金強(qiáng)河上游采金廢棄區(qū)生態(tài)修復(fù)模式研究

周忠三，陵軍成

(1.天祝藏族自治縣水務(wù)局，甘肅 天祝 733299； 2.天祝藏族自治縣林業(yè)工作站，甘肅 天祝 733299)

金強(qiáng)河地處甘肅省天祝藏族自治縣東南部，發(fā)源于祁連山冷龍嶺東麓的青峰嶺，是天祝藏族自治縣最大的兩個(gè)農(nóng)牧業(yè)灌區(qū)金強(qiáng)河灌區(qū)和松山灌區(qū)的水源地。金強(qiáng)河上游自1983年開始出現(xiàn)群眾性的采金淘金活動(dòng)以來(lái)，采金淘金規(guī)模不斷擴(kuò)大，且由起初的小規(guī)模人工采挖逐步發(fā)展到大規(guī)模的機(jī)械采挖，整個(gè)河床遍布坑穴和槽井，植被破壞嚴(yán)重。1997年以來(lái)，采金區(qū)向兩岸臺(tái)地和上下游大范圍延伸，致使兩岸碎石涌向河流，砂礫隨意橫臥河床，嚴(yán)重阻礙了河道水流下泄，地表水通過(guò)礦坑下滲，游走于砂礫之下，地表徑流幾近干枯。2005年國(guó)家依法取締了金強(qiáng)河所有采金活動(dòng)，關(guān)停了所有礦區(qū)，但對(duì)采金活動(dòng)造成的植被破壞沒(méi)有采取人工措施進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。2015年甘肅省實(shí)施祁連山綜合治理，一系列政策落地生根?；诖耍覀?cè)诮饛?qiáng)河上游采金廢棄區(qū)進(jìn)行了生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)，分別實(shí)施了回填、整地、覆土、種草、種樹、封育等修復(fù)措施及不同組合措施，研究了不同生態(tài)修復(fù)模式對(duì)試驗(yàn)區(qū)植被數(shù)量及其多樣性、保存率、蓋度的影響，以及不同生態(tài)修復(fù)模式的水土保持效果，以期篩選出金強(qiáng)河上游采金廢棄區(qū)最佳的生態(tài)修復(fù)模式，并為今后祁連山生態(tài)治理和修復(fù)提供參考。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于甘肅省祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)華隆林區(qū)金強(qiáng)河上游采金廢棄區(qū)，面積610 hm2，海拔2 600～3 100 m。屬大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫2.0 ℃，極端最高氣溫30 ℃，極端最低氣溫-26 ℃；年降水量350～400 mm，主要集中在7—9月，年水面蒸發(fā)量1 280 mm，無(wú)霜期90～120 d。試驗(yàn)在金強(qiáng)河上游代乾鎮(zhèn)14 km河段內(nèi)進(jìn)行，該河段地形地貌為河谷灘地，受采金等人為活動(dòng)影響，河灘遍布深15～35 m的礦坑和高15～20 m的砂石山包，遭受破壞的河床最寬處達(dá)1 500 m，最窄處僅50 m，試驗(yàn)區(qū)礫石裸露，植被稀少，僅有少量沙棘(HippophearhamnoidesL.)和芨芨草[Achnatherumsplendens(Trin.)Nevski]，與周圍的原始植被景觀反差巨大。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)5種生態(tài)修復(fù)模式(處理)：①回填整地+覆土+種草+封育，即先回填礦坑，將砂石山包整成緩坡地，然后在其表面覆土20 cm，種植披堿草(ElymuscylindricusTurcz.)，披堿草播種量225 kg/hm2，種草完成后架設(shè)鐵絲圍欄圍堵，進(jìn)行封育；②回填整地+種樹+封育，即先回填礦坑，將砂石山包整成緩坡地，然后栽植一年生沙棘苗，栽植密度2 m×2 m，栽植完成后架設(shè)鐵絲圍欄圍堵，進(jìn)行封育；③回填整地+覆土+種樹+封育，即先回填礦坑，將砂石山包整成緩坡地，然后在砂石表面覆土20 cm，栽植一年生沙棘苗，栽植密度2 m×2 m，栽植完成后架設(shè)鐵絲圍欄圍堵，進(jìn)行封育；④回填整地+覆土+種草+種樹+封育，即先回填礦坑，將砂石山包整成緩坡地，然后在砂石表面覆土20 cm，種植披堿草后(披堿草播種量225 kg/hm2)再栽植沙棘，栽植密度2 m×2 m，種草種樹完成后架設(shè)鐵絲圍欄圍堵，進(jìn)行封育；⑤天然封育，即對(duì)照(CK)，只架設(shè)鐵絲圍欄圍堵，防止人畜進(jìn)入，進(jìn)行天然封育修復(fù)。各處理隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)面積1 hm2。

