大田縣銀頂格鐵礦廢棄地植被恢復(fù)試驗(yàn)

曾建新

(福建省大田縣林業(yè)局，福建 大田 366100)

大田縣銀頂格鐵礦廢棄地植被恢復(fù)試驗(yàn)

曾建新

(福建省大田縣林業(yè)局，福建 大田 366100)

為了探索鐵礦廢棄地的植被恢復(fù)效果，在大田縣銀頂格鐵礦區(qū)廢棄地開(kāi)展：多草灌+鄧恩桉、黑麥草+鄧恩桉、類(lèi)蘆+鄧恩桉、單一樹(shù)種鄧恩桉4種植物組合模式進(jìn)行植被恢復(fù)試驗(yàn)。結(jié)果表明：植被蓋度是鐵礦廢棄地實(shí)現(xiàn)植被快速恢復(fù)的關(guān)鍵因子；多草灌+鄧恩桉、黑麥草+鄧恩桉2種植物組合模式，能在當(dāng)年迅速形成植被，起到保水保土作用，枯草降解起到土壤改良作用，促進(jìn)林木生長(zhǎng)，可以在礦區(qū)植被恢復(fù)中推廣應(yīng)用。在礦區(qū)生(裸)地上單用喬木樹(shù)種造林，林分郁閉需要2～3 a時(shí)間，在這階段不能遏制水土沖刷。類(lèi)蘆作為草本在2～3 a內(nèi)無(wú)法形成地表全覆蓋，水土保持作用不明顯。

植物組合模式；鐵礦廢棄地；植被恢復(fù)

礦區(qū)在歷史上為工業(yè)文明的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，但礦區(qū)開(kāi)采活動(dòng)客觀上也給周邊的生態(tài)環(huán)境和自然景觀造成了巨大破壞。山體滑坡等潛在的地質(zhì)災(zāi)害隱患，嚴(yán)重影響了礦區(qū)周?chē)用竦呢?cái)產(chǎn)和人身安全。因此，礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)與重建，是改善當(dāng)?shù)鼐用裆顥l件的有效途徑，也是我國(guó)礦山實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略?xún)?yōu)先關(guān)注的問(wèn)題之一[1]。礦山廢棄地是一種次生裸地，按照生態(tài)演替理論，礦山植被恢復(fù)過(guò)程是從先鋒植物引入開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一系列演替階段，最終達(dá)到中性的頂極群落。在自然狀態(tài)下，生態(tài)自然恢復(fù)是比較漫長(zhǎng)的自然演替過(guò)程，而人工調(diào)控植被組成和一些管理措施等，使生態(tài)環(huán)境迅速得以改善，從而加速了生態(tài)恢復(fù)的進(jìn)程[2]。侯曉龍等[3]研究得出喬木+灌木+本地河灘草等3種模式對(duì)福建紫金山金銅礦廢棄礦地植被恢復(fù)效果較好。大田縣是福建省重要鐵礦區(qū)之一，長(zhǎng)期大量露天開(kāi)采，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞，嚴(yán)重影響礦區(qū)周?chē)嗣裆詈徒煌ò踩?，廢棄礦區(qū)的生態(tài)問(wèn)題是大田縣長(zhǎng)期存在的老大難問(wèn)題，本試驗(yàn)試圖通過(guò)4種植物組合模式對(duì)銀頂格鐵礦廢棄地植被恢復(fù)效果進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查分析，尋找較好的組合方案，為鐵礦廢棄地的生態(tài)恢復(fù)提供參考。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在大田縣均溪鎮(zhèn)、太華鎮(zhèn)和前坪鄉(xiāng)的結(jié)合部，位于福建省中部，屬戴云山脈西麓中段山區(qū)，地處東經(jīng)117°48′38″—117°50′34″、北緯25°50′0″—25°51′28″。屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，兼具大陸性和海洋性氣候特點(diǎn)，氣候溫和，雨量充沛。年均日照時(shí)間1723.8 h，年均氣溫15.3～19.6 ℃，年無(wú)霜期280～300 d，年均降水量1491.7～1809.6 mm。該礦區(qū)自1958年開(kāi)采以來(lái)，由于提煉技術(shù)的不斷提高，礦區(qū)多次反復(fù)開(kāi)采，鐵礦資源接近枯竭。礦山廢棄地主要由鐵礦的礦渣堆集而成，邊坡土層結(jié)構(gòu)松散，含砂石多，極端貧瘠，保水保肥能力差，物理性狀差，透水能力強(qiáng)，穩(wěn)定性差。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇同一面坡，立地條件基本一致的鐵礦廢棄地，于2012年9—10月進(jìn)行機(jī)械化整理。邊坡采取一系列的工程穩(wěn)固措施，開(kāi)設(shè)排水溝和排洪溝。當(dāng)年11月底進(jìn)行不同植物組合對(duì)比試驗(yàn)。選擇的植物種類(lèi)有：黑麥草(LoliumperenneL)、百喜草(Paspalumnatatu)、多花木蘭(MagnoliamultifloraM.C.Wang et C.L.Min)、類(lèi)蘆(Neyraudiareynaudiana(Kunth)和鄧恩桉(EucahetusdunniiMaiden)。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理。即：①黑麥草+百喜草+多花木蘭+鄧恩桉(代號(hào)：CGM)。試驗(yàn)當(dāng)年(2012年)11月先進(jìn)行百喜草插植，株行距30 cm×30 cm，插穗長(zhǎng)10～15 cm，插植時(shí)將插穗基部2/3斜插入土，壓實(shí)。百喜草插植后進(jìn)行黑麥草和多花木蘭直播，黑麥草種子播種量為75 kg·hm-2、多花木蘭播種量30 kg·hm-2，黑麥草、多花木蘭種子與鈣鎂磷肥(150 kg·hm-2)、細(xì)土(300 kg·hm-2)混勻后進(jìn)行撒播，并用無(wú)紡布進(jìn)行覆蓋。翌年3月底進(jìn)行鄧恩桉造林。造林前進(jìn)行塊狀整地，穴規(guī)格40 cm×40 cm×30 cm，每穴施鈣鎂磷1 kg作為基肥，造林密度2.5 m×2.5 m，鄧恩桉苗木為1年生實(shí)生容器苗。造林后每年在植株四周鋤草1次，結(jié)合鋤草進(jìn)行擴(kuò)穴培土。②黑麥草+鄧恩桉組合(代號(hào)：CMH)。黑麥草種子播種量120 kg·hm-2，黑麥草、鄧恩桉種植和管理與CGM處理相同。③類(lèi)蘆+鄧恩桉組合(代號(hào)CML)。類(lèi)蘆于2013年3月底半年生營(yíng)養(yǎng)袋苗種植，株行距為60 cm×60 cm，鄧恩桉種植方法與CGM處理相同。④鄧恩桉(代號(hào)DMD)。單一種植鄧恩桉，種植方法與CGM處理相同。隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每小區(qū)面積20 m×30 m，3次重復(fù)。

