淺談采礦跡地立地質(zhì)量評價

劉 奇 霍樹東

(1.黑龍江省林業(yè)科學(xué)院，哈爾濱 150081；2.南岔林業(yè)局營林處，黑龍江 伊春 153100)

立地是最早出現(xiàn)在林業(yè)科學(xué)上的概念，它是指所有影響植被生產(chǎn)能力因素的總和。不同立地條件的地段利用方式是不同的。環(huán)境學(xué)的觀點認為，立地是植物生長地段作用于植物的環(huán)境條件的總體。立地質(zhì)量評價是以造林、土地利用為最終目的，并在此指導(dǎo)下對某一立地可提供植被生長需要條件的能力進行評價，這種評價是在調(diào)查的基礎(chǔ)上進行的，即對該立地條件下的立地因子進行詳細調(diào)查，分析各因子同植被生長之間的關(guān)系，確定其可利用的潛力，也可以將立地評價理解為對立地性能的認識。

礦產(chǎn)資源的開采對于國民經(jīng)濟的發(fā)展具有十分重要的意義,但也會引起礦區(qū)及其周圍生態(tài)環(huán)境的污染,尤其是礦業(yè)廢棄物不斷大量產(chǎn)生和露天堆放,導(dǎo)致了一系列的環(huán)境污染問題。礦區(qū)廢棄地植被恢復(fù)是一個復(fù)雜的問題,它與生態(tài)、地質(zhì)、土壤、林業(yè)、環(huán)境保護、毒理、地理等學(xué)科有關(guān),就其恢復(fù)難度而言，如何確定適宜的恢復(fù)措施是一個重要問題。因此，對采礦跡地的立地條件進行科學(xué)的質(zhì)量評價，就成為了首當(dāng)其沖需要解決的關(guān)鍵。

1 立地條件評價方法

立地質(zhì)量評價，是在林業(yè)科學(xué)上開始的，因此進行立地質(zhì)量評價與劃分都是為林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的目的服務(wù)的。最早開展的工作是在18世紀，當(dāng)時的德國一些林學(xué)家就開始嘗試利用林分收獲量來對林地的生產(chǎn)力進行定量的評價。

1923年，美國的一些林學(xué)家曾經(jīng)嘗試利用林分材積作為主要指標(biāo)因子來進行立地質(zhì)量評價，但限于當(dāng)時的技術(shù)條件未能最終形成完整的體系，但是也做出了非常有益的探索。1931年，美國林學(xué)家Bull提出了不同立地質(zhì)量優(yōu)勢高生長曲線的多形特性的觀點，在實踐中常常是利用解析木或者是設(shè)定固定標(biāo)準(zhǔn)地開展動態(tài)觀測以獲得豐富的調(diào)查資料來建立單形的或者是多形的地位指數(shù)來開展森林的立地質(zhì)量的定量評價。同期，Hards也提出了一種采用簡單函數(shù)進行定量的分段擬合并同時采用生長函數(shù)進行數(shù)學(xué)建模的評價方法。

20世紀70年代之后，為了滿足林業(yè)開展集約型生產(chǎn)經(jīng)營的實際需要，林學(xué)家們又在已有的評價方法基礎(chǔ)上提出了兩種評價方法，一種是利用林分的年平均材積生長量和地位指數(shù)進行結(jié)合來建立起數(shù)學(xué)模型來進行評價的方法，另外一種方法是通過將林分的平均年材積生長量與立地因子之間建立起數(shù)學(xué)模型來進行評價的方法。但是這種方法由于受到林木生長特殊性的影響，因此其應(yīng)用具有一定的局限性。

我國的立地質(zhì)量評價研究的工作始于20世紀50年代，代表性的成果是1952年林業(yè)部在營口成立的部屬林型調(diào)查大隊承擔(dān)的大興安嶺森林資源調(diào)查工作，在蘇卡喬夫的林型調(diào)查方法的指導(dǎo)下作了大量的野外工作，編寫的《大興安嶺林型調(diào)查報告》中總結(jié)的立地評價方法沿用至今。

由于研究思路各有差異或者側(cè)重點的不同，立地質(zhì)量評價有很多研究途徑，但具有代表性的有地位指數(shù)評價、材積或蓄積量評價、調(diào)查分類評價等。調(diào)查分類評價是建立在對研究區(qū)域進行詳細的調(diào)查分類的基礎(chǔ)上，在立地分類的多級序、有林地與無林地統(tǒng)一、主導(dǎo)因素等原則的指導(dǎo)下，將具有相似或相近環(huán)境條件的立地歸為一類，把研究區(qū)從上到下劃分為若干立地類型，然后針對每一個立地類型做出定性評價，提出相應(yīng)的利用方式。潘磊等針對長江中游湖北段江岸帶立地進行調(diào)查分類，劃分出2個立地類型小區(qū)、11個立地類型組、22個立地亞組、43個立地類型，且針對每一個立地類型提出相應(yīng)的利用方式，提出立地評價體系，為指導(dǎo)實踐工作提出決策依據(jù)。

