江西省龍南縣稀土尾礦區(qū)耐性植物的調查及篩選

江西財經(jīng)大學藝術學院　曾晨園

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江西省龍南縣稀土尾礦區(qū)耐性植物的調查及篩選

江西財經(jīng)大學藝術學院曾晨園

摘要：江西省龍南縣黃沙鄉(xiāng)稀土礦區(qū)由于長期的開采導致植被破壞、土壤沙化、保水性差、含菌量極低，且不同程度地存在偏酸和重金屬毒害現(xiàn)象，植物難以適應生長并形成相對穩(wěn)定的群落。為探尋植物修復稀土尾礦的可行性，本研究選擇正在開采礦區(qū)、廢棄礦區(qū)和稀土尾礦治理區(qū)進行植物種類調查，調查植物共18種，主要植物種類以狗牙根、百喜草、芒草、巴茅、芒基、桉樹、松樹為主，優(yōu)勢物種為禾本科植物。禾本科植物生長迅速，種群密度高，覆蓋率能力強，對土壤中的強酸、重金屬、高鹽、高濃度稀土元素有較強的抗脅迫能力，因此可作為稀土尾礦區(qū)修復的先鋒植物恢復物種。

關鍵詞：稀土尾礦；優(yōu)勢物種；植被重建

江西龍南縣稀土礦資源豐富，近年來非法過度濫采，使礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境問題日益突出，在稀土采礦過程中，地表土壤和植被被剝離，土壤遭到強酸的嚴重洗淋，使得土壤中養(yǎng)分顯著降低，一些植被難以長期適應強酸和低養(yǎng)分的土壤環(huán)境。土壤中稀土元素的積累也導致土壤肥力下降、土壤沙化、生態(tài)系統(tǒng)脆弱，稀土采礦跡地的植被重建與恢復顯得尤為重要。耐性植物的篩選調查是進行稀土礦污染治理和植被恢復重建至關重要的環(huán)節(jié)，也是本文研究的重點。

1　材料與方法

2015年夏季，筆者所在的課題組成員根據(jù)礦區(qū)地質地貌與植被分布等實際情況，在對龍南縣稀土尾礦全面踏查的基礎上，選擇龍南縣黃沙鄉(xiāng)尾礦區(qū)為研究對象。對稀土礦區(qū)和尾礦區(qū)的植被進行實地調研。調查共選取12個生長茂盛的植物群落，采集18種數(shù)量較多且生命旺盛的植物為本文的研究對象。以期通過對稀土尾礦區(qū)現(xiàn)存的植物群落中的耐性植物調查與分析，為解決龍南稀土尾礦區(qū)的植被篩選與重建問題，探尋經(jīng)濟合理、可操作性強的耐性植物種類。

1.1研究區(qū)概況

贛州市稀土開采污染遍布18個縣，涉及廢棄稀土礦山300多個，遺留尾礦（廢渣）1.91億噸，被破壞山林面積為97.34km2；龍南縣、定南縣、全南縣為贛州公認的3大稀土產(chǎn)區(qū)，其中龍南縣稀土開采破壞山林面積達17.77km2；，占全縣毀林面積的20%。黃沙鄉(xiāng)地處龍南縣境東南部，黃沙鄉(xiāng)稀土礦區(qū)調查樣地位于24°51'13″N—24°51'14″N，114°45'59″E—114°46'42″E，地貌為低山丘陵。黃沙鄉(xiāng)稀土礦區(qū)開發(fā)前，植被覆蓋率可達40%～70%，主要為松杉及灌木。礦山開采后，土廢棄表土與植被剝離、采礦場地土壤多呈酸性，不利于植物的生長。現(xiàn)場調查表明，采礦場地基本無植被覆蓋。

1.2植物種類調查

植物種類調查主要選取在有植物生長或生長良好的正開采礦區(qū)、廢棄尾礦區(qū)及尾礦治理區(qū)進行。采取方格網(wǎng)絡隨機采樣方法，在植物分布區(qū)內設置12個2 m×2m的樣方，記錄樣方的植物群落結構和物種多樣性特點，目測估計植物的多度并分級。采樣的區(qū)域物種數(shù)由多到少依次為：正開采礦區(qū)（15種）＞廢棄尾礦區(qū)（11種）＞尾礦治理區(qū)（4種）。

2　結果與分析

2.1稀土礦區(qū)周邊植物種類調查

本研究調查的采樣點為稀土采礦跡地，選取正在開采的稀土礦區(qū)、經(jīng)過開采而未進行植被修復和已采取植物種植修復措施進行了治理的礦區(qū)作為對照分析，調查發(fā)現(xiàn)尾礦區(qū)境內植物共18種，分18屬11科，同時進行了植物種類組成、多樣性及優(yōu)勢度調查，植物詳見表1。

表1　稀土尾礦區(qū)植物種類

通過對黃沙鄉(xiāng)稀土尾礦區(qū)生長植物調查發(fā)現(xiàn)，在尾礦區(qū)生長旺盛且分布較為廣泛的植物，主要有禾本科植物6種，百合科植物1種，桃金娘科3種，松科1種，生長勢較好的植物均為喬木及雜草。龍南稀土礦區(qū)的優(yōu)勢物種以禾本科植物為主，禾本科植物相對于原生地其他植物種類有較強的傳播繁殖能力、抗脅迫能力及適應能力，且在龍南縣稀土尾礦區(qū)所設的12個取樣點中均有生長，說明他們對稀土尾礦的植物有較好的耐性。芒草、百喜草、巴茅、狗牙根等也均為酸性土壤指示植物，表明這些植物可以適應尾礦區(qū)的強酸性土壤。

