伊敏煤田排土場恢復(fù)植被類型配置探究

劉思瑩，吳祥云，李廣芬，孫若崢

（遼寧工程技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000）

林牧業(yè)復(fù)墾所需復(fù)墾的土地質(zhì)量要求不太嚴格，是礦區(qū)排土場等廢棄地最經(jīng)濟、最可靠的復(fù)墾方式[1-2]。土壤整治是復(fù)墾最重要的環(huán)節(jié)之一[3]，其中，植被恢復(fù)又是最主要的，也是最關(guān)鍵的。因為幾乎所有的自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)總是以植被恢復(fù)為前提，故根據(jù)具體環(huán)境條件與需要選擇適宜的植物種是生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是生態(tài)恢復(fù)與重建的核心[4-5]。有效地治理和改善排土場生態(tài)環(huán)境，使排土場植被得到恢復(fù)，從而推動排土場植被恢復(fù)工作快速健康發(fā)展。

礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用，既為經(jīng)濟發(fā)展提供了重要的原材料和能源，對經(jīng)濟發(fā)展起了巨大的推動作用，同時也對環(huán)境產(chǎn)生了重大影響[6]。隨著煤炭開發(fā)力度明顯加大，煤炭資源開發(fā)所面臨的生態(tài)保護形勢更加嚴峻。排土場是在露天開采過程中人工堆墊形成的特殊巨型地貌[7]，土地植被稀少、有機質(zhì)和腐殖質(zhì)含量低，土地生產(chǎn)力極為低下，由此而導(dǎo)致草原面積減少、地形地貌變化，進而破壞草原生態(tài)平衡，影響地方畜牧業(yè)的發(fā)展，使草原小氣候趨于干旱化[8]。如何在排土場上進行快速、高效的植被恢復(fù)與重建，是當前生態(tài)環(huán)境保護所面臨的緊迫任務(wù)，是必須要解決的問題[9]。

本研究對伊敏露天煤礦排土場植被恢復(fù)情況進行調(diào)查，目的是科學(xué)地配置恢復(fù)植被類型[10]，從而提出最佳的類型，迅速提高伊敏露天煤礦植被覆蓋率和利用率，為伊敏露天煤礦植被恢復(fù)與重建奠定基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)自然概況

伊敏礦區(qū)位于伊敏河中游的伊敏河鎮(zhèn)境內(nèi)，屬內(nèi)蒙古自治區(qū)海拉爾市鄂溫克自治旗管轄。其地理坐標為：東經(jīng) 119°39′20″～119°46′35″，北緯48°33′00″～48°36′24″。該區(qū)地處大興安嶺西麓呼倫貝爾草原、海拉爾盆地東部、伊敏河中游地區(qū)，地貌景觀以低山丘陵為主，位于寒溫帶與中溫帶過渡性地帶，該區(qū)氣候?qū)俸疁貛Т箨懶詺夂颍杭径囡L(fēng)，夏季溫和并且時間短，夏秋季多雨，冬季嚴寒并且時間長。據(jù)氣象臺統(tǒng)計，該區(qū)年平均氣溫-0.1℃，年平均降水量266.25 mm，年均蒸發(fā)量1258 .75 mm，無霜期119 d。特殊的地理條件決定了該區(qū)的植被特征，也決定了其土壤類型及分布，分析和掌握土壤類型及分布對于有效利用土地及采礦后復(fù)土造田具有重要意義。

2 研究內(nèi)容和研究方法

2.1 研究內(nèi)容

以內(nèi)蒙古海拉爾市伊敏露天煤礦排土場為研究對象，通過對排土場植被種類的調(diào)查，篩選出一批適合于礦區(qū)排土場生長的優(yōu)良植物種，找出最佳的植被恢復(fù)與重建模式，迅速提高伊敏露天煤礦植被覆蓋率和利用率，為露天煤礦植被恢復(fù)工作提供理論參考。

2.2 研究方法

在伊敏露天煤礦復(fù)墾區(qū)（西排土場）和未復(fù)墾區(qū)（內(nèi)排土場）選擇典型樣地，分別在樣地的坡頂、坡中、坡底隨機選取樣點進行植被調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容（喬木和灌木種類及數(shù)量較少，所以不對其進行細致的分析）包括：草本植物的種類、蓋度、高度和生物量。草本樣方面積為1 m×1 m。本研究以重要值為測度指標，計算排土場上不同位置植物的種類。

蓋度是指群落中某種植物遮蓋地面的百分率；頻度是指某物種在調(diào)查范圍內(nèi)出現(xiàn)的頻率。

頻度＝物種出現(xiàn)的樣方數(shù)/樣方總數(shù)×100%；相對頻度＝一個種的頻度/所有種的總頻度×100%；相對蓋度＝一個種的蓋度/所有種的總蓋度×100%；相對高度＝一個種的高度/所有種的總高度×100%；相對生物量＝一個種的生物量/所有種的總生物量×100%；草本植物重要值＝（相對頻度＋相對蓋度＋相對高度+相對生物量）/4。

