撫仙湖流域磷礦開采廢棄地恢復(fù)滇油杉群落的物種配置研究

趙敏慧，楊禮攀，楊中寶，王 躍

（1.玉溪師范學(xué)院 資源環(huán)境學(xué)院，云南 玉溪 653100；2.云南省中醫(yī)學(xué)院，昆明 650500）

撫仙湖流域磷礦開采廢棄地恢復(fù)滇油杉群落的物種配置研究

趙敏慧1，楊禮攀2，楊中寶1，王 躍1

（1.玉溪師范學(xué)院 資源環(huán)境學(xué)院，云南 玉溪 653100；2.云南省中醫(yī)學(xué)院，昆明 650500）

運(yùn)用法瑞學(xué)派野外群落樣方調(diào)查方法，對(duì)撫仙湖流域磷礦開采區(qū)物種較豐富的滇油杉群落的結(jié)構(gòu)特征及各物種在群落內(nèi)的地位進(jìn)行了分析，制定出用滇油杉群落喬灌層優(yōu)勢(shì)種滇油杉、高山栲、滇石櫟、厚皮香、常綠薔薇，及當(dāng)?shù)乜鼓嫘詮?qiáng)的鄉(xiāng)土物種地石榴、葛根、滇蔗茅、狗牙根做磷礦開采廢棄地恢復(fù)的物種配置方案，以使恢復(fù)后的滇油杉群落結(jié)構(gòu)合理、物種豐富、系統(tǒng)穩(wěn)定，盡快恢復(fù)礦區(qū)的生態(tài)服務(wù)功能。

植被恢復(fù)；滇油杉群落；物種配置；磷礦開采廢棄地；撫仙湖流域

撫仙湖流域磷礦的露天開采在澄江縣已有20余年的歷史。磷礦開采所引發(fā)的水土流失除對(duì)本區(qū)域產(chǎn)生影響外，還會(huì)對(duì)更大范圍內(nèi)的土地利用、水文條件產(chǎn)生影響［1］。同時(shí)礦山廢棄地對(duì)土地的侵占和環(huán)境污染已成為區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素［2－4］。植被所表現(xiàn)出的固持土壤、保持水土、凈化環(huán)境的功能是生態(tài)建設(shè)的重要目標(biāo)，同時(shí)也產(chǎn)生較好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，成為礦山生態(tài)恢復(fù)和重建的核心。滇油杉林是滇中地區(qū)生態(tài)適應(yīng)幅較寬的一類次生林，在研究區(qū)生長良好，并具有較強(qiáng)的水土保持效能，可作為磷礦開采廢棄地的恢復(fù)林種選用［5］。而恢復(fù)林種內(nèi)如果物種配置不當(dāng)，將使林木不易成活或樹木長期生長不良，起不到森林的防護(hù)作用，使經(jīng)濟(jì)受到巨大損失［6］。為恢復(fù)和改善撫仙湖磷礦開采區(qū)生態(tài)環(huán)境，遏制磷礦開采對(duì)撫仙湖造成的污染，本文通過野外調(diào)查，對(duì)研究區(qū)物種多樣性較豐富的滇油杉群落特征及群落內(nèi)各物種地位進(jìn)行分析，制定出磷礦開采廢棄地恢復(fù)滇油杉群落的物種配置方案，以使滇油杉林在恢復(fù)中通過合理的樹種配置，在短期內(nèi)發(fā)揮最大的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 研究區(qū)概況

仙湖流域磷礦開采區(qū)位于撫仙湖東北角，玉溪市澄江縣城東，東經(jīng)102°56′－103°01′，北緯24°37′－24°46′。開采區(qū)面積7 244.27hm2，占流域總面積的10.28%，總儲(chǔ)量4億t，品位高，易開采。本區(qū)屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候，干濕季節(jié)分明，雨熱同季，年平均氣溫16.5℃，最冷月1月平均氣溫8.3℃，最熱月7月平均氣溫20.5℃，年降水量900～1 200mm，年日照時(shí)數(shù)為2 141.8h。土壤有紅壤、黃棕壤、水稻土，以紅壤為主。地帶性植被是以殼斗科（Fagaceae）、樟科（Lauraceae）、茶科（Theaceae）、木蘭科（Magnoliaceae）植物為優(yōu)勢(shì)種的半濕潤常綠闊葉林。磷礦開采廢棄地面積119.70hm2，雖只占開采區(qū)面積的1.65%，但因常年深度剝離式的無序開采，開采區(qū)除小面積用單一樹種（主要是桉樹）做了植被恢復(fù)外，大面積或者未采取任何恢復(fù)措施，或只用尾礦石做了簡單的開采坑回填，仍然殘留了大面積的開采坑和開采塌陷坡面。表土堆積區(qū)則程度不同的自然恢復(fù)為結(jié)構(gòu)簡單的灌草叢群落，系統(tǒng)穩(wěn)定差。因此，磷礦的開采不僅清除了地表原有的多種植被、破壞了土壤結(jié)構(gòu)，也影響到區(qū)域景觀的完整性，而且雨季表土隨徑流流失，增加了撫仙湖的污染負(fù)荷。

