阿爾泰山兩河源自然保護區廢棄礦山土壤修復成效評估

摘要：土壤修復是使礦區遭受破壞的土壤恢復正常功能的技術措施，通過采取植被修復、化學修復和生物修復等多種措施，將破壞的土壤恢復到與原始環境相符的狀態，并對此進行成效評估。本文中，通過選擇土壤含水率和土壤有機碳等2個恢復指標來評估阿克薩拉上坡礦點土壤恢復效果。可知，修復后的土壤含水量和土壤有機碳含量能夠為礦區生態恢復提供良好的條件。

Assessment of the effectiveness of soil remediation of abandoned mines in Altay Shan Two Rivers Nature Reserve

Abstract：Soil restoration is a technical measure to restore the normal function of the damaged soil in the mining area， and the effectiveness of soil restoration is evaluated by adopting various measures such as vegetation restoration， chemical restoration and bioremediation to restore the damaged soil to a state consistent with the original environment. In this paper， two restoration indicators， namely soil water content and soil organic carbon， were selected to evaluate the effect of soil restoration at the Aksala uphill mine site. It can be seen that the soil water content and soil organic carbon content after restoration can provide good conditions for the ecological recovery of the mine site.

關鍵詞：土壤修復；成效評估；廢棄礦區

1引言

土壤修復是礦區生態修復重點內容之一，是植被修復的基礎。礦產資源開采過程中，導致土壤養分與細顆粒物質流失、土石比減少、礫石堆積等生態問題，破壞當地生態環境。本文章研究的阿爾泰山兩河源自然保護區廢棄礦區，以庫爾木圖廢棄礦區（礦區總面積約：5019畝）為研究靶區，進行大量的實地調研，并采取不同修復措施進行礦區土壤恢復試驗。根據“環保優先，生態立區”的發展理念，開展阿爾泰地區礦區恢復工程，對廢棄礦點和裸露沙石進行整治，恢復土壤環境，治理水土流失、修復生態傷疤，勢在必行。

2材料與方法

2.1研究區概況

阿爾泰山兩河源區是指位于阿爾泰山東南部，橫跨富蘊、青河兩個縣境內的高山區域，主要保護發源于阿爾泰山東南部的額爾齊斯河和烏倫古河源頭生態系統。本文所研究的區域主要集中在阿爾泰山兩河源自然保護區庫爾木圖、阿克沙拉管護區域內，其地理坐標為東經87°30′～91°00′，北緯46°30′～48°10，總面積1.13×l06hm2。

2.2研究方法

為了評估兩河源廢棄礦區不同修復措施下的土壤恢復情況，選擇阿克薩拉恢復樣地進行土壤恢復指標進行調查與監測。選擇采樣地點時，分別選擇修復區周邊未破壞的原始草地和修復區迪昂行樣地，選取土壤含水量和土壤有機碳2個重要指標來評估該樣地土壤恢復情況，為礦區生態修復評估提供基礎，調查過程如圖1所示。

（1）土壤含水率：土壤含水率是指土壤中含水量的比例，它是描述土壤水分含量的重要參數，是土壤水分變化的重要指標，也是評價土壤水分條件和肥力條件的基本參數，具有重要的實際意義。

取樣及計算方法：取鋁盒在105℃烘箱中放置2h后，稱重W，按需取約10g表層土樣放入鋁盒中，加蓋后稱重（鋁盒加土壤重量），記為W1，去蓋放入烘箱中，在105℃條件下烘8h，至恒重，取出加蓋后稱重（鋁盒加干土的重量），記為W2，取3次重復，求其平均值即為該土壤質量含水量。計算公式為：

土壤含水率（%）=（W1-W2）/（W2-W）×100%（1）

式中，W1為鋁盒加土壤重量，W2為鋁盒加干土的重量，W為鋁盒的重量；即土壤含水率（%）=（土壤中水分含量/土壤中干物質含量）×100。

（2）土壤有機碳：指土壤中存在于有機質中的碳元素，檢測土壤中的有機碳含量，可以評估土壤質量、監測土壤健康。

取樣及計算方法：利用土鉆在樣地內隨機取3-4鉆，獲得的土壤樣品混勻后，取150g左右裝入封口袋內代表本樣方的土壤，每鉆土壤取樣深度為50cm，共取5層。計算公式：

