賀蘭山礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的鄉(xiāng)土植物資源適生性驗(yàn)證與開發(fā)價(jià)值評(píng)價(jià)

摘 要：礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)是當(dāng)前恢復(fù)生態(tài)學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)之一，在植被恢復(fù)方面鄉(xiāng)土植物因較高的生態(tài)適應(yīng)性和較低維護(hù)成本受到重視，但是鄉(xiāng)土植物資源開發(fā)利用與產(chǎn)業(yè)化研究明顯滯后。在賀蘭山礦區(qū)對(duì)27個(gè)具有生態(tài)修復(fù)價(jià)值的鄉(xiāng)土植物開展了大規(guī)模種植試驗(yàn)，對(duì)其適生性進(jìn)行驗(yàn)證，并對(duì)其開發(fā)價(jià)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：受土質(zhì)、熱量、干旱與鹽堿等條件制約，用于賀蘭山礦區(qū)的鄉(xiāng)土植物種類選擇范圍較??；草本鄉(xiāng)土植物白莖鹽生草、豬毛菜、沙蒿等適生鄉(xiāng)土植物具有先鋒植物特征，屬于r對(duì)策植物，生活史短、種子結(jié)實(shí)量大，對(duì)礦區(qū)生境適應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu)建的人工植被在雨養(yǎng)條件下部分區(qū)域植被蓋度可達(dá)80%；灌木鄉(xiāng)土植物酸棗和紅砂在賀蘭山淺山地帶和洪積扇占優(yōu)勢(shì)，但在高海拔地區(qū)因所需溫度條件不足，無法用于較高海拔的賀蘭山礦區(qū)修復(fù)。按照物種材料、種植方式、出苗/生長(zhǎng)狀況、種子可獲得性、商品化價(jià)值等指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)，應(yīng)重點(diǎn)推廣的鄉(xiāng)土灌草植物有灰榆、沙冬青、蒙古扁桃、檉柳、白莖鹽生草、豬毛菜、沙蒿、沙打旺等。上述鄉(xiāng)土植物在礦渣土中出苗率或成活率高，可商品化/產(chǎn)業(yè)化程度也較高，特別適合作為北方旱區(qū)礦山植被恢復(fù)的優(yōu)先選擇物種。

關(guān)鍵詞：賀蘭山； 礦區(qū)； 適生性； 鄉(xiāng)土植物； 開發(fā)價(jià)值

中圖分類號(hào)：S58""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""""" 文章編號(hào)：1002-204X（2024）10-0034-05

doi：10.3969/j.issn.1002-204x.2024.10.009

Adaptability Verification and Development Value Evaluation of Native Plant Resources for Ecological Restoration in Helan Mountain Mining Area

Han Haonan1，2， Yuan Xujie1，2， Liu Huili1，2， Liu Bingru1，2*

（1.School of Biological Science and Engineering， North Minzu University， Yinchuan， Ningxia 750021; 2.National Ethnic Affairs Commission Key Laboratory of Ecological Protection of Agro-pastoral Ecotones in the Yellow River Basin， Yinchuan， Ningxia 750021）

Abstract Mine ecological environment restoration is one of the hot spots in the field of restoration ecology. In the aspect of vegetation restoration， native plants have been paid more attention because of their high ecological adaptability and low maintenance cost， but the research on the development， utilization and industrialization of native plant resources lags behind significantly. Large-scale planting experiments were carried out on 27 native plants with ecological restoration value in Helan Mountain mining area to verify their suitability and comprehensively evaluate their development value. The results showed that the selection range of native plant species in Helan Mountain mining area was limited by soil quality， heat， drought and salinity. The native herbaceous plants such as Halogeton arachnoideus， Salsola collina， Artemisia blepharolepis， have the characteristics of pioneer plants and belong to the r strategy plants. They have short life history， large seed bearing capacity and strong adaptability to the mining habitat. The vegetation coverage of the constructed artificial vegetation can reach 80% in some areas under the condition of rain cultivation. Shrubby native plant Ziziphus jujuba var. spinosa and Reaumuria soongarica are dominant in the shallow mountain zone and the diluvial fan of Helan Mountain， but in the high altitude area due to the lack of required temperature conditions， they can not be used for the restoration of the higher altitude Helan Mountain mining area. According to the comprehensive evaluation of species materials， planting methods， seedling/growth status， seed availability， commercialization value and other indicators， the native shrub plants that should be promoted mainly include Ulmus glaucescens， Ammopiptanthus mongolicus， Amygdalus mongolica， Halogeton arachnoideus， Salsola collina， Artemisia blepharolepis. These native plants have high seedling emergence rate or survival rate in slag soil， and can be commercialized/industrialized， which is especially suitable as the preferred species for mining vegetation restoration in northern arid regions.

