對(duì)較小，但植株的冠幅大。

4 結(jié)論與討論

在祁連山祁豐礦區(qū)植被恢復(fù)中選擇萌發(fā)快、扎根深、生長迅速、耐寒耐旱的垂穗披堿草和冷地早熟禾是比較適宜的草本植物種；在靠近河岸或者固定水源地適宜人工種植喬木樹種，比如沙棘。從植物多樣性分析和植被恢復(fù)效果看，菊科、薔薇科、禾本科、蒺藜科植物是廢棄礦山生態(tài)修復(fù)的先鋒物種，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。這幾處礦點(diǎn)的植物生活力主要處于中等水平，其植被葉片的發(fā)育和繁殖能力不是很強(qiáng)，礦山植被修復(fù)明顯低于周邊原地貌的植被狀況。但是，自2018年6月在對(duì)這些礦點(diǎn)進(jìn)行植被生態(tài)恢復(fù)的過程中，與設(shè)定的“一年保成活，兩年見成效，三年使治理區(qū)的生態(tài)環(huán)境與周邊環(huán)境相一致”的治理目標(biāo)還存在一定的差距。因礦山所處的自然環(huán)境條件差，生態(tài)環(huán)境脆弱，自然恢復(fù)不易，而且植被恢復(fù)難度大。因此需要根據(jù)礦山所在的功能區(qū)劃與生態(tài)系統(tǒng)特征[10]，結(jié)合當(dāng)前的恢復(fù)狀態(tài)及修復(fù)生境，堅(jiān)持按照山水林田湖生態(tài)修復(fù)工程的政策要求，堅(jiān)持人工修復(fù)和自然修復(fù)相結(jié)合[11，12]，同時(shí)加強(qiáng)植被生態(tài)恢復(fù)后的后期管理，使礦山植被生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)入良性循環(huán)。隨著植物的不斷生長和不斷的自然演替，研究區(qū)的植物群落結(jié)構(gòu)也會(huì)越來越接近周邊的生態(tài)環(huán)境，形成一個(gè)穩(wěn)定的自然植物群落，增加礦山生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力和水土保持能力。

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