內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯帶中露天采砂石對生態(tài)系統(tǒng)的影響

丁青坡　李少東　韓術(shù)合

[摘要]內(nèi)蒙古阿魯科爾沁旗是內(nèi)蒙古北部農(nóng)牧交錯帶典型區(qū)域，砂石資源豐富。但隨著露天砂石礦的開采，草原植被破壞的面積增加，對自然草原植被破壞與土壤的污染較大，對其周圍的植被與土壤產(chǎn)生明顯的影響。目前，對于露天采砂石對生態(tài)系統(tǒng)影響的研究不多，大部分注重于河沙和海沙的研究，對于農(nóng)牧交錯帶草原地區(qū)砂石開采對生態(tài)系統(tǒng)影響研究較少，故此，本文通過對阿魯科爾沁旗賽罕塔拉等5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)露天采砂石區(qū)域進行現(xiàn)狀調(diào)查研究和適宜性評價，通過適宜性評價分析顯示研究區(qū)域可復(fù)墾為林地、草地和耕地，通過復(fù)墾工程實施和生物技術(shù)復(fù)墾，盡量減少原生態(tài)系統(tǒng)的退化，一定程度維持生物多樣性，達到經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境狀況良好的雙贏局面，對于促進經(jīng)濟社會持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展、打造祖國北疆亮麗風(fēng)景線具有十分重要的意義。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)牧交錯帶；露天采砂石；生態(tài)系統(tǒng)

砂石是一種不可再生資源，是道路、橋梁、房屋建筑等城鄉(xiāng)建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施中不可或缺的材料之一，相關(guān)數(shù)據(jù)說明中國砂石使用量在全球砂石使用量中消耗量比較大。隨著社會的不斷發(fā)展，砂石需求量逐年增加，砂石開采強度不斷增大，由此引發(fā)一系列影響，如露天采砂石對自然資源和景觀生態(tài)影響、對水和糧食安全的影響以及對人類健康的影響。因此，露天采砂石的深入研究，對保護生態(tài)環(huán)境和人類健康具有重要意義。赤峰市阿魯科爾沁旗是內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯帶的典型區(qū)域，既具有豐富資源同時生態(tài)脆弱的風(fēng)險性也較大。以阿魯科爾沁旗為研究對象，選取典型露天采砂石區(qū)域，根據(jù)礦區(qū)現(xiàn)狀，通過適宜性評價，分析其對生態(tài)系統(tǒng)的影響和復(fù)墾方向劃定，研究結(jié)果可為礦山生態(tài)修復(fù)提供理論依據(jù)和規(guī)劃基礎(chǔ)，對于調(diào)整當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境保護和政策實施具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

1 研究區(qū)概況

阿魯科爾沁旗位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，赤峰市東北部。東部與通遼市扎魯特旗接壤，西與巴林左旗、巴林右旗為鄰，南與開魯縣、翁牛特旗隔河相望，北和錫林郭勒盟西鳥旗、東烏旗毗連。阿魯科爾沁旗南北狹長最長達232 km，東西最寬約114 km，總面積為13240 km2。阿魯科爾沁旗屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明。全旗熱量條件自南向北隨海拔高度上升而降低，年平均氣溫為5.5℃，最高氣溫為40.6℃，最低氣溫為32.7℃。極端最低氣溫北部地區(qū)34℃，罕山一帶可達42℃，中部地區(qū)33℃，南部地區(qū)-30℃。阿魯科爾沁旗年平均日照時數(shù)為1490～1640 h，每天日照時數(shù)一般為8～10 h，夏至最長可達15.2 h，南部日照率64%，北部日照率58%。阿魯科爾沁旗降水量的年際變化比較大，多年平均降水量為309.2mm。較大降水量主要出現(xiàn)在1998年、1959年、1986年，最大降水出現(xiàn)在阿魯科爾沁旗巴彥花鎮(zhèn)，年降水量為609.7 mm（1986年）。降水較少的年份出現(xiàn)1994～2007年，最小降水量出現(xiàn)白音布統(tǒng)，年降水量為165.1 mm（2006年），最大降水量與最小降水量之比在3.2～8.8，年最大降水量與年最小降水量多數(shù)相差3～4倍，個別相差8倍左右。大多數(shù)地區(qū)降水量變幅在400 mm以上。最大凍土深為216 cm。阿魯科爾沁土壤以栗鈣土為主占36%，其次風(fēng)沙土占27%、黑鈣土占12%，其他不足5%。從北部海拔最高為1540.3的中山山地到海拔600 m的低山，依次分布著灰色森林土、黑鈣土、粟鈣土，中部低山山北，巴彥花以北為暗栗鈣土，巴彥花以南為栗鈣土，在河流兩岸主要有灌淤土、灰色草甸土等。在風(fēng)口及有沙源的西拉沐淪、鳥力吉沐淪及黑沐淪河兩岸，有風(fēng)沙土、新積土分布。阿魯科爾沁旗屬于烏力吉木仁河流域，境內(nèi)100 km2以上的河流共有17條，河流總長度為921.0 km。主要河流有黑木林河、歐木林河，過境河流有烏力吉木仁河，邊界河流有西拉木倫河、新開河。研究區(qū)賽罕塔拉蘇木、巴拉奇如德蘇木、巴彥花鎮(zhèn)、天山口鎮(zhèn)、烏蘭哈達鄉(xiāng)5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)18個露天采砂石區(qū)域，總面積0.647677 km2，歷史遺留采坑坑深在10～25 m，以積水坑、陡坡、礦渣堆積形成的山包等人工破壞景觀為主。露天采砂石挖損的草地，土層缺失，巖石裸露。地表植被主要為沙生雜草，覆蓋度低。