2.2 調(diào)查測(cè)定方法

2.2.1 植被調(diào)查方法 每個(gè)樣地設(shè)3個(gè)10 m×10 m的大樣方，調(diào)查喬木的樹(shù)高、胸徑，在大樣方的4個(gè)角和中央部位各設(shè)1個(gè)1 m×1 m小樣方調(diào)查草本種類(lèi)、數(shù)量、高度、蓋度。因坡面在種植前用機(jī)械統(tǒng)一整理，沒(méi)有植被分布，不作本底調(diào)查。2015年6月對(duì)植物恢復(fù)情況進(jìn)行調(diào)查。

2.2.2 土層侵蝕度的測(cè)定 采用侵蝕溝法[4]。各小區(qū)的上、中、下以品字型分布(各小區(qū)設(shè)立樣地的坡位、坡度一致)各設(shè)立10 m×10 m的大樣方1個(gè)，用皮尺分別橫向拉線，逐一測(cè)量皮尺經(jīng)過(guò)的侵蝕溝的條數(shù)、寬度、深度和長(zhǎng)度，分別于2012年土地整理后種草前和2015年6月進(jìn)行調(diào)查，2次調(diào)查結(jié)果之差計(jì)算坡面單位面積的沖刷面(侵蝕度)和坡面單位面積的流失量(流失強(qiáng)度)。其中：侵蝕度SΔ=aΔ1.bΔ1+…aΔi.bΔi；流失強(qiáng)度VΔ=sΔ1.hΔ1+…sΔi.hΔi；式中：aΔi、bΔi、hΔi分別為沖刷溝的平均長(zhǎng)度、寬度、深度。

2.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析[5]。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同處理對(duì)植被蓋度的影響

