贛南廢棄稀土礦區(qū)植被恢復(fù)模式試驗(yàn)

宋祥蘭，王蘭英，鄺先松，劉作梅，胡小康，李小青，劉曉紅，丁 菲，郭圣茂

（1.贛州市林業(yè)科學(xué)研究所，江西 贛州 341000；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，江西 南昌 330045）

贛南廢棄稀土礦區(qū)植被恢復(fù)模式試驗(yàn)

宋祥蘭1，王蘭英1，鄺先松1，劉作梅1，胡小康1，李小青1，劉曉紅1，丁 菲2，郭圣茂2

（1.贛州市林業(yè)科學(xué)研究所，江西 贛州 341000；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，江西 南昌 330045）

為了提高贛南廢棄稀土礦區(qū)植被恢復(fù)效果，改善廢棄稀土礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，選用5種不同植被恢復(fù)模式進(jìn)行3年的試驗(yàn)。通過分析其成活率或保存率、郁閉度、地表植被覆蓋度、土壤改善情況，研究各模式對(duì)贛南廢棄稀土礦區(qū)植被恢復(fù)的影響，從而篩選出最佳植被恢復(fù)模式。結(jié)果表明：喬灌草配置模式（A5）：構(gòu)樹+胡枝子+香根草最適宜該礦區(qū)植被恢復(fù)。為贛南廢棄稀土礦區(qū)植被恢復(fù)提供理論依據(jù)，加快促進(jìn)贛南蘇區(qū)振興發(fā)展生態(tài)建設(shè)，為贛南等南方礦區(qū)環(huán)境治理提供科技支撐。

植被恢復(fù)模式；廢棄稀土礦區(qū)；贛南

贛南素有“稀土王國”之稱，擁有全國30%以上離子型稀土資源，是中國第二大稀土礦資源集中地[1-2]。稀土礦點(diǎn)在贛南各個(gè)縣（市、區(qū)）均有分布，從70年代開采至今，稀土礦業(yè)為贛南的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了較大貢獻(xiàn)[3]。同時(shí)，由于稀土開采工藝較為簡單，不管是池浸式、堆浸式還是原地浸礦式工藝均嚴(yán)重破壞了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境及水土保持功能，使礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)退化，造成礦區(qū)土壤沙化，植被難以恢復(fù)，水土流失十分嚴(yán)重。水土流失不僅造成土壤資源的極大破壞，也給農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展帶來很大的困難，而且造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，贛南因稀土礦開采到目前為止約有1.5億m3尾砂廢土未得到妥善處理，有10萬hm2土地的地表植被遭到破壞[4-8]。近年來，贛南當(dāng)?shù)卣叨戎匾晱U棄稀土礦山綜合治理工作，按照“誰投入、誰開發(fā)，誰治理、誰受益”的原則，鼓勵(lì)企業(yè)、單位和個(gè)人開發(fā)治理稀土尾砂[9]。

植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的中樞。植被恢復(fù)是退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和重建的首要工作，幾乎所有的自然生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)，總是以植被恢復(fù)為前提。廢棄稀土礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)植被恢復(fù)是關(guān)鍵。植被恢復(fù)主要以鄉(xiāng)土植物為主，喬、灌、草合理搭配，盡可能與周邊原生植被相諧，所以必須選擇適宜的先鋒植物和優(yōu)化造林措施，以達(dá)到固土護(hù)坡的效果[10-14]。

本文通過在江西省南康市坪市鄉(xiāng)廢棄稀土礦區(qū)，分不同植物配置模式進(jìn)行3a的植被恢復(fù)試驗(yàn)研究，總結(jié)分析其恢復(fù)效果，為贛南廢棄稀土礦區(qū)植被恢復(fù)提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在南康市北部的坪市鄉(xiāng)，位于江西省贛州市西部，贛江源章江流域的中下游。坪市鄉(xiāng)地處北緯 26°7′35″，東經(jīng) 114°33′28″，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，四季分明，雨量充沛，光照充足，熱量豐富，無霜期長等特點(diǎn)，年平均氣溫18.4℃，年均日照時(shí)數(shù)1 856.6 h，無霜期273 d，年降雨量1 500 mm左右，多集中在4～5月間。地形屬丘陵山地，土壤以紅壤為主，海拔為250～500 m。