3 結(jié)果與分析

3.1 排土場植被特征研究

通過調(diào)查，內(nèi)排土場未進行人工恢復(fù)，植物恢復(fù)較少，覆蓋率較低，草本植物平均高度為8.66 cm。而經(jīng)過人工恢復(fù)的西排土場，草本植物生長旺盛，平均高度為14.88 cm。調(diào)查得出，該區(qū)喬、灌木種類很少，且大都是耐干旱、耐瘠薄的植被類型，其中，喬木1種（油松），灌木1種（主要是沙棘）。草本植物主要包括禾本科和菊科2類，在調(diào)查的樣方中，共記錄7科10屬18種。常見的植物種類列于表1。

表1 排土場植物種類

3.2 排土場草本植物的特征分析

經(jīng)調(diào)查，排土場自然恢復(fù)的草本植物主要有菊科、禾本科2種，主要優(yōu)勢種有北苔草、貝加爾針茅、狗尾草。各樣地與總蓋度、平均高度、總生物量之間的關(guān)系如圖1所示。

由圖1可知，總蓋度樣地1～6呈遞增趨勢，總生物量變化從小到大，平均高度變化不大，樣地4以后稍微有增高的趨勢。這3項指標總體上呈遞增的趨勢，且各群落中植被的生物量和蓋度具有一定的相關(guān)性，而高度受到的影響較小。

樣地1的植物種類與重要值之間的關(guān)系如圖2所示。

樣地1位于內(nèi)排土場坡頂，由分析得知，該區(qū)植被覆蓋率較低，經(jīng)自然恢復(fù)，植被種類較少，大多數(shù)都是當?shù)匚锓N，沒有外來物種的入侵。該區(qū)經(jīng)自然恢復(fù)的植物種以多年生的北苔草、貝加爾針茅、羊草為主，北苔草和貝加爾針茅的重要值較大，豬毛菜和狗尾草的重要值較低。樣地2位于內(nèi)排土場坡中，根據(jù)調(diào)查，該處的覆蓋率比坡頂?shù)囊?，主要是由于水力侵蝕使得植被自然恢復(fù)所需水分得不到滿足，植物生長緩慢。該區(qū)主要是以狗尾草、北苔草、貝加爾針茅為主的耐旱、耐貧瘠的草本植物，其中，狗尾草和北苔草的重要值比較大。樣地3位于內(nèi)排土場坡底，植被覆蓋率比坡中和坡頂要高，主要是由于該區(qū)排矸年限比較長、坡底土壤含水量較高。該區(qū)植物以堿蓬和羊草為主。

樣地4的植物種類與重要值之間的關(guān)系如圖3所示。

樣地4位于西排土場坡頂，西排土場排矸年限達到8～10a，并且經(jīng)過了人工植被恢復(fù)。由圖3可知，植物種類達到12種，多年生植物以北苔草和貝加爾針茅為主，其在植被群落中所占的比例較大。

樣地5位于西排土場坡中，植物種類有14種，表明西排土場坡中已得到較好恢復(fù)，人工恢復(fù)植物大多數(shù)已成活。沙打旺、北苔草和紫花苜蓿的重要值要比其他草本植物的高，在以后的排土場植被恢復(fù)配置中可以選擇沙打旺、北苔草和紫花苜蓿等物種。樣地6位于西排土場坡底，以多年生草本植物為主，貝加爾針茅和北苔草占很大比例，重要值分別為23.6%和20.4%，由于受環(huán)境影響和制約，一年生植物在植被群落中所占比例較小，植被群落的穩(wěn)定性較高，群落結(jié)構(gòu)漸趨復(fù)雜。

以上分析得出，植被蓋度隨著矸石山排矸年限的增長而增加，植物種類也隨之越來越豐富。西排土場經(jīng)過人工恢復(fù)和自然恢復(fù)的共同作用，其平均蓋度達到84.97%，植物種類也有了增加，排土場整體基本得到恢復(fù)。而未進行人工恢復(fù)的內(nèi)排土場上的植被蓋度較低，其平均蓋度僅為27.4%，植物種類較少，主要以多年生的貝加爾針茅、羊草和北苔草為主。

3.3 植被的配置模式

物種多樣性是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，擁有多種植物的生態(tài)系統(tǒng)其抗干擾能力遠遠要比僅有單種或少數(shù)幾種植物的生態(tài)系統(tǒng)強。在進行植被恢復(fù)時，應(yīng)注意將灌、草多層配置結(jié)合起來，在配置時應(yīng)遵循生態(tài)位原理，充分考慮種群密度、種群生長和繁殖以及種間關(guān)系等。另外，根據(jù)不同的生態(tài)治理要求，因地制宜，選擇不同的植被配置模式。適宜礦區(qū)生長的主要植物種類列于表2。