Key words Helan Mountains; Mining area; Adaptability; Native plant; Development value

賀蘭山是我國西部重要的自然地理分界線和重要的水源涵養(yǎng)林區(qū)，是寧夏北部的天然生態(tài)屏障，阻擋著風(fēng)沙和寒流，其生態(tài)環(huán)境直接影響到黃河、銀川平原、河套平原，并波及西北、華北及其他地區(qū)[1-3]。加強(qiáng)賀蘭山生態(tài)保護(hù)，維護(hù)和提升賀蘭山生態(tài)系統(tǒng)功能，對(duì)維護(hù)寧夏乃至我國北方地區(qū)生態(tài)安全，促進(jìn)寧夏生態(tài)文明建設(shè)，實(shí)現(xiàn)寧夏生態(tài)立區(qū)戰(zhàn)略，有著十分重要的意義[3-4]。

寧夏賀蘭山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)人類活動(dòng)頻繁，重大生態(tài)環(huán)境破壞問題突出。在賀蘭山保護(hù)區(qū)因露天開采，破壞地表植被，而且造成水土流失，誘發(fā)山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害[5]，切斷生態(tài)保護(hù)區(qū)生物廊道，對(duì)開采區(qū)景觀、水環(huán)境、生物多樣性等均產(chǎn)生巨大影響。

近年來，礦山的生態(tài)環(huán)境修復(fù)問題成為廣泛關(guān)注的研究課題[6-7]。賀蘭山礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)問題逐漸受到人們的關(guān)注，保護(hù)區(qū)露天煤礦采煤跡地生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)十分艱巨的工程，實(shí)際應(yīng)用中常常出現(xiàn)技術(shù)力量不足、缺乏科學(xué)性，未充分考慮生態(tài)系統(tǒng)功能和生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性等一系列問題，其中：在植物物種選擇上考慮當(dāng)?shù)貧夂蚝臀h(huán)境問題還不夠充分。植被恢復(fù)所選用的灌草植物既要考慮當(dāng)?shù)氐男夂颍忠紤]種子可獲得性（種子采收能產(chǎn)業(yè)化）?？沙浞掷卯?dāng)?shù)剜l(xiāng)土植物作為喬灌木樹草種質(zhì)資源，人工輔助構(gòu)建先鋒植物群落，在逐步改善土壤、微環(huán)境的基礎(chǔ)上，為植被恢復(fù)演替提供驅(qū)動(dòng)力[7-9]。

為全面探究不同鄉(xiāng)土植物在賀蘭山礦區(qū)生態(tài)修復(fù)中生物性狀及適應(yīng)性，本研究在大規(guī)模試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)不同鄉(xiāng)土植物資源的適生性進(jìn)行驗(yàn)證，并對(duì)其開發(fā)價(jià)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為礦區(qū)生態(tài)修復(fù)鄉(xiāng)土物種選用提供參考。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)研究地點(diǎn)位于賀蘭山北部腹地，汝箕溝礦區(qū)中部，海拔1 830～2 254 m之間，地勢(shì)陡峭，氣候干旱少雨。汝箕溝礦山治理區(qū)降水季節(jié)多集中于6－9月間，年平均蒸發(fā)量為2 455.3 mm，年平均蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量。礦區(qū)內(nèi)山體基巖裸露，植被稀少，局部可見少量稀疏草本植被生長(zhǎng)，主要為耐寒、耐旱的草本植物，如沙蒿（Artemisia blepharolepis Spreng）、針茅（Stipa capillata L.）、冰草（Agropyron cristatum L. Gaertn.）等，但由于區(qū)內(nèi)礦山開采活動(dòng)頻繁，已對(duì)該區(qū)域的植被系統(tǒng)造成大面積的破壞，植被覆蓋率小于10%，植被覆蓋率小，生態(tài)環(huán)境非常脆弱。