2 露天采砂石區(qū)域現(xiàn)狀和適宜性評價

2.1 研究區(qū)現(xiàn)狀

研究區(qū)位于赤峰市阿魯科爾沁旗境內(nèi)賽罕塔拉蘇木查彬塔拉嘎查，巴彥花鎮(zhèn)烏蘭蘇木村和沙日哈達村，巴拉奇如德蘇木達蘭花嘎查和石桌子嘎查，烏蘭哈達鄉(xiāng)雙山堡村和杏樹村，天山口鎮(zhèn)向陽村、大黃羊洼村、大虎頭嘎村和小黃羊洼村。其中賽罕塔拉蘇木項目區(qū)內(nèi)采坑坑深在1.5 m左右。巴彥花鎮(zhèn)項目區(qū)內(nèi)采坑坑深在2 m左有，礦渣堆積較少。巴拉奇如德蘇木項目區(qū)采坑坑深在2 m左有。烏蘭哈達鄉(xiāng)項目區(qū)采坑坑深在3.5 m左右，礦渣堆積較多。天山口鎮(zhèn)項目區(qū)采坑，坑深在3 m左右，礦渣堆積較少。在露天采砂石過程中，機械頻繁擾動碾壓，土壤結(jié)構(gòu)組成、理化性質(zhì)和養(yǎng)分發(fā)生了變化，被損毀土地表現(xiàn)為土壤滅失或者僵硬板結(jié)，砂礫石含量多，地面凹凸不平（圖1，表1）。

2.2 適宜性評價

本研究選取地形坡度、排灌條件、有效土層厚度、土壤質(zhì)地、降水量、區(qū)位條件（道路設(shè)施）、土地利用兼容程度8項參評因子進行適宜性評價。沒每一評價單元有n個單因子加權(quán)評價指數(shù)，則加權(quán)指數(shù)和可表示為：

其中：表示第j個評價單元最后所得到的評價分數(shù)；表示該單元在第i個評價因素中所得到的分值；表示第i個評價因素所占的權(quán)重（表2）。

最后根據(jù)加權(quán)值與復(fù)墾方向?qū)φ毡?，確定擬復(fù)墾土地的復(fù)墾方向，加權(quán)值與復(fù)墾方向?qū)φ毡砣缦卤?，參評單元土地質(zhì)量見下表4。

3 露天采砂石對生態(tài)系統(tǒng)的影響

3.1 對植被資源的影響

露天采砂石主要是對草原區(qū)域內(nèi)地表土壤進行剝離，簡單粗暴開采砂石獲得利潤，直接改變了草原區(qū)域地形地貌、植被覆蓋和土地利用狀態(tài)，大部分形成了裸露采坑，個別區(qū)域形成季節(jié)性積水坑。開采過程中土壤、砂石的轉(zhuǎn)移、儲存壓占大量的土地資源，改變土地利用狀態(tài)同時破壞了草原植被。區(qū)域內(nèi)植被生物量明顯降低，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有較大影響，一方面很大程度降低了區(qū)涵養(yǎng)水源、水土保持、畜牧業(yè)等生產(chǎn)功能。二是破壞了草原植物，影響了植物動物多樣性，尤其是開采期間產(chǎn)生的粉塵影響植被正常的光合作用，阻礙植物生長發(fā)育，很大程度上降低了區(qū)域生物量。甚至于受春季較為頻繁風(fēng)沙影響，露天開采砂石產(chǎn)生的粉塵對較大范圍周邊耕地、林地、草地、水域的產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

3.2 對動物資源的影響

經(jīng)調(diào)查，研究區(qū)內(nèi)的野生動物種類較少，沒有大型野生哺乳動物，沒有野生動物集中分布與棲息地，僅存有少許野兔、鼠類、鳥類。鳥類經(jīng)常在研究區(qū)域以外或不同生態(tài)環(huán)境之間活動，活動范圍較廣，加之露天采砂石涉及范圍不大，因此鳥類受到的影響較小。但是野兔、鼠類、昆蟲類等動物，受粉塵、機械噪聲等的影響，一定程度上在種群數(shù)量和多樣性存在減少，甚至滅絕的現(xiàn)象。

