煤矸石山復(fù)墾造林區(qū)苗木生長狀況調(diào)查與分析

李常猛

(遼寧努魯兒虎山國家級自然保護區(qū)管理局,遼寧 朝陽 122000)

長期以來，因煤礦開采剝離物的露天排放，致使撫順地區(qū)形成了 5個主要排土場，其中位于市區(qū)南部的 3 個排土場已形成了占地面積2 004 hm2的矸石山。矸石山不僅占壓土地, 浪費土地資源[1]。另外，排除的矸石在受太陽輻射、降水、風(fēng)力等生態(tài)因子的作用下，不斷向大氣中釋放大量的 SO2、CO2、CO 等有害氣體，對大氣 、土壤和水體造成了嚴(yán)重污染[2]。因此，改善矸石山的自然條件維護其生態(tài)穩(wěn)定、加快植被恢復(fù)對保障礦區(qū)的生產(chǎn)和生活具有重要作用。調(diào)查分析不同人工林內(nèi)植物種在植被恢復(fù)過程中的分布規(guī)律，以期為該地區(qū)矸石山臺地人工造林加速植被恢復(fù)時在樹種選擇和經(jīng)營方式方面提供依據(jù) 。

1 研究地概況

撫順市位于遼寧省東北部，屬北溫帶季風(fēng)性氣候，平均氣溫6.6 ℃，極端最高溫 39.6 ℃，極端最低溫-40.5 ℃，日照時數(shù)2 255～2 517 h，年降水量700～850 mm，年均相對濕度71%[3]。矸石土壤堆棄物主要為綠頁巖 、油頁巖、煤矸石，表層矸石土壤即為這些頁巖、矸石的風(fēng)化物[4]。研究區(qū)位于西排土場頂部矸石臺地上，海拔174～178 m ，地勢較平坦，植被為2001年植苗營造的人工林。造林樹種為錦新楊、家榆、刺槐、火炬樹、山杏、紫穗槐、錦雞兒、沙棘等8 種。

本文主要調(diào)查了撫順西排土場煤矸石山頂部臺地8個造林樹種的苗木生長狀況，分析了苗木各個生長指標(biāo)的差異，為煤矸石山頂部臺地極難立地條件下適生造林樹種的選擇提供理論依據(jù)。

2 調(diào)查內(nèi)容與方法

2.1 樣地選擇

2012年8月, 在撫順西排土場頂部臺地復(fù)墾造林區(qū)內(nèi)，按照8個不同的造林樹種分別做標(biāo)準(zhǔn)地，各標(biāo)準(zhǔn)地面積均為4 000 m2。同時在復(fù)墾造林區(qū)周圍裸地選取標(biāo)準(zhǔn)地做對照組。標(biāo)準(zhǔn)地自然概況見表1。

表1 實驗區(qū)標(biāo)準(zhǔn)地自然概況

2.2 調(diào)查內(nèi)容與方法

在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)各造林樹種隨機選取50～80株, 調(diào)查各自的造林保存率。應(yīng)用測樹學(xué)的方法，用圍尺測苗木地徑，用測高器、鋼卷尺測定樹高和枝下高等指標(biāo)。初步評價樹木生長發(fā)育狀況。

2.3 數(shù)據(jù)處理

主要運用SPSS、Excel統(tǒng)計軟件進行處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 保存率

由表2可知，保存率按照高低順序排列為：火炬樹>紫穗槐>錦雞兒>刺槐>家榆>沙棘>山杏>錦新楊?；鹁鏄浔４媛室来闻c后7樹種保存率倍數(shù)關(guān)系為：1.06、1.08、1.11、1.21、1.30、1.46、2.88倍。

表2 不同造林樹種生長指標(biāo)及生長狀況

統(tǒng)計分析得知，各樹種的保存率差異極顯著(F(7,16)= 68.731﹡﹡)。經(jīng)多重比較得知(表3)，火炬樹、紫穗槐2個樹種的保存率與家榆、沙棘、山杏、錦新楊4個樹種的保存率差異顯著；錦雞兒、刺槐2個造林樹種的保存率與沙棘、山杏、錦新楊3個樹種的保存率差異顯著；家榆的保存率與山杏、錦新楊2個樹種的保存率差異顯著；沙棘、山杏2個造林樹種的保存率與錦新楊的保存率差異顯著。其余樹種間的保存率差異均不顯著。

表3 各造林樹種保存率多重比較 %

3.2 平均樹高

統(tǒng)計分析得知，各樹種的平均樹高差異極顯著(F(7，232)= 942.32﹡﹡)。經(jīng)多重比較得知(表4)，錦新楊的平均樹高與家榆的平均樹高差異不顯著；紫穗槐的平均樹高與沙棘的平均樹高差異不顯著；其余樹種間的平均樹高差異均顯著。