試驗(yàn)區(qū)總面積20 hm2，原為馬尾松低產(chǎn)林，混生有木荷、山蒼子、桃金娘、杜鵑等植物，主要地被植物為鐵芒箕、絲茅等。其土壤為花崗巖風(fēng)化形成的紅壤，但因80年代池浸開采離子型稀土礦成為廢棄殘礦區(qū)，使得土壤沙化，保水性能極差，導(dǎo)致寸草不生。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

由于廢棄稀土礦區(qū)土壤條件差，所以要選用抗逆性較強(qiáng)的鄉(xiāng)土植物。本試驗(yàn)采用以贛南鄉(xiāng)土先鋒樹種構(gòu)樹為主，配置油茶、刺槐、胡枝子、百喜草、香根草為試驗(yàn)地稀土礦區(qū)植被恢復(fù)造林材料。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)分5種植被恢復(fù)模式為5個(gè)處理A1、A2、A3、A4、A5，各模式4次重復(fù)（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），每次重復(fù)1 hm2，其具體配置模式為：（1）純林模式（A1）：構(gòu)樹純林；（2）落葉與常綠混交模式（A2）：構(gòu)樹+油茶，采用行間混交方式；（3）落葉、常綠、草本配置模式（A3）：構(gòu)樹+油茶+百喜草；（4）喬木草本配置模式（A4）：構(gòu)樹+刺槐+百喜草；（5）喬灌草配置模式（A5）：構(gòu)樹+胡枝子+香根草。

2.2.2 土地平整

廢棄稀土礦區(qū)因采礦植被破壞，造成水土流失嚴(yán)重，產(chǎn)生很多溝蝕，為了便于造林植被恢復(fù)，要采取必要的工程措施進(jìn)行土地平整。在尾沙壩坑尾、匯流口砌攔截壩，溝蝕較深處用挖機(jī)填平，根據(jù)地勢情況修成反坡平臺(tái)和水平條帶。

2.2.3 造林栽植

為了盡快達(dá)到郁閉覆蓋，采取密植造林，在反坡平臺(tái)和水平條帶上，喬木類以每畝220株，按株行距為1.5 m×2.0 m挖穴，穴規(guī)格為50 cm×50 cm×40 cm，下墊客土1擔(dān)后,每穴施有機(jī)肥1 kg，與土混合拌勻，再填客土1擔(dān)，填土至略高于地表5 cm；灌木類及香根草在喬木類的空隙處按0.5 m×1.0 m挖穴25 cm×25 cm×20 cm，客土下墊上覆各0.5擔(dān)，施有機(jī)肥0.5 kg，每畝1 000株；百喜草在喬木類的空隙處按0.5 m的行距挖深10 cm×寬10 cm條溝，撒入適量有機(jī)肥后，墊客土5 cm，0.5 kg草種拌4 kg鈣鎂磷和0.5 kg復(fù)合肥均勻撒播條溝處，再覆土2 cm，每畝播種0.5 kg。造林苗木均為裸根苗，選擇陰雨天栽種。

2.2.4 撫育管理

造林后，幼林階段主要是采取措施保水，廢棄稀土礦區(qū)土質(zhì)含沙量高，第1年5～6月對(duì)栽植株用鐵芒箕覆蓋，利于過伏保活。第2～3年，每年4～5月在迎水面樹冠邊緣垂直投影處挖溝，溝寬15 cm、深20 cm，肥料與林下黃土拌勻后施于肥穴溝，造林第2年每穴施有機(jī)肥0.5 kg，第3年每穴各施有機(jī)肥1 kg。草本在距蔸15 cm處挖10 cm深施肥溝，有機(jī)肥與林下黃土拌勻適量撒施。

2.2.5 試驗(yàn)調(diào)查

在5種植被恢復(fù)模式的4個(gè)處理中，各隨機(jī)抽取20 m×20 m的樣地進(jìn)行調(diào)查。從2011～2013年連續(xù)3 a的11月對(duì)成活率（保存率）、郁閉度、地表植被覆蓋度情況進(jìn)行了觀測,并對(duì)栽植前后土壤養(yǎng)分進(jìn)行測定。利用Excel統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

3 結(jié)果與分析

觀測5種植被恢復(fù)模式連續(xù)3 a成活、生長情況，對(duì)其4次重復(fù)成活率或保存率、郁閉度、地表植被覆蓋度進(jìn)行調(diào)查，各平均值結(jié)果列表1。

