海州露天礦廢棄地植被優(yōu)化配置模式研究

劉寶勇，李艷軍

（遼寧工程技術(shù)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧阜新 123000）

阜新海州露天礦是國家“一五”時期156個重點(diǎn)工程項(xiàng)目之一，從1956年投產(chǎn)到2005年閉坑破產(chǎn)，累計開采煤炭2.4億t，為新中國成立以來的經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出了重要貢獻(xiàn)[1]。但是，煤炭資源的開采對土地資源造成了巨大的沖擊，生態(tài)環(huán)境的惡化，以及人們對人與自然關(guān)系認(rèn)識的深化，要求改善生態(tài)環(huán)境、提高城鄉(xiāng)居民生活質(zhì)量的呼聲也越來越強(qiáng)烈[2]。新世紀(jì)的城市是生態(tài)健全、環(huán)境優(yōu)美、人與自然和諧共存的城市[3]。就阜新海州露天礦而言，閉坑后采場、排土場以及矸石山侵占了大量的土地，污染周圍的土壤、地下水和空氣，生態(tài)環(huán)境遭到破壞[4]，這些環(huán)境問題與社會的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展已成為亟待解決的問題，而科學(xué)有效的植被建設(shè)正是實(shí)現(xiàn)該區(qū)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵措施之一。

1 研究區(qū)自然概況

海州露天礦廢棄地位于礦區(qū)東部，東西長為7 km，南北寬為3 km，占地16 km2，平面呈弧形條帶，地勢東高西低，最高海拔320 m，排土場相對標(biāo)高32～200 m[5]。該區(qū)屬于溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降水量485.2 mm，降水集中于7—9月（占全年降水量的70%）。年均蒸發(fā)量1 800 mm，是降水量的3.7倍。年均氣溫7.3℃，歷年日最高氣溫40.6℃，最低氣溫-28.4℃。無霜期156 d，≥10℃的積溫3 341.4℃，年平均風(fēng)速2.8 m/s[6]。該區(qū)植被屬華北植物區(qū)系邊緣，華北與蒙古植物區(qū)系的過渡地帶，分布著中旱生的草本和灌木，如荊條（Vitex chinensisvar.heterophylla）、虎榛子（Ostryopsis davidiana）、酸棗（Zizyphus jujubavar.spinosa）、白茅（Imperata cylindrica）、黃背草（Themeda japonica）、野古草（Arundinella hirta）等，蓋度為30%～50%；旱生植物如興安胡枝子（Lespedeza davurica）、多葉隱子草（Cleistogenes polyphylla）、百里香（Thymus mongolicus）、大針茅（Stipa grandis）等，蓋度為 10%～50%；耐旱植物如紫菀（Aster tataricus）、羊草（Leymus chinensis）等，蓋度極小[7]。

2 礦區(qū)廢棄地劃分

根據(jù)土地復(fù)墾年限以及植物種類，將海州露天礦區(qū)廢棄地劃分為4種類型。

Ⅰ類廢棄地：剝離表層土壤后，未經(jīng)人工復(fù)墾。該土地表層礦渣沒有明顯的風(fēng)化碎屑，仍呈礦渣狀態(tài)，基本上沒有植物覆蓋。此類土壤重金屬含量高，土壤保水、保肥能力差，不利于大多數(shù)植物的生長發(fā)育。

Ⅱ類廢棄地：經(jīng)人工復(fù)墾1～3 a，該土地以草本植物為主，植物種類稀少，土壤微生物的種類和數(shù)量少。

Ⅲ類廢棄地：經(jīng)人工復(fù)墾3～7 a，該土地以喬木為主，但植物種類少，主要為刺槐和榆樹。

Ⅳ類廢棄地：經(jīng)人工復(fù)墾7 a以上，該土地覆蓋面積大，植物種類稍多，土地保水、保肥能力相對較高，適合種植多種植物。

3 植被配置與選擇

3.1 植被選擇的依據(jù)

根據(jù)海州露天礦廢棄地的地理位置、氣候條件和土壤結(jié)構(gòu)，總結(jié)出種植的植物應(yīng)具有的特征為：（1）適應(yīng)在土壤貧瘠的惡劣環(huán)境中生長，抗性強(qiáng)，固氮、抗旱、抗寒、抗瘠薄、抗病蟲害；（2）選擇植物莖冠與根系發(fā)育好，生長、繁殖能力強(qiáng)，有較高的生長速度，能夠有效地穩(wěn)固土壤，防止水土流失，盡可能在短期內(nèi)覆蓋所要恢復(fù)的土壤；（3）遵循適地適樹、適地適草、喬灌草相結(jié)合的原則，在盡可能短的時間內(nèi)恢復(fù)土壤微生物數(shù)量和種類；（4）選擇具有良好景觀效應(yīng)的植物。