2 采礦跡地立地評價方法

由于礦山廢棄地屬于人為擾動地貌形式，與自然立地類型有所差別。目前我們開展的非林地立地質(zhì)量評價工作還處于起步階段，可供參考的實踐經(jīng)驗也較少。趙方瑩根據(jù)對北京首云鐵礦的廢棄地的調(diào)查結(jié)果，認為在調(diào)查范圍內(nèi)土壤(母質(zhì))的物質(zhì)類型、坡向、坡度是立地類型的主導(dǎo)因子。對于影響立地類型的其他因子，如pH值、土壤養(yǎng)分、土壤質(zhì)地等因子，有些因子的變化也是隨已被列為主導(dǎo)因子的變化而變化，同時考慮到劃分立地類型的可操作性，不宜過多選主導(dǎo)因子和劃分過細，所以將土壤(母質(zhì))、坡向、坡度等作為立地類型劃分因子。通過對礦山廢棄地及其原山體調(diào)查的86個樣方進行立地類型劃分、整理，共分為5類立地類型，即：棕壤陽坡、尾礦砂陽坡緩坡、碎石夾微土陽坡緩坡、裂隙裸巖及風(fēng)化物陽坡陡坡、土石混合物陽坡緩坡。

但是這樣的評價與劃分還是顯得較為機械和生硬，我們又參考了孟祥川在進行大慶市鹽堿地立地質(zhì)量評價時采用的方法，在研究中，采用的方法是設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)低，對每塊標(biāo)準(zhǔn)地分別測定的土壤容重、毛管孔隙度、pH值、有機質(zhì)、水解性氮、有效磷速效鉀陽離子交換量堿化度交換性鈉離子和可溶性鹽各指標(biāo)首先進行數(shù)據(jù)處理，將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化；利用因子分析方法研究以上11種元素之間的相關(guān)性，并得到因子得分；再用方差極大法旋轉(zhuǎn)因子軸，對得到的新的因子變量進行解釋，可以進一步說明影響原變量系統(tǒng)構(gòu)成的主要因素和系統(tǒng)特征;最后將因子得分作為新變量，用聚類分析法對新變量進行分類，進而可以科學(xué)地對大慶市鹽堿地進行分類。通過因子分析法和聚類分析法對大慶市鹽堿地土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等主導(dǎo)因子進行分析，根據(jù)生物量及鹽堿化程度將大慶市鹽堿地分為五種立地類型，分別為高生物量輕度鹽堿地、高生物量中度鹽堿地、中生物量中度鹽堿地、低生物量中度鹽堿地和重度鹽堿地五種立地類型。筆者認為這樣的將土壤質(zhì)量與地上植被的生物量進行結(jié)合的方法還是比較可取的，但是需要進行完善和補充。

因此，我們提出的評價方法是將地形因子、土壤理化指標(biāo)(包括土壤物理性質(zhì)、土壤養(yǎng)分狀況以及對植物生長具有毒害作用的重金屬元素的含量)、植物生長與群落結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)等全方面的調(diào)查分析方法，通過對諸多因子的多年動態(tài)觀測，結(jié)合在廢棄地進行的人工栽植實驗(喬木、灌木和草本)，觀測植物的生長指標(biāo)(生長量、當(dāng)年生長量、生物量等)，利用因子分析法對試驗中得到的多因子進行綜合分析，提出具有普遍代表性的公共因子，并計算出各種因子的得分，再利用聚類分析法進行科學(xué)的分類。得到的研究結(jié)果，應(yīng)該是包括了不同類型礦區(qū)廢棄地的定量的立地質(zhì)量的細致劃分的立地質(zhì)量分級表，同時還包括相應(yīng)的植被生物特征，提供該種類型立地條件適宜的植被恢復(fù)措施(植物種類的選擇以及植被的科學(xué)配置)。

3 結(jié)論

通過對立地質(zhì)量評價方法的研究，再借鑒國內(nèi)的實踐經(jīng)驗，提出了結(jié)合地形因子、土壤理化指標(biāo)、植物生長與群落結(jié)構(gòu)特征的采礦跡地立地質(zhì)量評價方法，為礦區(qū)植被恢復(fù)提供科學(xué)的依據(jù)和可供參考的解決方案。

[1]孟祥川.大慶市鹽堿地立地質(zhì)量評價[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008.

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