廣西六錳礦區(qū)土壤理化特征研究及肥力評(píng)價(jià)

唐文杰 黃江波 徐文炘 覃朝科

（1中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司 廣西桂林 541004 2廣西環(huán)境治理工程技術(shù)研究中心 廣西桂林 541004 3環(huán)境工程與保護(hù)評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣西桂林 541004）

廣西六錳礦區(qū)土壤理化特征研究及肥力評(píng)價(jià)

唐文杰1，2，3黃江波1，2，3徐文炘1，2，3覃朝科1，2，3

（1中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司 廣西桂林 541004 2廣西環(huán)境治理工程技術(shù)研究中心 廣西桂林 541004 3環(huán)境工程與保護(hù)評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣西桂林 541004）

本研究通過(guò)采集廣西六個(gè)錳礦區(qū)尾礦區(qū)與恢復(fù)區(qū)的土壤，分析其理化特征，得出六錳礦區(qū)土壤的pH范圍為4.52～7.21，顯弱酸性；（EC）范圍為13.37～289.00 ds.cm-1；TN含量在0.09～1.51g·kg-1之間，全氮含量較低；TP含量在0.29～1.46g·kg-1間；為0.35～33.60g·kg-1。C/N在0.70～14.78之間。TN含量、、電導(dǎo)率恢復(fù)區(qū)均比尾礦區(qū)高，總P大部分尾礦區(qū)高于恢復(fù)區(qū)。與對(duì)照樣相比，尾礦區(qū)TN、有機(jī)質(zhì)含量嚴(yán)重偏低，因此在錳礦區(qū)恢復(fù)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)土壤的培肥工作。

土壤肥力；廣西；錳礦區(qū)；礦區(qū)恢復(fù)

礦區(qū)的開采，尤其是露天礦開采，要?jiǎng)冸x表土，清除植被，采礦后留下的通常是廢石、尾礦渣，同時(shí)開采過(guò)程中設(shè)備的重壓，導(dǎo)致礦區(qū)土壤往往是堅(jiān)硬、板結(jié)，土壤養(yǎng)分與水分流失，極不利于植物的繁衍與礦區(qū)的恢復(fù)。土壤的物理結(jié)構(gòu)不良，極端的pH值，重金屬含量高，營(yíng)養(yǎng)元素缺乏等是礦山廢棄地影響植物定居的主要限制因子[1-2]。

因此研究礦山廢棄地的土壤理化性質(zhì)，并對(duì)土壤的肥力狀況及植被重建恢復(fù)和重建工程的立地條件進(jìn)行診斷分析[3,4]，進(jìn)而提出相應(yīng)的人工輔助改良措施，是十分必要的。本研究通過(guò)對(duì)廣西全州、平樂(lè)、荔浦、八一、板蘇、下雷等六個(gè)錳礦區(qū)土壤的理化性質(zhì)，進(jìn)行測(cè)定分析與評(píng)價(jià)，找出限制錳礦區(qū)植被生態(tài)修復(fù)的主要不利因子，為廣西錳礦區(qū)廢棄地進(jìn)一步開展生態(tài)修復(fù)工作提供科學(xué)的依據(jù)和建議。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究地區(qū)概況

廣西全州、平樂(lè)、荔浦、八一、板蘇、下雷等六錳礦區(qū)均開采于20世紀(jì)五六十年代，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，丘陵地貌，地帶性植被以亞熱帶常綠闊葉林、常綠落葉闊葉混交林為主。其中，八一錳礦曾是全國(guó)三大錳礦之一；下雷錳礦現(xiàn)為廣西最大錳礦。平樂(lè)、荔浦、全州和板蘇錳礦均屬中型露天錳礦。以上六個(gè)錳礦區(qū)在開展廢棄地均修復(fù)、復(fù)墾的工作。

1.2 采樣與分析

2006年10月～2012年10月在廣西6個(gè)錳礦區(qū)的廢棄地及已恢復(fù)區(qū)進(jìn)行土壤樣品采集，采樣區(qū)共計(jì)17個(gè)。采用梅花型布點(diǎn)法進(jìn)行隨機(jī)采樣，每個(gè)樣品由5～8個(gè)子樣混合而成，采樣深度0～25cm。樣品采用聚乙烯塑料袋封裝運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)自然風(fēng)干備用。

2 結(jié)果與分析

廣西六錳礦區(qū)土壤基本化學(xué)特征見表1。六錳礦區(qū)土壤各點(diǎn)的pH范圍為4.52～7.21，平均值5.58，顯弱酸性；電導(dǎo)率（EC）范圍為 13.37～289.00ds.cm-1，平均值為 69.85ds.cm-1。TN含量在0.09～1.51g·kg-1之間，均值為0.56g·kg-1。全氮含量較低，除下雷錳礦恢復(fù)區(qū)與全州錳礦恢復(fù)區(qū)(＞0.8g·kg-1)，其它的均值低于Ⅲ級(jí) (＜0.8g·kg-1)的較差指標(biāo)。TP含量0.29～1.46g·kg-1，均值為0.57g·kg-1。六礦區(qū)的全磷平均值低于0.8～1.0g·kg-1值，植物的生長(zhǎng)將會(huì)受到一定抑制。有機(jī)質(zhì)含量為0.35～33.60g·kg-1，均值為7.85g·kg-1。除恢復(fù)區(qū)外，其余尾礦區(qū)土壤均低于土壤有機(jī)質(zhì)含量的Ⅲ級(jí)(＜10g·kg-1)的指標(biāo)，這可能與本礦區(qū)開采強(qiáng)度有關(guān)。C/N在0.70～14.78之間，平均值為7.35。說(shuō)明礦區(qū)土壤營(yíng)養(yǎng)狀況較差。

