补连塔煤矿沉陷区立地类型划分

2013-08-28杨廷华

绿色科技 2013年7期

杨廷华

（内蒙古准格尔旗水土保持局，内蒙古准格尔旗 010300）

1 引言

补连塔煤矿是目前世界第一大井工矿井，位于内蒙古自治区鄂尔多斯市境内，井田面积为106.43km2，2011年生产原煤达到2620万t。矿区气候干旱，风大沙多，水土流失剧烈，自然条件恶劣。经过近10多年的努力，对矿区进行了大量绿化，使矿区的环境面貌得到明显改善。但随着公司采煤量的增加，采煤塌陷区面积也在迅速增加，已影响到当地土地的使用及耕种，对采煤塌陷区进行生态恢复已成为该矿区一项重要的战略任务。而对塌陷区造林地进行立地类型划分，是进行生态恢复的首要条件，本文从塌陷区造林地进行立地类型划分方面进行探讨，以期为煤矿塌陷区生态恢复提供技术借鉴。

立地类型是某些立地因子相同或相近，并且有同等生产力水平地段的总和。立地类型划分是将立地条件及林木生产效果相近的造林地归并为同一类型。立地分类及立地质量评价是对立地性能的认识。引进立地分类及立地质量评价，对摸清经营范围内的立地条件，提高造林和经营水平，充分发挥林地生产潜力具有重要意义。

长期以来，世界各国对森林立地分类进行了大量的研究、实践和探索。产生了各种各样的分类系统。大致有植被因子途径、环境因子途径和综合多因子途径3种[1]。在我国关于森林立地类型划分的方法有很多，陶国祥运用模糊数学理论，选择地形、土壤、坡向、海拔和土层厚度为主导立地因子，依据贴近原则，计算贴近度来划分立地类型亚区、立地类型组和立地类型[2]。隆孝雄在划分立地区的基础上，根据地形、地貌、海拔、土壤、植物、气候等因子，划分立地亚区、立地类型小区和立地类型组[3]。赵雨森采用土壤物理因素指标、化学因素指标和生物因素指标，运用定量和定性相结合的方法，对立地类型和土坡生产力划分为优、良、可、劣4个等级[4]。上述的各种立地类型划分方法适用于大区域的立地划分，而神东公司补连塔沉陷区造林地面积小，须拟定适合研究区实际情况的立地类型划分方案。

2 矿区概况

补连塔煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市境内，井田面积为106.43km2，采煤方式为地下式开采。

矿区属典型的干旱半干旱大陆性季风气候区，干旱少雨，风大沙多，水土流失剧烈。矿区为水蚀和风蚀共同作用形成的地貌－盖沙黄土丘陵和风蚀黄土丘陵，地表为流动沙及半固定沙所覆盖，沙漠化及潜在沙漠化土地面积约占总面积的85%。处于草原与森林草原的过渡地带，成土母质主要为残积物和风成沙，以耐旱、耐寒的沙生植物、旱生植物为主，呈现稀疏灌丛植被，植被覆盖率仅为3%～11%，其代表群系为油蒿（Artemisia ordosica Kraxch）群系，形成单优势群落，主要伴生植物为一年生的杂草类。

3 研究内容与方法

3.1 研究内容

研究区选在神东矿区补连塔沉陷区，研究目的是全面了解本区的土壤肥力状况、地形特征、植被类型，在此基础上对该区域内将要造林的造林地进行立地类型划分。为引种造林工作提供基础数据。

3.2 研究方法

3.2.1 野外调查

通过野外踏查，以地貌为一级指标可将整个区域划分为沟和梁两类。由于沟比较狭窄，高差太大，两侧坡度较陡，不适宜造林，所以在立地类型划分中不予考虑。梁地以有无覆沙为二级指标可分为有覆沙梁地和无覆沙梁地两类，在研究区内按照这两类梁地选择观测点，观测点的选择尽量做到在整个区域均匀分布，观测内容包括地形特征、植被类型等，同时对具有代表性的样点挖剖面取土进行室内分析。

3.2.2 土壤调查、土样采集与处理

由于覆沙梁地的沙土分层不明显，故按照固定深度取样，每层25cm，分3层取样，剖面的深度控制在75cm；无覆沙梁地土壤分层明显，按照土壤发生层取样，深度控制在70～90cm。每一层土壤用铝盒取两个平行样，进行土壤含水量的测定，测定养分的土样直接用密封袋采集，同时对样点附近的地貌、植被等进行记录。测定养分的土样取回后置于室内风干，将风干后的土样混匀后按照四分法取土，过筛，装袋。土壤含水率直接烘干测定。