2 研究方法

野外調(diào)查依分散典型取樣原則，在研究區(qū)滇油杉群落成片分布地段選取樣地進(jìn)行群落調(diào)查。樣地形狀依地形而定，共設(shè)置樣地3個(gè)，單個(gè)面積100m2（10m×10m）。每木調(diào)查喬木、灌木，在每個(gè)樣地內(nèi)分別設(shè)面積為1m×1m的小樣方，調(diào)查草本植物。在設(shè)置的樣地內(nèi)，用法瑞學(xué)派方法調(diào)查每個(gè)樣方的植物種類、每種植物的存在度、多優(yōu)度、群集度、高度及群落蓋度。存在度為某種植物在某一個(gè)群落類型的各個(gè)群叢個(gè)體樣地中的出現(xiàn)率（存在度＝某種植物在同一群落類型各群叢個(gè)體樣地的出現(xiàn)數(shù)/樣地?cái)?shù)×100），用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五級(jí)表示，各級(jí)存在度分別對(duì)應(yīng)著1%～20%、21%～40%、41%～60%、61%～80%、81%～100%。多優(yōu)度采用＋～5六級(jí)制，即蓋度－多度級(jí)，以蓋度為主結(jié)合多度，各等級(jí)表示樣地內(nèi)某種植物的種蓋度大小值。群集度級(jí)采用5級(jí)制，以聚生狀況與蓋度相結(jié)合，各等級(jí)含義見表1。

表1 多優(yōu)度、群集度各等級(jí)含義表

然后計(jì)算每物種綜合優(yōu)勢(shì)比，綜合優(yōu)勢(shì)比＝（蓋度比＋高度比）/2×100%，其中蓋度比＝某一物種的蓋度/樣地中蓋度最大的物種蓋度×100%，高度比＝某一物種的高度/樣地中高度最大的物種高度×100%。

3 滇油杉林群落特征及各植物種在群落中的地位分析

3.1 滇油杉群落特征

滇油杉（Keteleeria evelyniana）除了作為云南松（Pinus yunnannsis）林的一個(gè)重要成分外，在大多數(shù)情況下常與其他常綠的喬灌木物種共同構(gòu)成混交林。滇油杉林在研究區(qū)主要分布于的茶葉箐和小團(tuán)坡面山，僅一塊成片保存，長勢(shì)良好，面積約8.01hm2，分布遠(yuǎn)不如云南松和華山松廣泛，但卻是研究區(qū)典型的物種多樣性較豐富的群落。

滇油杉群落喬木層高8～16m，層蓋度60%～75%，以滇油杉為優(yōu)勢(shì)，混交少數(shù)高山栲（Castanopsis delavayi）、滇石櫟（Lithocarpus dealbatus）等常綠樹種，混交樹種的總株樹或蓋度一般不及滇油杉的1/3。因此，本群落的林冠以滇油杉為主體，呈現(xiàn)常綠針葉林的外貌，翠綠色而比較整齊。下層喬木比較稀疏，高矮不一，主要為滇油杉、高山栲的幼樹。整個(gè)林內(nèi)透光明亮，僅在數(shù)目密集處的林下稍隱蔽而濕潤。灌木層比較發(fā)達(dá)，多見喜陽耐旱種類，小鐵仔（Myrsine africana）、炮仗花杜鵑（Rhododendron spinuliferum）、常綠薔薇（Rosa longicuspis）、水紅木（Viburnum coreacens）、臭莢迷（Viburnum foetidum）、厚皮香（Ternstroemia gymnanthera）等占優(yōu)勢(shì)。由于人為活動(dòng)頻繁，草本層以附近荒坡草叢的種類為主，其中紫莖澤蘭（Eupatorium coelestrium）的入侵也為顯著特征。滇油杉林物種豐富，調(diào)查樣地里共有42種植物，每個(gè)樣地16～28種。