3.3 對土地資源的影響

露天采砂石對于地表的破壞主要表現(xiàn)在壓占和挖損兩方面。表現(xiàn)為地表原有植被和土層滅失，長時間難以恢復(fù)原狀，巖石大面積裸露，水源涵養(yǎng)能力降低，造成很大程度的水土流失、草原土壤沙漠化。露天采砂石占用土地類型主要是草地和林地，耕地較少，研究區(qū)開采后基本處于自然恢復(fù)狀態(tài)。

3.4 對景觀生態(tài)的影響

草原生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能改變主要是受人類干擾的結(jié)果，露天開采區(qū)原有景觀以天然草地為主，空間連續(xù)性較強。露天開采砂石后，形成新的工業(yè)景觀，改變原有區(qū)域的地形地貌，土地利用格局發(fā)生改變，生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了明顯的變化。尤其是隨著無序任意性地開采，原有的生態(tài)景觀被任意切割，區(qū)域斑塊破碎化、景觀協(xié)調(diào)性降低。從連續(xù)的天然草原景觀變成人工破壞后景觀，造成天然草原景觀在空間上的不連續(xù)，影響天然草原景觀的連通性，阻礙生態(tài)系統(tǒng)間物質(zhì)和能量的交換，導(dǎo)致物質(zhì)和能量的時空分異，使區(qū)域地表景觀空間格局發(fā)生明顯改變。

4 結(jié)論與分析

（1）受露天采砂石工藝影響，簡單粗暴的露天開采模式在采砂石初期就對位于生態(tài)脆弱區(qū)的草原生態(tài)系統(tǒng)影響較大，露天采砂石開采過程中，清除地表植被，剝離地表土層，建設(shè)生產(chǎn)生活設(shè)施，堆置建設(shè)垃圾，修建運輸?shù)缆氛加么罅客恋?，形成大量的采坑，裸露邊坡、排土場等破壞景觀，形成新的隆起和塌陷景觀，隨著開采范圍和規(guī)模的增加，草原生態(tài)受損嚴(yán)重，草地景觀被割裂，原有景觀一致性和協(xié)調(diào)性逐漸滅失，形成割裂的草地斑塊景觀。

（2）露天采砂石區(qū)域原生自然景觀、植物群落、動物群落受開采影響造成群落嚴(yán)重破壞，停采后逐步形成新的群落和演替關(guān)系，以植物群落變化最為明顯，原有植物多樣性逐漸演變成單一植物群落。其中多年生草本植物被一年生草本植物代替，且品種多為單一的蒿草類。

（3）由于阿魯科爾沁旗特殊地理位置和地質(zhì)構(gòu)造，表層土壤不厚，破壞后土壤滅失，恢復(fù)困難，只能外購?fù)猎粗刂猛寥缹?，由于土壤源缺少，土壤恢?fù)重構(gòu)資金較多，且無法恢復(fù)到原有土壤層厚度和土壤質(zhì)量，下一步的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和重建難度較大。

（4）對于通過人工措施恢復(fù)下的生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)，今后需進一步深入研究。

5 建議

根據(jù)露天采砂石礦區(qū)開采后土地利用現(xiàn)狀，進一步分析恢復(fù)的土地適宜性評價，評估露天采砂石對土地利用和生態(tài)系統(tǒng)影響，結(jié)合周邊土地利用方向，選擇最適宜的復(fù)墾方式，有目的有計劃進行生態(tài)修復(fù)。在土地利用學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論的基礎(chǔ)上，通過工程措施、生物措施將露天采砂石區(qū)域內(nèi)地表留存的廢石全部回填至采坑內(nèi)，同時保持邊坡的穩(wěn)定，順坡就勢，進行土石方平整壓實，再通過表層覆土，施入農(nóng)家肥和生物發(fā)酵肥，人-混播多年生禾本科牧草或者林木，提高植被覆蓋率、重建地質(zhì)地貌，引入多樣性的植被，逐步恢復(fù)受損的生態(tài)系統(tǒng)。本研究區(qū)域均為農(nóng)村集體工礦廢棄地，基本滿足城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤項目申報條件，如申報項目后實施后進行指標(biāo)交易，按照現(xiàn)行交易價格5萬元／畝計算，預(yù)計為當(dāng)?shù)卣斦?chuàng)收近5千萬元。如不進行指標(biāo)交易，可以解決阿魯科爾沁旗本地建設(shè)指標(biāo)。此外，對于研究區(qū)域內(nèi)其他范圍應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定、限制條件等規(guī)范露天采砂石管理。