3.3.1 坡頂植被配置模式 坡頂對礦區(qū)環(huán)境美化、防止粉塵污染和防風(fēng)固沙等起著重要作用。坡頂將來可作林牧用地，按復(fù)墾的要求，鋪設(shè)1 m以上表土進行土地整治，在坡頂邊緣的兩邊栽植沙棘。其配置模式可以種植適合當?shù)氐牟荼局参?，如貝加爾針茅、北苔草和狗尾草等耐旱植物。這幾種植物已經(jīng)在西排土場進行種植，西排土場的植被覆蓋率得到了很大提高，收到了良好的效果。待草本植物恢復(fù)后，適當種植一些灌木，增加植物種類，達到生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

表2 適宜礦區(qū)生長的主要植物種及其特性

3.3.2 邊坡植被配置模式 根據(jù)環(huán)境保護、水土保持和復(fù)墾的要求，邊坡的利用方向是林草用地。邊坡上的表土不宜鋪得太厚，一般以20～30cm為宜，以促使植株根系縱深向石礫層發(fā)展。其上的植物應(yīng)以栽植為主，主要栽植沙棘；以播種為輔，主要播種如沙打旺、紫花苜蓿、羊草、貝加爾針茅等耐干旱、瘠薄的草本植物。從恢復(fù)過的西排土場可觀察到其上種植的沙棘長勢良好、生長旺盛。

3.3.3 周邊植被配置模式 排土場周邊植被包括其周邊防護林帶和公路兩側(cè)的綠化。這類植被配置是把綠化美化功能與水土保持功能結(jié)合起來。排土場周邊防護林帶種植油松，中間套種沙棘，種植寬度可達20～30m。道路兩邊采用沙棘和油松配置起來，其中間可插播一些草本或者多年生花卉植物。

排土場植被恢復(fù)之后，還需要對植被進行養(yǎng)護，如除草、病蟲害控制等，還要定期進行管理。排土場植被恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)還很脆弱，任何自然和人為的干擾，都會對脆弱的生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。所以，要嚴格避免人為不利的干擾，同時讓自然干擾最小化，盡量保護好恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)。

4 結(jié)論

植被恢復(fù)技術(shù)在排土場的生態(tài)治理中起著關(guān)鍵作用，本研究通過對伊敏露天煤礦排土場植被狀況調(diào)查和分析，得出：（1）未復(fù)墾排土場草本植物的種類較少；已復(fù)墾排土場植物種類遠大于未復(fù)墾排土場，植被結(jié)構(gòu)漸趨復(fù)雜，一年生植物在群落中所占比例減小，多年生植物所占比例增加，植物群落的穩(wěn)定性較高。（2）已復(fù)墾排土場草本植物的平均蓋度大于未復(fù)墾排土場。適合該地區(qū)恢復(fù)的主要植物種有北苔草、貝加爾針茅、沙打旺和紫花苜蓿等。（3）排土場復(fù)墾植被的配置應(yīng)以草本為主，灌木為輔，其中，草本以貝加爾針茅、沙打旺、紫花苜蓿、北苔草和羊草為主，灌木以沙棘為主。排土場周邊植被配置以喬木和灌木為主，配置模式為油松×沙棘，可在喬灌木之間種植一些耐旱、耐貧瘠的羊草、北苔草、沙打旺等草本植物。

［1］胡振琪.土地復(fù)墾學(xué)研究現(xiàn)狀與展望 [J].煤礦環(huán)境保護，1996，5（2）：112-115.

［2］楊修.礦山廢棄地植被恢復(fù)與重建研究[D].北京：中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，1999.

［3］周樹理.礦山廢地復(fù)墾與綠化[M].北京：中國林業(yè)出版社，1995：223-226.

［4］裴宗陽，胡振華，劉瑞龍，等.我國煤矸石山的水分研究進展[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（7）：751-753，763.

［5］胡振琪.露天煤礦土地復(fù)墾研究 [M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1995：151-153.

［6］許劍敏，洪堅平，梁利寶.不同培肥對采煤塌陷地復(fù)墾土壤氮素變化的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（5）：498-501.

［7］李晉川，王文英，盧崇恩，等.安太堡露天煤礦新墾土地植被恢復(fù)的探討[J].河南科學(xué)，1999（S1）：92-95.

［8］李凌宜，李卓，寧平.礦業(yè)廢棄地生態(tài)植被恢復(fù)的研究[J].礦業(yè)快報，2006，8（8）：25-28.

［9］暢功民，李建華，張強.山西省工礦區(qū)土地復(fù)墾現(xiàn)狀及發(fā)展對策研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（9）：972-974，980.

［10］劉寶勇，李艷軍.海州露天礦廢棄地植被優(yōu)化配置模式研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（12）：1304-1306.