煤礦開采對(duì)以草本為主的原生植被造成了毀滅性破壞，取而代之的是惡劣的以礦渣土為主的原生裸地環(huán)境。賀蘭山采煤跡地生態(tài)環(huán)境整治所覆蓋的表土以礦渣土為主，伴有極少量的剝離表土。

2 試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)材料

通過對(duì)《寧夏植物志》[10]、《賀蘭山礦山鄉(xiāng)土植物圖鑒》[11]以及相關(guān)文獻(xiàn)[12-15]進(jìn)行初步篩選，針對(duì)賀蘭山礦區(qū)土壤貧瘠、土壤鹽堿化、邊坡穩(wěn)定性差、強(qiáng)風(fēng)等特點(diǎn)[16-17]，選擇較為適應(yīng)賀蘭山礦區(qū)氣候等環(huán)境因子的西北鄉(xiāng)土植物中耐旱的27種旱生灌木、半灌木、草本種子作為試驗(yàn)材料[12，15-18]。27種鄉(xiāng)土植物見表1（扦插育苗的物種未列入）。

2.2 物種對(duì)礦渣土適應(yīng)性驗(yàn)證的種植試驗(yàn)

2019年5月初在賀蘭山汝箕溝東外排土場(chǎng)設(shè)立試驗(yàn)樣地。用裝載機(jī)平整排土場(chǎng)，然后設(shè)立28塊樣地[17]，每塊樣地長(zhǎng)16 m、寬8 m，打埂寬度0.5 m、高0.3 m，每塊樣地設(shè)立3個(gè)亞區(qū)。

5月中旬對(duì)表1所選的27種鄉(xiāng)土植物進(jìn)行生境適生性試驗(yàn)，其中草本采用撒播的方式（撒播量為1 g·m-2），然后用鐵耙子耙一遍；灌木采用種子點(diǎn)播等方式，點(diǎn)播之前對(duì)種子作了催芽處理，但是檉柳采用枝條扦插方式，沙冬青采用點(diǎn)播和育苗袋栽植兩種方式，羅布麻采用根植方式。播種、扦插后用灑水車（裝有粗處理過的中水）灑水一次，由于處于大風(fēng)干旱天氣，間隔5 d連續(xù)灑水2次，然后記錄出苗和生長(zhǎng)狀況，最后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果開展適生性驗(yàn)證。

2.3 賀蘭山礦區(qū)鄉(xiāng)土植物開發(fā)價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建

根據(jù)對(duì)植物材料出苗、生長(zhǎng)狀況以及種子采收難度、商品化程度（根據(jù)銷售量大小判斷）的要求等四個(gè)方面，對(duì)賀蘭山礦區(qū)生態(tài)修復(fù)鄉(xiāng)土植物開發(fā)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)銀川市各種子公司營(yíng)銷的苗木種子進(jìn)行調(diào)查，主要關(guān)注鄉(xiāng)土植物種子可獲得性及市場(chǎng)上商品化程度。利用上述指標(biāo)進(jìn)行開發(fā)利用價(jià)值綜合評(píng)價(jià)。

3 結(jié)果與討論

3.1 試驗(yàn)區(qū)27種鄉(xiāng)土植物生長(zhǎng)狀況

試驗(yàn)區(qū)的27種鄉(xiāng)土灌木、草本植物分屬11科。根據(jù)出苗/生長(zhǎng)狀況，灌木植物生長(zhǎng)狀況可分三類：未萌發(fā)，萌發(fā)后出苗率不足50%，萌發(fā)后出苗率為50%～80%。