由于禾本科植物具有優(yōu)良栽培性狀、較強的適應能力、繁殖能力強、生長速度快、能有效提高尾礦區(qū)生物量和植物覆蓋度等優(yōu)勢，在尾礦區(qū)的修復實踐中易于栽培管理，因此禾本科植物可以作為植物修復和植被重建較理想的植物資源。黃沙稀土尾礦區(qū)內種植的百喜草及狗牙根等植物根系發(fā)達，生長速度快，可在短時間內增加植物覆蓋度及植物群落的穩(wěn)定性，所以禾本科雜草可作為礦區(qū)修復先鋒植物使用。

2.2植物種類組成及群落特征

2.2.1植物多樣性差

龍南縣稀土尾礦的不合理開采，礦山表層原生植被和土壤被剝離，原始土壤表層全部被損毀，水土流失嚴重，導致當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境與土壤理化性質遭到嚴重破壞。尾礦區(qū)內無序堆放的尾礦渣也未做相應的無害處理，使堆積地的土壤條件惡劣。當?shù)氐脑参锊粌H無法從環(huán)境中攝取生長所需的營養(yǎng)，還受到不同程度強酸脅迫、干旱脅迫及重金屬脅迫，植被難以長期適應多重脅迫的生存環(huán)境，植物生境遭受破壞，植物無法適應生長，種類急劇減少，最終導致尾礦區(qū)多樣性指數(shù)、物種豐富度不斷降低。

2.2.2植物種群密度及群落特征

在生態(tài)學上，種群是在一定區(qū)域內，具有極其相似形態(tài)特征和生理特征的物種的集合體［1］。在尾礦區(qū)，采礦過程中的尾礦和廢水堆積所導致的礦場土壤酸化、高鹽、重金屬毒害，使植物難以適應生長并形成相對未定的群落。調查發(fā)現(xiàn)，在廢棄稀土礦區(qū)除了少量的蕨類植物與禾本科植物外沒有其他植物生長，植物種群密度低，物種單一，屬于裸地；修復礦區(qū)采用喬木與草本植物混植的方式進行稀土采礦跡地的植被恢復與重建，礦區(qū)內桉樹與三種禾本科草本植物生長良好，種群密度高，物種單一，植被覆蓋的面積大；正開采礦區(qū)植物主要以馬尾松、次生灌木、禾本科草本植物為主，種群密度，植物豐富度均高于前面兩者，但由于受開采活動的影響，植物的豐富度與覆蓋面積均處不斷下降趨勢。

3　結論

耐性植物的開發(fā)和利用是對稀土尾礦區(qū)進行植被修復重點之一。本文以江西省龍南縣黃沙鄉(xiāng)稀土尾礦區(qū)作為調查區(qū)域，選取礦區(qū)優(yōu)勢物種為研究對象，研究稀土尾礦區(qū)的植被種類和群落結構現(xiàn)狀，以期篩選出具有較強抗逆性或是超富集潛力的植物，為龍南縣稀土尾礦區(qū)的污染治理和植被恢復重建提供參考物種和理論基礎。

耐性植物種類的篩選是解決稀土尾礦區(qū)重金屬污染和植被恢復重建至關重要的環(huán)節(jié)。李小飛調查發(fā)現(xiàn)芒萁作為稀土元素的超富集植物，地上部生長旺盛，葉片能吸收并沉淀稀土元素，同時地下部可以將土壤中稀土元素固定在根部，明顯減少土壤中稀土元素含量及重金屬污染，快速修復污染嚴重的土壤，增加植物的覆蓋度［2］。郭曉敏等以江西省贛縣稀土尾礦區(qū)桉樹人工林為研究對象，發(fā)現(xiàn)桉樹在稀土尾礦區(qū)種植后，生長勢良好，具有較高的生物量，可營造林下小生境，能有效改善土壤酸性，提高土壤有機質含量［4］。李德龍在對龍南縣稀土尾礦治理中發(fā)現(xiàn)百喜草種植方法簡單、管理粗放、對生境要求低、極耐瘠薄、抗逆性強、生物量大，粗壯的匍匐莖、密集而牢固的根系可不斷吸收深層水分及重金屬元素，并將其轉移到砂土上層對稀土尾礦砂有良好的改善作用［5］。本調查中發(fā)現(xiàn)，稀土尾礦區(qū)桉樹、狗牙根、百喜草、芒萁、芒草均可大量生長，且地上部生長旺盛，覆蓋率高，對土壤中的酸性條件脅迫、重金屬脅迫、高鹽脅迫、干旱脅迫有較強耐性，可作為稀土尾礦區(qū)植被恢復的先鋒植物，營造較好的礦區(qū)復綠和生態(tài)重建效果，最終實現(xiàn)稀土礦區(qū)植被恢復，改善生態(tài)環(huán)境的效果。由于當?shù)芈浜蟮南⊥敛傻V作業(yè)方式，長期殘留在土壤中的酸性物質與重金屬離子污染是否會對植被生長和土壤恢復產(chǎn)生影響以及植物間稀土元素及金屬離子的遷移、轉化和富集的規(guī)律尚不明確。因此，應進一步加強對稀土采礦地土壤中污染特性、生態(tài)環(huán)境效應、超富集植物耐性機理的研究。

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作者簡介：曾晨園，1992年出生，女，江西贛州人，江西財經(jīng)大學藝術學院園林系，碩士，研究方向為豆科木本植物對重金屬富集及植物修復。

基金項目：江西省研究生創(chuàng)新專項資金項目（201510421103）及江西財經(jīng)大學研究生院資助。