3.2 滇油杉群落樣地存在度4級(jí)及4級(jí)以上物種在群落中的地位

調(diào)查的3個(gè)滇油杉群落樣地喬灌草層分層明顯，種類豐富，存在度4級(jí)及4級(jí)以上的物種也相對(duì)豐富，特別是灌木層。滇油杉在3個(gè)群落中多優(yōu)度－群聚度大于3.3，樹冠處于喬木層上層，綜合優(yōu)勢(shì)比為最大值1，以建群種的身份出現(xiàn)，起著構(gòu)建群落的作用。高山栲和滇石櫟位于喬木層下層，屬于喬木層的亞優(yōu)勢(shì)種（表2，表3）。

樣地1共有物種22種，其中灌木層13種物種中，存在度4級(jí)及4級(jí)以上的就占了10種，但它們的多優(yōu)度－群聚度都只處于＋.1和1.1之間。水紅木因蓋度、高度最大，其綜合優(yōu)勢(shì)比為最大值1，炮仗花杜鵑、厚皮香分別為0.9，0.87，成為該層的優(yōu)勢(shì)種。臭莢迷、常綠薔薇綜合優(yōu)勢(shì)比0.65和0.62成為該層的亞優(yōu)勢(shì)種，而小鐵仔、金銀花等物種在群落中呈個(gè)別散生或單生狀態(tài)，綜合優(yōu)勢(shì)比依次降低，為該層的伴生種。草本層6個(gè)物種，存在度4級(jí)及以上的占3種，以紫莖澤蘭占主導(dǎo)地位，毛甘青蒿和剛莠竹半生其間。

表3 滇油杉群落樣地存在度四級(jí)及以上物種綜合優(yōu)勢(shì)比

樣地2相對(duì)其它兩個(gè)樣地物種數(shù)較少，只有16種，其中灌木層11類物種中存在度4級(jí)及以上的占到9種，但它們的多優(yōu)度－群聚度也都只處于＋.1和1.1之間。云南松因高度達(dá)2m以上，綜合優(yōu)勢(shì)比為1，華灰木、厚皮香蓋度和云南松蓋度相等，而高度僅次于云南松，綜合優(yōu)勢(shì)比0.8，成為灌木層的優(yōu)勢(shì)種；小鐵仔、臭莢迷、白牛膽綜合優(yōu)勢(shì)比分別為0.66，0.56，0.52，成為灌木層的亞優(yōu)勢(shì)種；蜜捅花和沙針綜合優(yōu)勢(shì)比最低，屬于伴生種。草本層中紫莖澤蘭多優(yōu)度－群聚度5.5，幾乎密布了整個(gè)草本層，最占優(yōu)勢(shì)，而紅果苔草和剛莠竹伴生其間。

樣地3共有物種28中，其中灌木層16種，存在度4級(jí)及4及以上的有9種，多優(yōu)度－群聚度除常綠薔薇2.2外，其它物種均處于＋.1和1.1之間。灌木層中常綠薔薇因蓋度最大，綜合優(yōu)勢(shì)比0.94，為該層的優(yōu)勢(shì)種；云南松蓋度、高度僅次于常綠薔薇，綜合優(yōu)勢(shì)比0.62，炮仗花杜鵑、水紅木、小鐵仔和金銀花散生于樣地內(nèi)，綜合優(yōu)勢(shì)比僅次于常綠薔薇，為該層的亞優(yōu)勢(shì)種；而金絲梅、蜜桶花和沙針以單株出現(xiàn)，為該層的伴生種。草本層除紫莖澤蘭外，剛莠竹、紅果苔草因蓋度和高度相對(duì)較大而綜合優(yōu)勢(shì)比占優(yōu)勢(shì)，毛甘青蒿見單株。

