阿爾泰山兩河源自然保護(hù)區(qū)廢棄礦山土壤修復(fù)成效評(píng)估

摘要：土壤修復(fù)是使礦區(qū)遭受破壞的土壤恢復(fù)正常功能的技術(shù)措施，通過(guò)采取植被修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)等多種措施，將破壞的土壤恢復(fù)到與原始環(huán)境相符的狀態(tài)，并對(duì)此進(jìn)行成效評(píng)估。本文中，通過(guò)選擇土壤含水率和土壤有機(jī)碳等2個(gè)恢復(fù)指標(biāo)來(lái)評(píng)估阿克薩拉上坡礦點(diǎn)土壤恢復(fù)效果?？芍?，修復(fù)后的土壤含水量和土壤有機(jī)碳含量能夠?yàn)榈V區(qū)生態(tài)恢復(fù)提供良好的條件。

Assessment of the effectiveness of soil remediation of abandoned mines in Altay Shan Two Rivers Nature Reserve

Abstract：Soil restoration is a technical measure to restore the normal function of the damaged soil in the mining area， and the effectiveness of soil restoration is evaluated by adopting various measures such as vegetation restoration， chemical restoration and bioremediation to restore the damaged soil to a state consistent with the original environment. In this paper， two restoration indicators， namely soil water content and soil organic carbon， were selected to evaluate the effect of soil restoration at the Aksala uphill mine site. It can be seen that the soil water content and soil organic carbon content after restoration can provide good conditions for the ecological recovery of the mine site.

關(guān)鍵詞：土壤修復(fù)；成效評(píng)估；廢棄礦區(qū)

1引言

土壤修復(fù)是礦區(qū)生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)內(nèi)容之一，是植被修復(fù)的基礎(chǔ)。礦產(chǎn)資源開(kāi)采過(guò)程中，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分與細(xì)顆粒物質(zhì)流失、土石比減少、礫石堆積等生態(tài)問(wèn)題，破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。本文章研究的阿爾泰山兩河源自然保護(hù)區(qū)廢棄礦區(qū)，以庫(kù)爾木圖廢棄礦區(qū)（礦區(qū)總面積約：5019畝）為研究靶區(qū)，進(jìn)行大量的實(shí)地調(diào)研，并采取不同修復(fù)措施進(jìn)行礦區(qū)土壤恢復(fù)試驗(yàn)。根據(jù)“環(huán)保優(yōu)先，生態(tài)立區(qū)”的發(fā)展理念，開(kāi)展阿爾泰地區(qū)礦區(qū)恢復(fù)工程，對(duì)廢棄礦點(diǎn)和裸露沙石進(jìn)行整治，恢復(fù)土壤環(huán)境，治理水土流失、修復(fù)生態(tài)傷疤，勢(shì)在必行。

2材料與方法

2.1研究區(qū)概況

阿爾泰山兩河源區(qū)是指位于阿爾泰山東南部，橫跨富蘊(yùn)、青河兩個(gè)縣境內(nèi)的高山區(qū)域，主要保護(hù)發(fā)源于阿爾泰山東南部的額爾齊斯河和烏倫古河源頭生態(tài)系統(tǒng)。本文所研究的區(qū)域主要集中在阿爾泰山兩河源自然保護(hù)區(qū)庫(kù)爾木圖、阿克沙拉管護(hù)區(qū)域內(nèi)，其地理坐標(biāo)為東經(jīng)87°30′～91°00′，北緯46°30′～48°10，總面積1.13×l06hm2。

2.2研究方法

為了評(píng)估兩河源廢棄礦區(qū)不同修復(fù)措施下的土壤恢復(fù)情況，選擇阿克薩拉恢復(fù)樣地進(jìn)行土壤恢復(fù)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查與監(jiān)測(cè)。選擇采樣地點(diǎn)時(shí)，分別選擇修復(fù)區(qū)周邊未破壞的原始草地和修復(fù)區(qū)迪昂行樣地，選取土壤含水量和土壤有機(jī)碳2個(gè)重要指標(biāo)來(lái)評(píng)估該樣地土壤恢復(fù)情況，為礦區(qū)生態(tài)修復(fù)評(píng)估提供基礎(chǔ)，調(diào)查過(guò)程如圖1所示。

（1）土壤含水率：土壤含水率是指土壤中含水量的比例，它是描述土壤水分含量的重要參數(shù)，是土壤水分變化的重要指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)土壤水分條件和肥力條件的基本參數(shù)，具有重要的實(shí)際意義。

取樣及計(jì)算方法：取鋁盒在105℃烘箱中放置2h后，稱重W，按需取約10g表層土樣放入鋁盒中，加蓋后稱重（鋁盒加土壤重量），記為W1，去蓋放入烘箱中，在105℃條件下烘8h，至恒重，取出加蓋后稱重（鋁盒加干土的重量），記為W2，取3次重復(fù)，求其平均值即為該土壤質(zhì)量含水量。計(jì)算公式為：

土壤含水率（%）=（W1-W2）/（W2-W）×100%（1）

式中，W1為鋁盒加土壤重量，W2為鋁盒加干土的重量，W為鋁盒的重量；即土壤含水率（%）=（土壤中水分含量/土壤中干物質(zhì)含量）×100。

（2）土壤有機(jī)碳：指土壤中存在于有機(jī)質(zhì)中的碳元素，檢測(cè)土壤中的有機(jī)碳含量，可以評(píng)估土壤質(zhì)量、監(jiān)測(cè)土壤健康。