表1 廣西錳礦區(qū)土壤的基本理化特征(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差，n=3）

3 討論

肥力低下,特別是氮和磷的缺乏是礦山土普遍存在的問(wèn)題[5,6]。極端的pH和重金屬含量高也是礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)面臨的普遍問(wèn)題[7]。通過(guò)對(duì)六錳礦區(qū)恢復(fù)土壤理化性質(zhì)分析，知六礦區(qū)土壤呈弱酸性至中性，平均值在(5.09～6.83)，pH值基本符合植物正常生長(zhǎng)需求(pH∶4～9[2])。電導(dǎo)率是溶液中離子解離能力的一個(gè)重要指標(biāo)，其與土壤肥力有一定正相關(guān)系性。一般來(lái)說(shuō)，pH在4～9和EC在0～90ds·cm-1范圍內(nèi)植物可以正常生長(zhǎng)。研究樣地的電導(dǎo)率范圍為(13.37～289.00ds·cm-1)，其中全州、板蘇尾礦區(qū)很低，說(shuō)明礦區(qū)土壤的可溶性離子含量很低，土壤非常貧瘠，生態(tài)環(huán)境十分脆弱。根據(jù)土壤肥力分級(jí)指標(biāo)(NT/Y391-2000)，從均值上看，六錳礦尾礦區(qū)總氮含量在0.19g·kg-1至0.57g·kg-1間，均屬于較差等級(jí)(＜0.8 g·kg-1)。恢復(fù)區(qū)含N量，有所提高，其中全州的恢復(fù)區(qū)總N含量(1.51g·kg-1)達(dá)到I級(jí)水平，這與其較長(zhǎng)的恢復(fù)時(shí)間有一定關(guān)系。其中平樂(lè)恢復(fù)區(qū)由于種植桉樹，未進(jìn)行土壤培肥，土壤的含N量仍處于(0.38g·kg-1)較低值，植被生長(zhǎng)受到一定抑制。從六個(gè)礦區(qū)總P來(lái)看，尾礦區(qū)顯著比恢復(fù)區(qū)與對(duì)照區(qū)高，下雷尾礦區(qū)最高達(dá)到(1.45g·kg-1)，這可能與部分錳礦伴生P有關(guān)，但恢復(fù)區(qū)的總體還是很低，可能是礦區(qū)恢復(fù)的一個(gè)限定因子[8]。從六礦區(qū)來(lái)看，機(jī)質(zhì)含量恢復(fù)區(qū)明顯高于尾礦區(qū)，其中全州恢復(fù)區(qū)有機(jī)質(zhì)高達(dá)33.6g· kg-1水平，恢復(fù)得較好，植被覆蓋率較高；但其它尾礦壩有機(jī)質(zhì)含量就相當(dāng)?shù)停?0g·kg-1已成為植物生長(zhǎng)的限制因子。土壤碳氮比(C/N)也是土壤肥力狀況的體現(xiàn)。我國(guó)的耕種土壤C/N在9～13之間,其中八一、板蘇、下雷三尾礦區(qū)土壤C/N分別為0.70、3.27、2.27，均大大偏低，除全州與八一恢復(fù)區(qū)符合植物正常生長(zhǎng)要求外，其它錳礦區(qū)樣點(diǎn)均不在合適生長(zhǎng)范圍內(nèi)。

全州、八一錳礦恢復(fù)區(qū)土壤基本化學(xué)性質(zhì)基本符合植物生長(zhǎng)的需求，而板蘇、下雷、平樂(lè)、荔浦錳礦土壤理化性質(zhì)不均，肥力因子相對(duì)較低，在這方面仍需較大的改良。更應(yīng)注意的是尾礦區(qū)的有機(jī)質(zhì)或總氮含量嚴(yán)重不足。因此土壤肥力的提高仍是礦區(qū)廢棄地修復(fù)面臨的主要問(wèn)題之一。有研究[9]表明，養(yǎng)分缺乏是制約植物進(jìn)入礦區(qū)廢棄地的重要因子。向土壤系統(tǒng)中供應(yīng)穩(wěn)定而足夠地養(yǎng)分，是在礦業(yè)廢棄地上成功恢復(fù)植被的重要措施。因此，改良土壤基質(zhì)任務(wù)相當(dāng)艱巨，但是在施加有機(jī)肥時(shí)，應(yīng)對(duì)有機(jī)肥重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)及處理，避免重金屬含量超標(biāo)加重礦區(qū)的污染。根據(jù)每一礦區(qū)的土壤理化特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)應(yīng)措施的改良，將會(huì)更有針對(duì)性，對(duì)于恢復(fù)的成本也可降低，同時(shí)也可以避免不必要肥料施加，節(jié)約資源。如礦區(qū)尾礦區(qū)含P高，可適當(dāng)減少P施加，增加N肥投入，使恢復(fù)效率更加高。

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“廣西特聘專家”專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助；廣西自然資金項(xiàng)目（桂科自0728226）。

唐文杰(1980-)，男，漢族，廣西壯族自治區(qū)桂林市人，碩士，工程師，中色有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司工作，主要從事礦山生態(tài)修復(fù)、治理及評(píng)價(jià)工作。