植被是人工林植物群落結(jié)構(gòu)的重要組成部分，有重要的群落學(xué)作用和生態(tài)功能[6]。銀頂格鐵礦廢棄地植被恢復(fù)情況見(jiàn)表1。從表1可知：不同處理植被種類(lèi)組成和恢復(fù)程度存在明顯差異。CGM處理蓋度和高度均為最高，CMH處理次之，而CML、DMD處理較差。CGM處理平均蓋度達(dá)到98%，分別是CMH、CML、DMD處理的1.4倍、4.5倍、9.8倍。2015年調(diào)查植物種類(lèi)以百喜草、多花木蘭為主，未見(jiàn)黑麥草再生。黑麥草為1年生草本植物。黑麥草可以為土壤細(xì)菌提供充足的有機(jī)碳，從而促進(jìn)其新陳代謝。黑麥草根系發(fā)達(dá)，淺扎在土壤表層，有固土作用[7]。秋播黑麥草，翌年3—4月生長(zhǎng)旺盛，平均高度可達(dá)30～40 cm，蓋度最高可達(dá)70%～85%，6月后隨著種子成熟，植株倒伏，枯死，平伏地表面，形成較為密集的地表覆蓋層，為其它植物的入侵、萌動(dòng)和生長(zhǎng)提供較好的生長(zhǎng)環(huán)境。但本試驗(yàn)地為鐵礦廢棄地，增肥力較差，加上經(jīng)營(yíng)管理粗放，黑麥草抽穗較少，不整齊，種子量少，且種子自行脫粒，散落在貧瘠地表上，再生黑麥草數(shù)量極少，隨著時(shí)間推移，被其它植物所代替。百喜草和多花木蘭則均為多年生植物。百喜草有粗壯多節(jié)的葡萄莖，耐旱性強(qiáng)、耐瘠薄并耐踐踏，耐蔭性中等；多花木蘭為豆科半灌木，具有固氮能力，抗逆性較強(qiáng)，抗旱耐瘠薄，對(duì)土壤要求不嚴(yán)。黑喜草和多花木蘭有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，故形成以百喜草和多花木蘭為主的植被類(lèi)型，但第3年黑麥草已無(wú)再生。CMH處理由于黑麥草在翌年6月植株枯死倒伏在地表面，形成密集的覆蓋層，為野艾蒿(ArtemisialavandulaefoliaDC)、白茅(ImperatacylindricaBeauv.var.major(Nees)C.E.Hubb.)入侵提供條件，故形成了野艾蒿、白茅地表植被。CML、DMD處理地表裸露，常年雨水沖刷，水土流失嚴(yán)重。CML處理只有類(lèi)蘆，DMD處理只有稀少的白茅分布。

表1 銀頂格鐵礦廢棄地植被恢復(fù)情況

通過(guò)方差分析表明：不同處理植被蓋度間存在極顯著差異(P<0.01)。多重比較結(jié)果表明(表2)CGM處理與CML、DMD處理蓋度間存在極顯著差異，CGM處理與CMH處理蓋度間存在顯著差異；CMH處理與CML、DMD處理蓋度間存在極顯著差異，CML處理與DMD處理蓋度間存在極顯著差異。表明鐵礦廢棄地采取CGM處理植被恢復(fù)最好，即黑麥草+百喜草+多花木蘭+鄧恩桉，喬灌草多種類(lèi)組合是鐵礦廢棄地植被恢復(fù)較好的經(jīng)營(yíng)模式，值得指出的是在鐵礦廢棄地種植草本植被和插播種苗后用無(wú)紡布覆蓋是重要且必要的技術(shù)措施，可以在植被生態(tài)修復(fù)中進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