取樣及計(jì)算方法：利用土鉆在樣地內(nèi)隨機(jī)取3-4鉆，獲得的土壤樣品混勻后，取150g左右裝入封口袋內(nèi)代表本樣方的土壤，每鉆土壤取樣深度為50cm，共取5層。計(jì)算公式：

Ss=S×A

式中，Ss是土壤碳匯儲(chǔ)量（t）；S為土壤有機(jī)碳密度（MgCha-1）；Ti為第i層的土壤厚度（cm）；BDi為第i層土壤容重（g·cm-3）；Ei為第i層土壤有機(jī)碳含量（g·kg-1）；K為常數(shù)10-1；n為土壤的層數(shù)；A為研究區(qū)的總面積（hm2）。

3結(jié)果與分析

3.1土壤含水量檢測(cè)結(jié)果分析

1、未被破壞原始區(qū)域土壤指標(biāo)現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果

在科學(xué)試驗(yàn)和研究中，干重和濕重是非常重要的概念；干重是指物體在去除水分后的重量，濕重是指物體含有水分時(shí)的重量。本實(shí)驗(yàn)中主要用于對(duì)土壤含水量的計(jì)算。

在礦點(diǎn)周邊原始草地植被樣方的基礎(chǔ)上，取土壤45個(gè)，測(cè)得原始草地的土壤中，0-10cm深度上土壤含水量為23.76g、10-20cm深度上土壤含水量為19.10g、20-30cm深度上土壤含水量為15.87g、30-40cm深度上土壤含水量為7.68g、40-50cm深度上土壤含水量為8.67g；其含水率分別是34.42%、25.78%、20.99%、12.06%、12.08%，從土層深度上分析，整體呈現(xiàn)土層越深，土壤含水率越低的趨勢(shì)；從土壤含水率比例中分析，阿克薩拉原始土壤0-50cm深度上，土壤水分狀態(tài)相對(duì)濕潤(rùn)，不易于破壞，不容易受到侵蝕，土壤的通透性較好。

2、阿克薩拉礦點(diǎn)撒種后土壤恢復(fù)效果分析

土壤水分含率的變化反映了土壤水分的狀態(tài)，直接影響土壤的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)，進(jìn)而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育情況。

根據(jù)土樣中含水率分析情況看，阿克薩拉礦點(diǎn)撒種后，恢復(fù)區(qū)域0-10cm深度上土壤含水量平均3.83g、10-20cm平均含水量6.66g、20-30cm平均含水量4.90g、30-40cm平均含水量5.94g、40-50cm平均含水量5.27g；其含水率分別是3.79%、6.91%、4.93%、5.95%和4.94%，從土層深度上分析，土壤含水率目前呈現(xiàn)無(wú)規(guī)律分布，10-20cm土層上含水率明顯高于其他土層；從土壤含水率比例中分析，阿克薩拉礦點(diǎn)撒種后，0-50cm的土壤含水率均小于10%，說(shuō)明土壤中的水分狀態(tài)仍不足，土壤易于破壞和受到侵蝕，土壤的通透性偏低。

相較于阿克薩拉原始土壤中的含水率，目前撒種后恢復(fù)區(qū)域不同土層深度上，土層越深土壤含水率恢復(fù)程度越好。

3.2土壤有機(jī)碳檢測(cè)分析結(jié)果分析

礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的目的是為了將破壞的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)到與原始環(huán)境相協(xié)調(diào)的狀態(tài)。從原始草地和破壞后采取修復(fù)措施的土壤有機(jī)碳含量檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，阿克薩拉礦點(diǎn)周邊對(duì)照樣地（原始草地）在20～30cm的土壤有機(jī)碳含量最高，為109g/kg；30～40cm的土壤有機(jī)碳含量最小，為25.9g/kg，如圖4（a）所示。在阿克薩拉修復(fù)樣地內(nèi)，在采取撒種、草皮移植、覆土、種植黑加侖、種植小云杉和補(bǔ)播措施的5個(gè)樣方分別取樣（依次為1、2、3、4、5號(hào)樣方），結(jié)果可知，撒種子樣地的土壤有機(jī)碳含量普遍偏高，采取并且30～40cm的土壤有機(jī)碳含量最高，為45g/kg。

3.3土壤恢復(fù)成效評(píng)估

從阿爾泰山兩河源廢棄礦區(qū)阿克薩拉礦點(diǎn)土壤恢復(fù)情況調(diào)查與分析得出，修復(fù)后的土壤含水率在10-20cm土層上明顯高于其他土層。說(shuō)明修復(fù)后的土壤含水量能夠?yàn)橹脖惶峁┧枰乃?；修?fù)區(qū)土壤中的有機(jī)碳含量在20～30cm的土層較高，能夠?yàn)橹脖换謴?fù)提供所需要的有機(jī)物和養(yǎng)分；然而，修復(fù)后的土壤恢復(fù)指標(biāo)與原始草地相比，還達(dá)不到原始草地的土壤質(zhì)量，但與修復(fù)前的土壤情況相比，明顯達(dá)到了該礦區(qū)土壤恢復(fù)的目的，為兩河源廢棄礦區(qū)生態(tài)修復(fù)提供了科學(xué)的、可推廣的修復(fù)模式。

參考文獻(xiàn)

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