表4 各造林樹種平均樹高多重比較 m

3.3 平均地徑

統(tǒng)計分析得知, 各造林樹種的平均地徑差異極顯著(F(7,232)= 356.73﹡﹡)。經(jīng)多重比較得知(表5)，錦新楊的平均地徑與火炬樹的平均地徑差異不顯著；紫穗槐的平均地徑與錦雞兒的平均地徑差異不顯著；其余樹種間的平均地徑差異均顯著。

表5 各造林樹種平均地徑多重比較 cm

3.4 郁閉度

由表1可知，郁閉度(%)按照高低順序排列為：錦雞兒>沙棘>火炬樹>紫穗槐>刺槐>家榆>錦新楊>山杏。錦雞兒郁閉度依次與后7樹種郁閉度倍數(shù)關(guān)系為：1.01、1.03、1.15、1.16、1.24、1.44、1.54倍。

統(tǒng)計分析得知，各造林樹種的郁閉度差異極顯著(F(7 ,16)=44.1﹡﹡)。經(jīng)多重比較可知(表6)，錦雞兒、沙棘、火炬樹3個樹種的郁閉度與紫穗槐、刺槐、家榆、錦新楊、山杏5個樹種的郁閉度差異顯著；紫穗槐、刺槐、家榆3個樹種的郁閉度與錦新楊、山杏2個樹種的郁閉度差異顯著；其余樹種間的郁閉度差異均不顯著。

表6 各造林樹種郁閉度多重比較 %

3.5 枯落層厚度

由表2可知，8個造林樹種人工林下枯落層厚度( cm)按照高低順序排列為：火炬樹>山杏>刺槐=錦新楊>家榆>錦雞兒>沙棘>紫穗槐。5種喬木造林樹種人工林下枯落層厚度高于3種灌木樹種對應(yīng)值。草本+木本混合經(jīng)營的人工林，小喬木山杏林下枯落層厚度僅低于火炬樹林對應(yīng)值，高于其他3種喬木樹種純林林下枯落層厚度；小灌木樹種錦雞兒、沙棘林下枯落層厚度高于紫穗槐純林林下枯落層厚度。

4 討論

植物復(fù)墾技術(shù)是生物技術(shù)的重要方面，是恢復(fù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的必由之路(周樹理，1995年)。利用植物進行生態(tài)修復(fù)的方法，具有成本低、不破壞土壤生態(tài)環(huán)境、造成二次污染的機會較少等特點。

在遼寧省撫順市西排土場煤矸石山廢棄地，就復(fù)墾造林樹種而言，①保存率較高的樹種有火炬樹、紫穗槐、錦雞兒、刺槐、家榆、沙棘，保存率均在70%以上，適合于在煤矸石山頂部臺地極難立地條件下生長；保存率中等的樹種為山杏；保存率較低的樹種為錦新楊。②平均樹高較高的喬木樹種有錦新楊、家榆2種，達6.5 m以上；刺槐、火炬樹次之，達4.5 m以上；小喬木山杏樹高生長最慢。錦雞兒是3種灌木樹種樹高最高者；沙棘最低。喬木平均樹高高于灌木。③除錦新楊、火炬樹以及紫穗槐、錦雞兒這2組內(nèi)部比較結(jié)果顯示平均地徑差異不顯著外，其余造林樹種之間差異顯著。地徑生長較快的喬木樹種有家榆、山杏，達6.0 cm以上；錦新楊、火炬樹達到5.5 cm以上；刺槐是平均地徑較小的喬木造林樹種。3種灌木樹種地徑值在2.1～2.6 cm之間。④郁閉度較高的造林樹種有錦雞兒、沙棘、火炬樹，在92.7%～90.3%；紫穗槐、刺槐、家榆次之，郁閉度在80.3%～74.7%之間；錦新楊、山杏郁閉度較低，不足65%。⑤火炬樹林下枯落層厚度最高，達到4 cm以上；其次為山杏，高于另外3種喬木樹種；紫穗槐林下枯落層厚度最低。按照造林模式，草本+木本混合經(jīng)營人工林下枯落層厚度>純林林下枯落層厚度(火炬樹除外)。

5 結(jié)論

綜合分析成活率以及生長量等生長指標(biāo)可得出，在撫順西排土場煤矸石山頂部臺地極難立地條件下，較適合于復(fù)墾造林樹種有火炬樹、刺槐、錦雞兒、紫穗槐。家榆、沙棘為輔助造林樹種。錦新楊大量死亡，保存率很低，不適合煤矸石山頂部臺地的初期復(fù)墾造林。在復(fù)墾造林加速煤矸石山植被恢復(fù)、加速煤矸石土壤風(fēng)化過程中，建議采用喬灌帶狀混交、灌草混交的配置模式。