表1 5種植被恢復(fù)模式連續(xù)3 a平均成活率（保存率）、郁閉度、地表植被覆蓋度Table 1 Average survival rate (saving rate) for consecutive three years, canopy density, surface vegetation coverage survey with five kinds of vegetation restoration modes

3.1 成活率或保存率

由表1可知：不同植被恢復(fù)模式中植被成活率或保存率有一定的差異，其2011年成活率為65.25～90.13%；2012年保存率為63.44～87.08%；2013年保存率為61.63～85.54%。用簇狀柱形圖分析不同植被恢復(fù)模式對(duì)植被成活率或保存率的影響，結(jié)果見圖1。從圖1顯示：最終保存率最好的是A5為85.54%，最差的是A1為61.63%，其依次是A5＞A4＞A3＞A2＞A1。說明A5（喬灌草配置模式：構(gòu)樹+胡枝子+香根草）適宜該礦區(qū)植被恢復(fù)。

圖1 不同植被恢復(fù)模式各年度成活率（保存率）對(duì)比Fig.1 Survival rate (saving rate) comparisons with different vegetation restoration modes for three years

3.2 郁閉度

從表1可知：對(duì)5種植被恢復(fù)模式3 a平均郁閉度調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行折線圖分析，結(jié)果見圖2。由圖2表明：2011～2013年5種植被恢復(fù)模式郁閉度均呈增長現(xiàn)象，其中A3、A4、A5郁閉度增速平穩(wěn)，A1、A2在2013年郁閉度增速比2012年快但均比A3、A4、A5增速慢。經(jīng)過3 a的栽培5種植被恢復(fù)模式郁閉度達(dá)到0.52～0.78，其依次是A5＞A4＞A3＞A1＞A2，最高為A5。說明A5（喬灌草配置模式：構(gòu)樹+胡枝子+香根草）在該礦區(qū)長勢適宜。

圖2 不同植被恢復(fù)模式各年度郁閉度對(duì)比Fig.2 Canopy density comparison of different vegetation restoration mode in three years

3.3 地表植被覆蓋度

由表1可知：觀測5種植被恢復(fù)模式3 a平均地表植被覆蓋度，2011年為12.75～31.25%，2012年為28.65～68.83%，2013年為58.54～92.47%，對(duì)其進(jìn)行柱形圖分析，結(jié)果見圖3。由圖3所示：每種植被恢復(fù)模式均呈遞增趨勢，到第3年其依次為A5＞A4＞A3＞A1＞A2，A5最好為92.47%，A2最差為58.54%。說明A5（喬灌草配置模式：構(gòu)樹+胡枝子+香根草）在該礦區(qū)長勢較好，起到了植被恢復(fù)作用。

圖3 不同植被恢復(fù)模式各年度地表植被覆蓋度對(duì)比Fig.3 Surface vegetation coverage comparisons with different vegetation restoration modes for three years

3.4 土壤改善情況

對(duì)試驗(yàn)區(qū)5種植被恢復(fù)模式中植被恢復(fù)前后土壤及未采取人工植被恢復(fù)對(duì)照土壤前后的pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀進(jìn)行分析檢測，結(jié)果列表2。恢復(fù)后土壤改變情況列表3。

表2 5種植被恢復(fù)模式及對(duì)照中植被恢復(fù)前后土壤情況Table 2 Soil situations before and after vegetation restoration with 5 kinds of vegetation restoration modes

表3 5種植被恢復(fù)模式及對(duì)照中植被恢復(fù)后土壤變化情況Table 3 Soil change situations after vegetation restoration with 5 kinds of vegetation restoration modes

從表2、表3可知：試驗(yàn)區(qū)植被恢復(fù)后，5種植被恢復(fù)模式及對(duì)照土壤酸堿度和養(yǎng)分均得到提高，其pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀分別平 均 提 高15.79%、91.07%、84.96%、82.67%、4.89%，且5種模式中土壤變化均比對(duì)照大，說明恢復(fù)后土壤得到改善。對(duì)其進(jìn)行圖形分析，結(jié)果見圖4。由圖4顯示：5種模式中土壤的變化情況為pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀提高的順序是A5＞A4＞A3＞A1＞A2。說明A5（喬灌草配置模式：構(gòu)樹+胡枝子+香根草）在該礦區(qū)土壤改良效果最好。

圖4 5種植被恢復(fù)模式及對(duì)照中土壤酸堿度及養(yǎng)分提高情況Fig. 4 Soil acidity and nutrient conditions with 5 kinds of vegetation restoration modes