具體來講，未萌發(fā)的種子有2種：灌木植物酸棗種子未萌發(fā)，而且在試驗(yàn)區(qū)所在的高山地區(qū)未見到實(shí)生苗；灌木植物紅砂在試驗(yàn)區(qū)僅見到3～4株幼苗，種子幾乎未萌發(fā)，而且在試驗(yàn)區(qū)未破壞的原始生境中未見到紅砂實(shí)生苗，說明對(duì)高山環(huán)境不適應(yīng)。

萌發(fā)后出苗率不足50%的植物種子有10種，灌木植物檸條錦雞兒、荒漠錦雞兒、霸王種子萌發(fā)后的保存率偏低，草本植物短花針茅、賴草、胡枝子、沙生冰草、蒙古冰草、芨芨草成活率也偏低。霸王和蒙古扁桃的種子特別容易遭受動(dòng)物危害，30%的種子沒有萌發(fā)就被動(dòng)物采食。但是在苗圃用種子育苗，霸王和蒙古扁桃成活率高達(dá)90%以上，說明野外使用種子進(jìn)行植被恢復(fù)，需要考慮動(dòng)物對(duì)種子的采食、有效降水等其他自然因素，使用營(yíng)養(yǎng)袋苗大幅提升苗木成活率，才能實(shí)現(xiàn)植被恢復(fù)目標(biāo)。

萌發(fā)后出苗率或扦插成活率為50%～80%的試驗(yàn)物種較普遍，灌木植物灰榆、沙冬青、檉柳成活率都非常高，說明鄉(xiāng)土植物經(jīng)歷了長(zhǎng)期的進(jìn)化適應(yīng)，對(duì)當(dāng)?shù)貧夂虻拳h(huán)境因子的抗逆性、耐受性、適應(yīng)性較強(qiáng)。非常特殊的是羅布麻，在高海拔的礦山修復(fù)中，根植苗在礦渣土的成活率竟然達(dá)到80%以上，而且當(dāng)年就出現(xiàn)克隆株，這是國內(nèi)外首次在礦山修復(fù)中試栽，說明羅布麻生態(tài)適應(yīng)很強(qiáng)，具有很強(qiáng)的抗逆性和耐旱性，而且根萌蘗繁殖現(xiàn)象突出。上述植物在使用過程中管護(hù)、栽培較為簡(jiǎn)單[15-16，19]。草本植物白莖鹽生草、豬毛菜、狗尾草、沙蒿、駱駝蓬、蒺藜、華北米蒿、沙打旺、披堿草、扁穗冰草等成活率高，這些基本是優(yōu)勢(shì)鄉(xiāng)土草本植物，種子結(jié)實(shí)量大，尤其是白莖鹽生草，在生態(tài)修復(fù)區(qū)常形成單建群種群落，因此，在條件嚴(yán)酷的礦渣土上，白莖鹽生草在雨季成為生物量最大、蓋度最大的先鋒物種。上述鄉(xiāng)土植物具有先鋒植物特征，屬于r對(duì)策植物，生活史短、種子結(jié)實(shí)量大[19-21]，而且對(duì)礦區(qū)生境適應(yīng)性強(qiáng)，在局部區(qū)域蓋度可達(dá)80%。

鄉(xiāng)土植物在沒有人為影響的原始生境里，對(duì)特定地區(qū)生態(tài)環(huán)境具有高度適應(yīng)性[16，22]。灌木鄉(xiāng)土植物酸棗和紅砂，在賀蘭山淺山地帶和洪積扇占優(yōu)勢(shì)，但在高海拔所需的溫度條件不足，無法生長(zhǎng)。

采種并商業(yè)化是制約鄉(xiāng)土植物資源利用的瓶頸問題之一。調(diào)查結(jié)果顯示，礦山渣臺(tái)天然生長(zhǎng)的植物松葉豬毛菜、刺旋花、貓頭刺等，是植被恢復(fù)的優(yōu)良物種，但是存在種源無法解決的問題，目前依靠自然傳播，這些物種具有產(chǎn)業(yè)化開發(fā)前景，在今后開展鄉(xiāng)土物種試驗(yàn)研究中應(yīng)給與重視。