3.2 選用的植物品種

通過對比不同種類植被的生長情況，選擇出海州露天礦廢棄地上適生植被（表1）。

表1 海州露天礦廢棄地上適生植被

3.3 植物優(yōu)化配置模式

根據(jù)植被選擇依據(jù)及表1，針對海州露天礦廢棄地類型特點(diǎn)，確定4類植被配置模式。

Ⅰ類廢棄地：采用灌草復(fù)合模式，草本選擇紫花苜蓿、披堿草，灌木選擇沙棘、紫穗槐。使其可以迅速覆蓋地面，從而減輕水土流失，改善土壤條件。

Ⅱ，Ⅲ類廢棄地：采用喬灌草復(fù)合模式，喬木選擇刺槐、榆樹、油松，灌木選擇沙地柏、沙棘，草本選擇紫花苜蓿、沙打旺、冰草。這種植物配置模式以刺槐和榆樹培肥土壤、改善土壤結(jié)構(gòu)為主，以常綠鄉(xiāng)土樹種為輔，且喬灌草搭配可以使綠化效果層次明顯，為今后森林公園建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

Ⅳ類廢棄地：采用喬灌混交模式，喬木選擇油松、樟子松、側(cè)柏，灌木選擇紫穗槐、歐李。該廢棄地土壤條件相對較好，植物條件也比較成熟，已初步形成喬灌草搭配，地勢較平緩。該地以喬木為主，灌木為輔，株行距2 m×3 m，種植穴規(guī)格70 cm×70 cm×50 cm，朝森林公園方向發(fā)展。此外，對森林公園規(guī)劃的同時，對生物棲息和保護(hù)區(qū)也進(jìn)行合理規(guī)劃，從而公園綠化與生物多樣性協(xié)調(diào)發(fā)展[12]。

4 種植技術(shù)

4.1 直播、移栽、扦插技術(shù)

直播就是把植物種子直接播入土壤，培育成林，其幼苗根系比較發(fā)達(dá)，抗旱性、適應(yīng)性強(qiáng)，易成活；造林成本比較低，簡便易行。移栽與直播不同之處在于移栽的苗木較大，植株生長起來封壟地面快，對于能固氮的植物和有菌根的植物，移栽時可把有益菌帶到新墾地內(nèi)，促使植株健壯生長。扦插是用植物體的一部分作為繁殖材料，促使其發(fā)生不定根和不定芽，培育成根莖兼?zhèn)渫耆?dú)立植株的一種無性繁殖方法。扦插繁殖與種子繁殖不同，它不改變遺傳因子，可將親本的優(yōu)良基因繼承下來。

4.2 種植次序

依據(jù)種植植物的生長規(guī)律，協(xié)調(diào)好喬、灌、草生長，提高整體營造效果。實(shí)行喬、灌、草結(jié)合，多品種混交。

4.3 種植密度

種植密度影響著植物的生長速度、粗壯程度、根系范圍等。因此，要調(diào)整好喬、灌、草的種植間隔。

4.4 撫育管理

撫育管理是植物種植后通過人的活動來創(chuàng)造優(yōu)越的環(huán)境條件，滿足幼樹生長對水、肥、氣、光、熱的需求，使之迅速生長，達(dá)到較高的成活率和保育率。撫育管理主要包括灌溉、除草、施肥、修枝、病蟲害防治等。

5 小結(jié)

海州露天礦自開采以來，對廢棄地已進(jìn)行了一系列的綜合治理和植被建設(shè)工作，取得了一定成效，但與礦區(qū)資源開發(fā)造成的植被破壞狀況相比，還有很大差距，因此，必須加大力度進(jìn)行礦區(qū)植被建設(shè)，改善生態(tài)環(huán)境。以廢棄地復(fù)墾年限及植被生長狀況為依據(jù)，將廢棄地劃分為4種類型，為土壤改良和植被配置提供了重要的依據(jù)。依據(jù)海州露天礦的地理位置、氣候條件和土壤結(jié)構(gòu)選擇相對應(yīng)的植物，并對不同類型廢棄地進(jìn)行配置，對礦區(qū)廢棄地植被恢復(fù)與重建具有重要的指導(dǎo)意義。

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