綜合3個(gè)樣地的情況可看出，調(diào)查的滇油杉群落物種豐富，除紫莖澤蘭外均由地帶性鄉(xiāng)土物種組成。且除滇油杉和紫莖澤蘭外各物種間的競爭較劇烈，只是所處的演替時(shí)段不同，各物種的地位不同而已。說明只要給予這些植物群落適當(dāng)?shù)膿嵊胧?，再施行足夠時(shí)間的封山育林，它們有進(jìn)一步向針闊混交林或常綠闊葉林發(fā)展的趨勢(shì)。因此在選用該群落做磷礦開采廢棄地的恢復(fù)時(shí)，各層可選用的物種為：喬木層選用滇油杉、高山栲、滇石櫟；灌木層選用水紅木、炮仗花杜鵑、厚皮香、臭莢迷、常綠薔薇、華灰木、小鐵仔、白牛膽、金銀花；草本層選用剛莠竹、紅果苔草和毛甘青蒿。

4 滇油杉群落內(nèi)的物種配置

4.1 物種選擇原則

為使恢復(fù)后的滇油杉群落結(jié)構(gòu)合理、功能完善，物種多樣性豐富，群落內(nèi)物種的配置應(yīng)依待恢復(fù)地段的立地條件，按喬灌草藤結(jié)合的原則，選擇既具有固坡、防止水土流失等生態(tài)防護(hù)作用，又利于景觀美化的物種。具體選擇的物種要具有以下特點(diǎn)：（1）根系發(fā)達(dá)、生長快；（2）適應(yīng)性強(qiáng)、抗逆性好；（3）具固氮能力；（4）當(dāng)?shù)貎?yōu)良的鄉(xiāng)土樹種和先鋒樹種；（5）種源易于人工繁殖，易栽易管；（6）物種不僅經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，還具有多功能效益。

4.2 物種配置方案

用滇油杉群落做磷礦開采廢棄地的恢復(fù)時(shí)，理論上可選用各樣地中存在度4級(jí)及以上物種做恢復(fù)，但在實(shí)際人工恢復(fù)中，考慮到某些物種因不易人工繁殖或難以購置，如臭莢迷；或?qū)儆谧匀谎萏嬷袝?huì)自動(dòng)進(jìn)入人工恢復(fù)群落中的本地雜草，如剛莠竹、毛甘青蒿，在物種配置中就不再考慮。而應(yīng)選用在半濕潤常綠闊葉林森林氣候條件下易栽易管的其它適應(yīng)范圍廣的鄉(xiāng)土物種來替代。

具體物種配置在開采廢棄地土地復(fù)墾后分4個(gè)小地段來施行。在開采陡坎區(qū)沿等高線帶狀整地，選用撫仙湖流域廣泛采用的耐貧瘠、干旱、萌生性強(qiáng)、護(hù)坡、護(hù)土效果良好、生長迅速的藤、草植物做恢復(fù)，如地石榴（Ficus ticoua）、葛藤（Pueraria lobata），這樣既達(dá)到對(duì)邊坡裸巖的快速覆綠，也可起到降低坡高，加強(qiáng)邊坡巖體穩(wěn)定性的作用。在開采斜坡區(qū)沿等高線帶狀整地，用滇油杉群落內(nèi)的優(yōu)勢(shì)灌木和研究區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)、覆地蔓延迅速、生物量高的多年生草本滇蔗茅（Erianthus rockiiKeng）和狗牙根（Cynodon dactylon）做恢復(fù)。在開采平臺(tái)區(qū)、削坡平臺(tái)區(qū)和表土堆積區(qū)，由于土壤基質(zhì)條件相對(duì)較好，按“品”字型整地，用滇油杉群落內(nèi)的優(yōu)勢(shì)喬、灌物種做恢復(fù)，草本植物則讓其自然恢復(fù)進(jìn)入，不需要人工栽種。同時(shí)在待恢復(fù)地段附近找出小片水肥條件較好的區(qū)域做補(bǔ)植區(qū)，栽種滇油杉群落喬木優(yōu)勢(shì)種，和成活率高、具經(jīng)濟(jì)價(jià)值、美化效果的2～3類灌木做死苗的后備補(bǔ)充。這樣，通過營造針闊混交林和喬灌草藤復(fù)層林，來改善和恢復(fù)礦區(qū)退化的生態(tài)環(huán)境。具體物種配置方案見表4。