4 小結(jié)與討論

4.1 小結(jié)

通過對(duì)贛南廢棄稀土礦區(qū)5種不同植被恢復(fù)模式的3 a試驗(yàn)，分析不同模式中的植物成活率或保存率、郁閉度、地表植被覆蓋度、土壤改善情況，得出：

一是不同植被恢復(fù)模式中植被成活率或保存率、郁閉度、地表植被覆蓋度、土壤改善情況差異較大。5種植被恢復(fù)模式對(duì)該礦區(qū)植被恢復(fù)效果依次為A5＞A4＞A3＞A2＞A1，即在試驗(yàn)的5種模式中，A5（喬灌草配置模式：構(gòu)樹+胡枝子+香根草）最適宜該礦區(qū)植被恢復(fù)。

二是5種植被恢復(fù)模式配置中具有草本類的A3、A4、A5模式在該礦區(qū)長勢較好，更有利于礦區(qū)植被恢復(fù)，說明在礦區(qū)植被恢復(fù)中草本具有重要的作用。

三是試驗(yàn)區(qū)植被恢復(fù)后，5種植被恢復(fù)模式中土壤的酸堿度和養(yǎng)分均得到提高，特別是有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷平均提高達(dá)80%以上，說明恢復(fù)后土壤養(yǎng)分得到較好的改善，試驗(yàn)?zāi)Ｊ皆谠摰V區(qū)土壤改良效果較好。

4.2 討論

本試驗(yàn)只研究了不同模式對(duì)贛南廢棄稀土礦區(qū)植被恢復(fù)的影響，而對(duì)于不同模式的不同密度、不同栽植方法等對(duì)植被恢復(fù)的影響未做研究有待探索，且進(jìn)一步探索更適宜贛南廢棄稀土礦區(qū)植被恢復(fù)的樹種和模式是今后值得我們繼續(xù)研究的課題。

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Experiments on abandoned rare earth mining area’s vegetation restoration mode in southern Jiangxi province

SONG Xiang-lan1, WANG Lan-ying1, KUANG Xian-song1, LIU Zuo-mei1, HU Xiao-kang1, LI Xiao-qing1, LIU Xiao-hong1, DING Fei2,GUO Sheng-mao2
(1.Ganzhou Forestry Science Institute, Ganzhou 341000, Jiangxi, China; 2. Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, Jiangxi, China)

In order to improve the restoration effect of the abandoned rare earth mining area’s vegetation in southern Jiangxi province,and improve the ecological environment of abandoned rare earth mining area, five different vegetation restoration patterns were chosen to conduct trials for three years. By analyzing the vegetations’ survival or saving rate, canopy density, vegetation cover, soil improvement, various patterns’ effects on abandoned rare earth mining area’s vegetation restoration were investigated, further, the best vegetation restoration mode were screened out. The results show that the conf i guration mode with tree, shrub and grass (A5): mulberry +Lespedeza +Vertiveria zizanioidesis most suitable for the vegetation restoration in this mining area. The fi ndings provide a theoretical basis for abandoned rare earth mining area’s vegetation restoration in southern Jiangxi province, accelerate the promotion and ecological construction of the Soviet Areas of Southern Jiangxi, and provide a scientif i c and technological support for southern Jiangxi province and other southern mining environmental governance.

vegetation restoration mode; abandoned rare earth mining area; southern Jiangxi province

S727.28

A

1673-923X(2015)06-0058-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.06.011

2014-03-24

贛州市科技計(jì)劃項(xiàng)目“贛南礦區(qū)廢棄地植被恢復(fù)與重建技術(shù)研究與示范”（贛市財(cái)教字[2015]131號(hào)）；中央財(cái)政林業(yè)科技推廣示范資金項(xiàng)目“構(gòu)樹等先鋒樹種困難立地植被快速修復(fù)技術(shù)示范”（[2010]JXTG-2）；江西省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“構(gòu)樹等抗逆植物稀土礦廢棄地植被恢復(fù)模式和技術(shù)研究”（20111BBF60029）

宋祥蘭，高級(jí)工程師；E-mail：jxgzly2000@163.com

宋祥蘭,王蘭英,鄺先松,等. 贛南廢棄稀土礦區(qū)植被恢復(fù)模式試驗(yàn)[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2015,35(6):58-62.

[本文編校：吳 彬]