Ss=S×A

式中，Ss是土壤碳匯儲量（t）；S為土壤有機碳密度（MgCha-1）；Ti為第i層的土壤厚度（cm）；BDi為第i層土壤容重（g·cm-3）；Ei為第i層土壤有機碳含量（g·kg-1）；K為常數10-1；n為土壤的層數；A為研究區的總面積（hm2）。

3結果與分析

3.1土壤含水量檢測結果分析

1、未被破壞原始區域土壤指標現狀調查結果

在科學試驗和研究中，干重和濕重是非常重要的概念；干重是指物體在去除水分后的重量，濕重是指物體含有水分時的重量。本實驗中主要用于對土壤含水量的計算。

在礦點周邊原始草地植被樣方的基礎上，取土壤45個，測得原始草地的土壤中，0-10cm深度上土壤含水量為23.76g、10-20cm深度上土壤含水量為19.10g、20-30cm深度上土壤含水量為15.87g、30-40cm深度上土壤含水量為7.68g、40-50cm深度上土壤含水量為8.67g；其含水率分別是34.42%、25.78%、20.99%、12.06%、12.08%，從土層深度上分析，整體呈現土層越深，土壤含水率越低的趨勢；從土壤含水率比例中分析，阿克薩拉原始土壤0-50cm深度上，土壤水分狀態相對濕潤，不易于破壞，不容易受到侵蝕，土壤的通透性較好。

2、阿克薩拉礦點撒種后土壤恢復效果分析

土壤水分含率的變化反映了土壤水分的狀態，直接影響土壤的物理、化學和生物性質，進而影響植物的生長發育情況。

根據土樣中含水率分析情況看，阿克薩拉礦點撒種后，恢復區域0-10cm深度上土壤含水量平均3.83g、10-20cm平均含水量6.66g、20-30cm平均含水量4.90g、30-40cm平均含水量5.94g、40-50cm平均含水量5.27g；其含水率分別是3.79%、6.91%、4.93%、5.95%和4.94%，從土層深度上分析，土壤含水率目前呈現無規律分布，10-20cm土層上含水率明顯高于其他土層；從土壤含水率比例中分析，阿克薩拉礦點撒種后，0-50cm的土壤含水率均小于10%，說明土壤中的水分狀態仍不足，土壤易于破壞和受到侵蝕，土壤的通透性偏低。

相較于阿克薩拉原始土壤中的含水率，目前撒種后恢復區域不同土層深度上，土層越深土壤含水率恢復程度越好。

3.2土壤有機碳檢測分析結果分析

礦區生態恢復的目的是為了將破壞的生態環境恢復到與原始環境相協調的狀態。從原始草地和破壞后采取修復措施的土壤有機碳含量檢測結果發現，阿克薩拉礦點周邊對照樣地（原始草地）在20～30cm的土壤有機碳含量最高，為109g/kg；30～40cm的土壤有機碳含量最小，為25.9g/kg，如圖4（a）所示。在阿克薩拉修復樣地內，在采取撒種、草皮移植、覆土、種植黑加侖、種植小云杉和補播措施的5個樣方分別取樣（依次為1、2、3、4、5號樣方），結果可知，撒種子樣地的土壤有機碳含量普遍偏高，采取并且30～40cm的土壤有機碳含量最高，為45g/kg。

3.3土壤恢復成效評估

從阿爾泰山兩河源廢棄礦區阿克薩拉礦點土壤恢復情況調查與分析得出，修復后的土壤含水率在10-20cm土層上明顯高于其他土層。說明修復后的土壤含水量能夠為植被提供所需要的水分；修復區土壤中的有機碳含量在20～30cm的土層較高，能夠為植被恢復提供所需要的有機物和養分；然而，修復后的土壤恢復指標與原始草地相比，還達不到原始草地的土壤質量，但與修復前的土壤情況相比，明顯達到了該礦區土壤恢復的目的，為兩河源廢棄礦區生態修復提供了科學的、可推廣的修復模式。

參考文獻

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