鉛鋅礦山廢棄地人工植被恢復(fù)研究

王紅利，郭蓉，王紅紅，李軍輝

(甘肅省小隴山林業(yè)實驗局江洛林場，甘肅徽縣742305)

鉛鋅礦山廢棄地人工植被恢復(fù)研究

王紅利，郭蓉，王紅紅，李軍輝*

(甘肅省小隴山林業(yè)實驗局江洛林場，甘肅徽縣742305)

針對礦山廢棄地表土層破壞、重金屬污染嚴(yán)重、植物生長環(huán)境極度惡劣，如不進(jìn)行人工植被恢復(fù)難以在短時間內(nèi)生長植物和形成植被生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀。采取人工技術(shù)措施干涉，加快植物定居生長和植被恢復(fù)，使其盡快形成植物群落，恢復(fù)森林景觀和生態(tài)功能。

礦山廢棄地；人工植被；恢復(fù)

甘肅隴東南地處秦嶺山脈西段,系秦嶺—祁連—昆侖構(gòu)造帶與賀蘭—川滇南北構(gòu)造帶的交接復(fù)合部位,中侏羅紀(jì)構(gòu)造，屬秦嶺金、銅、鉛鋅成礦帶。由于絕大部分開采礦藏的地點均在林區(qū)，人們在獲得礦產(chǎn)資源的同時，對當(dāng)?shù)氐纳种脖辉斐闪溯^大的破壞。鉛鋅礦采礦區(qū)域廢棄的渣場由于重金屬污染嚴(yán)重，廢石堆積空隙較大且分化速度很慢，無持水能力極度干旱，無人工恢復(fù)治理，廢棄15年以上的地塊幾乎沒有高等植物生長的痕跡，只有少量的低等地衣植物，山體裸露、水土流失嚴(yán)重，如同森林的疤痕，影響森林景觀，浪費(fèi)林地資源。所以，通過對采礦廢棄地的人工植被技術(shù)研究，加快植被恢復(fù)進(jìn)程是礦山廢棄地治理工作的當(dāng)務(wù)之急。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)在小隴山林區(qū)徽縣江洛鎮(zhèn)閆家溝鉛鋅礦廢棄地內(nèi)。屬武都山字型構(gòu)造的東翼江洛—廟坪斷裂帶，沿斷裂分布系列鉛鋅礦床[1]。海拔1050～1800m、平均坡度在260左右,氣候受地勢影響大，北部南部氣溫差異明顯，屬暖溫帶半濕潤氣候區(qū),兼由北亞熱帶向暖溫帶過度的氣候特征,無霜期218.2h,年均降雨量700mm，年平均氣溫12℃，四季分明，氣候溫和濕潤。為砂礫巖—紅土丘陵盆地，石質(zhì)山地和土石山地，主要由砂頁巖、礫巖、變質(zhì)巖侵蝕而成，土壤主要以棕色森林土、褐色森林土為主，平均厚度在10～15cm，土壤呈弱酸性—中性反應(yīng)，pH值5.5～7.5。森林屬常綠闊葉、落葉闊葉混交林地帶，建群樹種為殼斗科落葉樹種，森林資源樹種繁多，組成復(fù)雜。廢棄地主要為鉛鋅礦渣場和廢石堆積區(qū)，廢棄年限在10年以上。

2 研究方法

2.1 調(diào)查研究區(qū)周圍林分及天然更新情況

周邊的林分及植物生長狀況開展了細(xì)致調(diào)查，林分主要以闊葉混交、針闊混交為主，主要喬木樹種有銳齒櫟(Quercusalienavar．a(chǎn)cuteserrataMaxim)、遼東櫟(Quercusliaotungensis)、栓皮櫟(QuercusvariabilisBl.)、椴(TiliatuanSzyszyl)、華山松(PinusarmandiiFranch)、油松(PinustabuliformisCarrière)、側(cè)柏[Platycladusorientalis(L.)Franco]、白樺(BetulaplatyphyllaSuk)等，灌木種類主要有薔薇、懸鉤子、忍冬、衛(wèi)矛、胡枝子、黃櫨、箭竹、胡頹子、甘肅山楂、繡線菊、榛子、丁香、五味子、火棘等。地被物主要以禾本科、苔草、蕨類、莎草科、菊科、蒿類植物為主。主要樹種平均生長率為3.27%，平均枯損率0.39%，平均凈生長率2.91%。天然更新中等最多，良好的次之，主要的天然更新樹種有櫟類、華山松、油松、白樺、漆樹等。