表2 不同處理植被恢復(fù)多重比較

3.2 不同處理對(duì)鄧恩桉高、徑生長(zhǎng)的影響

林木是人工林植被結(jié)構(gòu)的主體。林木高、徑生長(zhǎng)好壞與生態(tài)環(huán)境恢復(fù)程度和生態(tài)功能高低密切相關(guān)。從表1可知，鄧恩桉平均樹(shù)高生長(zhǎng)從高到低依次為：CGM>CMH>CML>DMD處理，平均胸徑生長(zhǎng)從大到小依次為：CMH>CGM>CML>DMD處理。經(jīng)方差分析：不同處理鄧恩桉平均樹(shù)高間差異不顯著(P>0.05)，平均高生長(zhǎng)最好為CGM處理，分別比CMH、CML、DMD增加9.8%、18.4%、15.4%。不同處理鄧恩桉平均胸徑間有極顯著差異(P<0.01)，進(jìn)一步多重比較結(jié)果(表2)表明CGM與DMD處理胸徑間存在顯著差異，其它處理胸徑間無(wú)顯著差異，鄧恩桉胸徑生長(zhǎng)最好為CMH處理，分別比CGM、CML、DMD處理增加9.5%、31.4%、35.3%。說(shuō)明地表植被蓋度少，造成嚴(yán)重水土流失，林地保肥保水能力差，林木生長(zhǎng)差。當(dāng)然地表植被蓋度過(guò)高，造成草灌植物與林木爭(zhēng)肥，生長(zhǎng)量也會(huì)受到影響。

3.3 不同處理對(duì)地表侵蝕的影響

植被恢復(fù)是減少水土流失的重要生物措施。不同處理土壤侵蝕情況見(jiàn)表3。

表3 不同處理地表侵蝕情況

由表3可知，不同處理土壤侵蝕存在差異。CGM、CMH處理的沖刷溝的條數(shù)、侵蝕度和流失強(qiáng)度明顯低于CML、DMD處理，其排列順序均為：CGM

4 小結(jié)

試驗(yàn)結(jié)果表明：采用草本、灌木鋪底，同時(shí)營(yíng)造喬木的治理方式可以加快鐵礦廢棄地的植被恢復(fù)速度。通過(guò)3 a的試驗(yàn)，多草灌+鄧恩桉和黑麥草+鄧恩桉2種模式能迅速恢復(fù)銀頂格鐵礦廢棄地的植被，鐵礦廢棄地的水土流失控制在較低水平，可以在鐵礦區(qū)廢棄地中推廣應(yīng)用。在礦山廢棄地特別是生(裸)地如果單用喬木來(lái)治理，在喬木未郁閉之前起不到截留雨水、防止水土沖刷作用。類(lèi)蘆+鄧恩桉模式，其中類(lèi)蘆是用埋莖種植，前3 a無(wú)法形成地面全覆蓋，同樣起不到防止水土沖刷作用；同時(shí)，與林木爭(zhēng)水爭(zhēng)肥，不利林木的生長(zhǎng)，如先治理后挖除必然造成二次水土流失。應(yīng)用草本、灌木鋪底，同時(shí)營(yíng)造喬木的治理方式，還必須選擇速生樹(shù)種或大苗進(jìn)行造林，才能盡快長(zhǎng)出草灌層，而不被壓制。本試驗(yàn)選擇的草種、灌木、樹(shù)種數(shù)量較少，測(cè)定時(shí)間較短，其結(jié)果有一定的局限性。

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Effect of Vegetation Restoration Testing on Wastelands of Yindingge Iron Mine of Datian County

ZENG Jian-xin

(FujiandetainCountyForestryBureauFujian，Datian366100，F(xiàn)ujian，China)

In order to explore iron ore waste to the effect of vegetation restoration，in Datian County silver top grid iron mine wasteland development：Grass shrub+Eucalyptusdunnii，ryegrass+EucalyptusdunniiandNeyraudia+Eucalyptusdunniiand single species ofEucalyptusdunniifour plants combined mode of vegetation recovery test.The results showed that the vegetation coverage is the iron ore waste to achieve fast recovery of vegetation in the key factor；grass shrub+Eucalyptusdunnii，ryegrass+Eucalyptusdunniitwo plant combination mode，in the year of rapid formation of vegetation and to soil and water conservation function and Bacillus subtilis degradation to the soil improvement effect，promote the growth of trees can be popularized and applied in the restoration of vegetation in the mining area.In the mining area (naked) on the ground with a single tree species for afforestation，forest canopy closure need 2 to 3 years of time in this stage can′t curb soil erosion.As a kind of herb，the inner surface could not be formed in 2～3 years，and the effect of soil and water conservation was not obvious.

plant combination pattern；iron mine waste land；vegetation restoration；experiment

2015-08-16；

2015-09-22

福建省科技計(jì)劃(區(qū)域發(fā)展)項(xiàng)目(露天開(kāi)采鐵礦廢棄區(qū)植被恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究，2015Y3003)

曾建新(1962—)，男，福建莆田人，福建省大田縣林業(yè)局高級(jí)工程師，從事森林資源培育工作。E-mail：zjxdt@163.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.01.011

S718.57

A

1002-7351(2016)01-0053-04