2.2 測(cè)定內(nèi)容

所有生態(tài)修復(fù)模式(處理)2015年4月上旬開始施工，5月上旬完成。修復(fù)當(dāng)年7月下旬，每小區(qū)隨機(jī)抽取3塊樣地，樣地面積667 m2，調(diào)查不同處理披堿草出苗率和沙棘成活率。2015、2016和2017年10月上旬，分別調(diào)查不同處理的植被數(shù)量(株/m2)、多樣性(種/m2)。2017年10月，分別調(diào)查不同處理的植被蓋度，樣地地表徑流痕跡(條)，披堿草和沙棘的高度、保存率，采用烘干法測(cè)定0～20 cm土層土壤相對(duì)含水量，并根據(jù)《甘肅省林業(yè)系統(tǒng)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)修復(fù)驗(yàn)收辦法》對(duì)修復(fù)后地表的土質(zhì)疏松程度和修復(fù)效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。所有數(shù)據(jù)求平均值，利用Excel 2003和DPS 6.01軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同修復(fù)模式(處理)對(duì)植被生長(zhǎng)的影響

不同處理對(duì)植被生長(zhǎng)的影響見表1。

表1 不同處理的植被生長(zhǎng)表現(xiàn)

由表1可以看出，處理4(回填整地+覆土+種草+種樹+封育)的植被蓋度最高，為52.46%，較處理1、2、3和5分別提高了22.94%、74.05%、53.26%和143.77%；處理1(回填整地+覆土+種草+封育)的蓋度較高，為42.67%，較處理2、3和5分別提高了41.57%、24.66%和98.28%；從所有處理來(lái)看，處理1的出苗率和保存率高于處理2、3的成活率和保存率，即采取單一植物措施時(shí)，就植被恢復(fù)效果來(lái)看種草優(yōu)于植樹，若采取林草間作則效果最好，因?yàn)樘幚?的披堿草出苗率、保存率和沙棘成活率、保存率均高于只有種草的處理1和只有種樹的處理2、3；對(duì)比處理2、3，可以看出覆土對(duì)沙棘成活率和保存率的影響較小，兩者的成活率和保存率接近，說(shuō)明地表覆土對(duì)深根系木本植物沙棘的生長(zhǎng)影響較小。

3.2 不同修復(fù)模式(處理)對(duì)植被數(shù)量和多樣性的影響

由表2可以看出，采金區(qū)采取生態(tài)修復(fù)措施后，不同年份的植被數(shù)量和多樣性均以處理4最高，不同處理2015—2017年植被數(shù)量和多樣性由高到低的排序均為處理4>處理1>處理3>處理2>處理5。

表2 不同處理的植被數(shù)量和多樣性

3.3 不同修復(fù)模式(處理)對(duì)治理成效的影響

生態(tài)修復(fù)第3年的治理成效見表3。

表3 2017年不同處理的治理成效

由表3可以看出，生態(tài)修復(fù)后地表雨水形成的徑流痕跡以處理4最少，且其0～20 cm土壤相對(duì)含水量最高，地表疏松程度表現(xiàn)為堅(jiān)硬，修復(fù)效果綜合評(píng)價(jià)為優(yōu)；從所有處理來(lái)看，覆土修復(fù)模式(處理1、3、4)0～20 cm土壤相對(duì)含水量均高于未覆土的修復(fù)模式(處理2、5)，且地表疏松程度表現(xiàn)為堅(jiān)硬，而未覆土修復(fù)模式地表疏松程度表現(xiàn)為松散，說(shuō)明覆土對(duì)松散的砂礫表面具有穩(wěn)固和增加濕度的作用。

4 結(jié)論與建議

(1)在以砂礫石為主要構(gòu)成的采金區(qū)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)時(shí)，應(yīng)采取回填整地+覆土+種草+種樹+封育修復(fù)模式。該模式能發(fā)揮林草間作的互作效應(yīng)，修復(fù)后地表植被數(shù)量、多樣性、保存率和蓋度最高，樣地內(nèi)地表雨水形成的徑流痕跡為0，0～20 cm土層土壤相對(duì)含水量最高。

(2)回填礦坑和平整砂石山包的作用是恢復(fù)地表的連續(xù)性，使地形地貌盡可能恢復(fù)到破壞前的狀態(tài)，并與四周未破壞的地表形成一個(gè)連續(xù)整體，因此回填礦坑和平整砂石山包是采金區(qū)整個(gè)生態(tài)修復(fù)工程的基礎(chǔ)性工作，缺此不可?；靥畹V坑和平整砂石山包工作完成后，通過(guò)覆土在松散的砂礫地表形成覆蓋體，可為淺根系草本植物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境。

(3)種草短期效果好，但固土保水能力有限，必須配植根系較深的灌木。

(4)在修復(fù)區(qū)架設(shè)圍欄防止人畜進(jìn)入，是生態(tài)修復(fù)一慣使用的措施，其目的是鞏固修復(fù)成果，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)決實(shí)施。