2.2 樹種篩選

為確保植被恢復(fù)質(zhì)量，確定當(dāng)?shù)乜购?、耐瘠薄、抗逆性較強(qiáng)鄉(xiāng)土樹種油松、華山松和側(cè)柏,以及在20世紀(jì)引入我國，對土壤要求不嚴(yán)，在隴東、隴南地區(qū)繁殖廣泛，生長良好的溝壑造林主要樹種刺槐苗木作為實驗栽植樹種[2]。苗木選擇達(dá)到《主要造林樹種苗木質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)(GB 6000—1999)》中的2年生Ⅰ級容器苗木(刺槐為非容器苗)作為實驗樹種。

2.3 植被恢復(fù)實驗

鉛鋅礦山廢棄地表層影響植物存活生長的主要因素有物理結(jié)構(gòu)差、持水保肥能力弱、重金屬污染嚴(yán)重、pH值過高或過低、極度干旱、溫差過大等，對廢棄地表層進(jìn)行原表土覆蓋是最理想、最直接和最有效的措施[3]。但由于鉛鋅礦廢渣和廢石在開采之初就是堆積在原表土上1m左右且長達(dá)10年之久，表土還原行不通且意義不大，客土覆蓋交通不便且成本太高、用時也太長。為此，我們采取以下措施開展恢復(fù)實驗。

2.3.1 穴狀填土植樹。秋季對廢棄地表層簡單整平后，按2m×1.8m的株行距開挖直徑1m、穴深0.8m的植樹坑，樹坑之間開挖寬0.1m,深0.06m小溝相連，用客土將植樹坑和小溝填平土壤壓實，第二年春季在植樹坑中栽植實驗樹種，在小溝中播撒苜蓿種子，實驗結(jié)果見表1。

表1 穴狀填土植樹實驗結(jié)果一覽表

根據(jù)第一組實驗，通過對油松、華山松、側(cè)柏、刺槐栽植3年后急劇死亡原因分析發(fā)現(xiàn)，穴狀填土栽植苗木初期生長正常、良好，可隨著雨水對填埋土壤的淋溶沖刷，土壤隨著廢渣、廢石空隙流失，造成植樹坑內(nèi)土壤缺失根系裸露、同時下層根系生長接觸到廢渣、廢石層后在第三年夏季出現(xiàn)大面積死亡，達(dá)不到國家造林地驗收標(biāo)準(zhǔn)。刺槐對鉛鋅礦廢棄地的適應(yīng)性較強(qiáng)，播撒的苜蓿第一年春季發(fā)芽率較高，夏季全部死亡，3年后刺槐苗木周圍落葉區(qū)及小溝內(nèi)發(fā)現(xiàn)蒿類草本植物幼苗。

2.3.2 稻草包裹栽植。秋季將植樹坑挖好，第二年春季將客土裝填于0.8m×0.6m的稻草植樹袋后再放入植樹坑中并壓緊壓實，再將實驗樹種栽植在植樹袋內(nèi)，實驗結(jié)果見表2。

表2 稻草包裹栽植實驗結(jié)果一覽表

根據(jù)第二組實驗結(jié)果和對栽植樹種死亡原因分析發(fā)現(xiàn)，油松、華山松、側(cè)柏初期生長良好、正常，第二年當(dāng)植樹坑內(nèi)有積水或土壤板結(jié)通透性不好時生長減緩并有部分苗木死亡，第三年春季稻草腐爛、發(fā)酵時萌動提前，夏季苗木根部腐爛開始大面積死亡。刺槐在此期間沒有發(fā)現(xiàn)明顯異常，只是生長速度略低于正常地塊栽植的苗木，栽植3年后保存率符合國家造林地驗收標(biāo)準(zhǔn)，郁閉度在0.2以上，其苗木落葉區(qū)周圍出現(xiàn)苔蘚及蒿類草本植物群落。

3 結(jié)論

通過實驗研究和分析對比發(fā)現(xiàn)，鉛鋅礦廢棄地通過人工技術(shù)措施植苗恢復(fù)森林景觀和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)成本低、時間短、效果明顯，在較短時間內(nèi)使裸露的林地復(fù)綠，愈合采礦后殘留在林地上的疤痕，改善視覺感受。樹種選擇上刺槐>油松>華山松>側(cè)柏，恢復(fù)方式稻草包裹栽植>穴狀填土植樹，稻草包裹栽植刺槐是最佳選擇。

[1]梁曉明，田凌宇，閻有琦，等.徽縣志[M].甘肅：陜西人民出版社,2000：123-124.

[2]《甘肅森林》編輯委員會.甘肅森林[M].甘肅：甘肅省林業(yè)廳，1984:376-377.

[3]張濤.干旱礦區(qū)廢棄地土壤種子庫特征研究[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009:2-5.

2017-02-05

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*通訊作者：李軍輝(1972-)，男，林業(yè)工程師，主要從事森林資源保護(hù)與監(jiān)測工作，E-mail:xlsljh@qq.com。

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2017.03.010