3.2 開發(fā)利用價(jià)值綜合評(píng)價(jià)

種子市場(chǎng)有銷售、種植成活率達(dá)到80%的灌木物種沙冬青、蒙古扁桃，種子市場(chǎng)無銷售（未商品化）、種植成活率達(dá)到80%的灌木物種灰榆、檉柳，可確定為應(yīng)重點(diǎn)推廣使用的灌木鄉(xiāng)土物種。

可大量采收，市場(chǎng)有銷售、種植成活率達(dá)到80%的草本鄉(xiāng)土植物有白莖鹽生草、豬毛菜、沙蒿、沙打旺，可確定為應(yīng)重點(diǎn)推廣使用的草本鄉(xiāng)土物種。中亞紫菀木種子雖然市場(chǎng)無銷售，暫未商品化，但可以大量采收，只要有市場(chǎng)需求，種子商品化很容易，故也可確定為應(yīng)重點(diǎn)推廣使用的草本鄉(xiāng)土物種。

種子市場(chǎng)有銷售、種植成活率達(dá)到40%～50%的，比如披堿草、賴草、沙生冰草、蒙古冰草、扁穗冰草、芨芨草均為多年生禾本科，成活率比出苗率低，是演替到一定階段的占優(yōu)勢(shì)物種，從增加物種多樣性角度來看，確定為適宜物種。

在確定適宜物種用于生態(tài)修復(fù)中，有一個(gè)重要環(huán)節(jié)是灌木植物育苗出圃與賀蘭山礦區(qū)造林技術(shù)相銜接。賀蘭山礦區(qū)土壤環(huán)境惡劣，苗木成活率偏低，造林有一定技術(shù)難度，應(yīng)根據(jù)造林成活率試驗(yàn)，確認(rèn)植物裸根苗和營(yíng)養(yǎng)袋苗適宜的出圃規(guī)格，其核心是植株大小與根系長(zhǎng)度及毛細(xì)根數(shù)量關(guān)系，這是護(hù)根保苗、提高成活率的關(guān)鍵[9]。

4 結(jié)論

賀蘭山礦區(qū)受到海拔、地形、坡向等自然因素，以及光照、大風(fēng)、干旱與鹽堿等環(huán)境條件影響，用于礦區(qū)植被恢復(fù)的鄉(xiāng)土植物選擇受到上述要素約束，鄉(xiāng)土植物種類選擇范圍較小。白莖鹽生草、豬毛菜、沙蒿等草本鄉(xiāng)土植物具有先鋒植物特征，屬于r對(duì)策植物，生活史短、種子結(jié)實(shí)量大，而且對(duì)礦區(qū)生境適應(yīng)性強(qiáng)，在局部區(qū)域蓋度可達(dá)80%。灌木鄉(xiāng)土植物酸棗和紅砂，在賀蘭山淺山地帶和洪積扇占優(yōu)勢(shì)，但在高海拔所需的溫度條件不足，無法生長(zhǎng)，因此無法用于較高海拔的賀蘭山礦區(qū)修復(fù)。

按照物種材料、種植方式、出苗/生長(zhǎng)狀況、種子可獲得性、商品化價(jià)值等指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果，應(yīng)該重點(diǎn)推廣的鄉(xiāng)土灌草植物有灰榆、沙冬青、蒙古扁桃、檉柳、中亞紫菀木、白莖鹽生草、豬毛菜、沙蒿、沙打旺，這些植物大多出苗率或成活率高，可以商品化的程度也高，特別適合作為礦山植被恢復(fù)的優(yōu)先選擇物種，淺山地區(qū)還可選用酸棗、紅砂等。

本試驗(yàn)中的鄉(xiāng)土植物中亞紫菀木、松葉豬毛菜、羅布麻，以及試驗(yàn)未涉及的灰綠黃堇（Corydalis adunca Maxim）等具有市場(chǎng)化開發(fā)利用潛力，不但能用于礦山植被恢復(fù)，還可用于干旱區(qū)園林綠化，是今后鄉(xiāng)土植物資源開發(fā)利用的優(yōu)質(zhì)資源。

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責(zé)任編輯：周慧