表4 滇油杉群落物種配置

5 結(jié)語

滇油杉群落屬于生態(tài)適應(yīng)幅較寬的植被類型，在撫仙湖流域生長良好，群落內(nèi)物種豐富，除紫荊澤蘭外均是和當(dāng)?shù)貧夂蜷L期協(xié)同進(jìn)化的鄉(xiāng)土物種。同時(shí)滇油杉群落外貌翠綠而比較整齊，屬于具有園林美化效果的生態(tài)林。因此，在礦山生態(tài)恢復(fù)中考慮到景觀的連續(xù)性和完整性，可在周邊殘留有滇油杉群落的礦山廢棄地上選用滇油杉群落做人工恢復(fù)?；謴?fù)過程中依待恢復(fù)開采廢棄地的小生境差異，在土地復(fù)墾基礎(chǔ)上分4個(gè)小地段來做恢復(fù)。具體恢復(fù)地段及物種配置方案為：開采陡坎區(qū)選用撫仙湖流域抗逆性、萌生性強(qiáng)、護(hù)坡，護(hù)土效果良好的地石榴和葛藤做恢復(fù)；開采斜坡區(qū)用滇油杉群落內(nèi)的優(yōu)勢(shì)灌木厚皮香和常綠薔薇，及研究區(qū)蔓延迅速、生物量高的多年生草本滇蔗茅和狗牙根做恢復(fù)；在開采平臺(tái)區(qū)、削坡平臺(tái)區(qū)和表土堆積區(qū)用滇油杉群落內(nèi)的優(yōu)勢(shì)喬木滇油杉、高山栲、滇石櫟，優(yōu)勢(shì)灌木厚皮香、常綠薔薇種做恢復(fù)，草本植物則讓其自然恢復(fù)；補(bǔ)植區(qū)選用滇油杉、常綠薔薇和火棘做死苗的后備補(bǔ)充。這樣通過分地段的物種配置，將縮短群落從廢棄地到生態(tài)林的恢復(fù)和演替時(shí)間，使恢復(fù)后的滇油杉群落結(jié)構(gòu)合理、物種多樣性豐富、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，以盡快發(fā)揮磷礦開采區(qū)的生態(tài)服務(wù)功能。

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A Study on Species Disposition of RestoringKeteleeria evelynianaCommunity on the Phosphorus Mining Abandoned Land in Fuxianhu Basin

ZHAO Min－h(huán)ui1，YANG Li－pan2，YANG Zhong－bao1，WANG Yue1
（1.College of Resources and Environment，Yuxi Normal University，Yuxi，Yunnan653100，China；2.Yunnan University of Traditional Chinese Medicine，Kunming650500，China）

Based on a field sample survey on vegetation community by using the method of France－Sweden school，this paper analyzed the structural characteristics and species status in theKeteleeria evelynianacommunity with abundant species in the phosphorus mineral region in Fuxianhu basin.A reasonable species disposition plan was proposed for the abandoned phosphate mining area based on the dominance species inKeteleeria evelynianacommunity，such asKeteleeria evelyniana，Castanopsis delavayi，Lithocarpus dealbatusof arborous layer，Ternstroemia gymnanthera，Rosa longicuspisof shrub layer besidesFicus ticoua，Pueraria lobata，Erianthus rockii Keng，Cynodon dactylonwhich are local species with strong resistance.It is expected that the restoredKeteleeria evelynianacommunity should be an abundant species with a rational community structure and a stable ecological system as well as restoring the ecological service function of the mining as soon as possible.

vegetation rehabilitation；Keteleeria evelynianacommunity；species disposition；phosphorusmined wasted－land；Fuxianhu basin

X171.4；S791.15

A

1005－3409（2011）06－0260－04

2011－04－14

2011－05－30

云南省科技廳“撫仙湖流域磷礦開采區(qū)植被恢復(fù)的林種配置與空間布局研究”（2006B0088M）；云南省教育廳“撫仙湖流域磷礦開采區(qū)植被恢復(fù)的林種配置研究”（0621248）

趙敏慧（1974－），女，云南通海人，碩士，副教授，主要從事景觀生態(tài)與恢復(fù)生態(tài)研究。E－mail：zmh＠yxnu.net

楊禮攀（1974－），男，云南會(huì)澤人，博士，副教授，主要從事資源植物和植物生態(tài)研究。E－mail：lipany＠xtbg.ac.cn