3.3 室内分析

分析指标包括土壤的含水量、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量，其中含水量采用烘干法；有机质用重铬酸钾容量法测定；碱解N用碱解扩散法测定；用0.5mol／L的碳酸氢钠提取土壤样品后，用钼锑抗比色法测土壤速效P；用1mol／L的中性醋酸钠提取土壤样品后，用火焰光度计测速效K[5]。土壤各项指标的测定采用重复一次的方法。

3.4 数据处理

综合考虑研究区域内的各项因子，最终确定在测定的各项土壤理化指标中，选用土壤含水量为主导因子并结合土壤有机质含量对研究区进行土壤等级的划分。运用SAS软件对土壤含水量和土壤有机质含量做聚类分析，以土壤含水量聚类分析的结果为主导并结合有机质含量的聚类结果，对整个调查区的土壤进行等级划分，并结合野外调查的其他记录对划分后的立地类型进行描述。

4 结果分析

4.1 立地类型区划分

通过野外踏查，研究区内大多为无林地或少林地，地表植被覆盖度低，植物种类较少，因此在进行立地类型的划分时以地貌为主导因子进行划分。以地貌为一级指标将整个研究区可划分为沟和梁地两个立地大区，对于梁地依据有无覆沙分为覆沙梁地和无覆沙梁地两个立地区，覆沙梁地依据地形起伏状况划分为沙丘覆盖的梁地和均匀覆沙的梁地两个立地小区；无覆沙梁地依据坡度大小划分为坡度小于15°的缓丘梁地和坡度大于15°的陡坡梁地两个立地小区。由于沟谷狭窄，沟坡坡度较大，不适宜造林，不予考虑。

4.2 土壤等级划分

在室内分析过程中，对土壤机械组成的测定得出调查区内的土壤大多是沙土，极少一部分为砂壤土，因此用土壤质地对立地类型区进行土壤等级的划分不符合实际情况，而且不同观测点土壤的速效磷、速效钾、碱解氮含量变化不明显，所以利用速效N、P、K划分土壤等级也很不理想。调查区多年的生产实践表明水分是当地造林的限制因素，而有机质在一定程度上可以反映当地土壤的肥力状况，所以对土壤含水量和有机质含量进行聚类分析可以较好的反映不同观测点之间土壤的差异性，可以相对科学的对土壤进行等级划分。土壤含水量和有机质含量聚类分析结果如下所示（图1、图2）。

根据对土壤含水量和土壤有机质含量的聚类分析结果（图1、图2）得出土壤含水量和土壤有机质含量的划分界限如表1。

图1 土壤含水量聚类分析结果

图2 土壤有机质聚类分析结果

表1 土壤等级划分标准

综合考虑研究区土壤含水量和有机质含量，并依据聚类分析的结果，可将研究区土壤划分为4个等级。

Ⅰ：含水量高，有机质含量高：样点21、26；Ⅱ：含水量高，有机质含量低：样点25；Ⅲ：含水量低，有机质含量高：样点34、35、39；Ⅳ：含水量低，有机质含量低：样点22、28、33、36、37、40。

表2 各样点土壤含水量聚类结果

根据土壤含水量聚类分析结果（表2）可知，除去上述4个等级所提及的12个样点以外，30、31、38三点土壤含水量较高；23、24、27、32、29五个点土壤含水量较低。其中30、31两个观测点与21、26两个样点相比较有很多的相同点，如土壤含水量都较高，并且地形特征相似，都属于梁地土壤，位置都位于缓坡坡中；土壤质地接近，土体的颜色相差不大；两组观测点所在区域植被种类相似，且都以禾本科植物为主，因此可将这两组观测点在土壤等级上划分为一类。38点与25点与上两组观测点情况相似，也可以归为一类。同样，按上述方法可将23、24与34、35、39划分为一类；27、29、32与22、37、33、40、36、28划分为一类。综上所述，这20个样点划分情况如表3。

表3 土壤等级划分结果

4.3 立地类型划分结果

通过野外调查和室内分析可将研究区划分为2个立地区、4个立地小区，每个立地小区划分为4个土壤等级，见表4。

表4 不同立地小区中的土壤等级划分

不同观测点的肥力指标见表5，土壤养分含量分级与丰缺度指标见表6。

根据野外调查记录以及室内对土壤各项肥力指标的统计分析结果，将研究区划分为3个类型区，对各个类型区的特征描述如表7所示。

表5 不同观测点的肥力指标

表6 土壤养分含量分级与丰缺度指标

表7 立地类型划分结果

5 结论与建议

5.1 结论

通过野外调查，以地貌为一级指标将研究区划分为沟谷和梁地两个立地大区，以有无覆沙为二级指标将梁地划分有覆沙梁地和无覆沙梁地两个立地区，覆沙梁地依据地形起伏状况分为沙丘起伏的梁地和均匀覆沙的梁地两个立地小区；无覆沙梁地依据坡度大小分为坡度大于15°的陡坡梁地和坡度小于15°的缓坡梁地两个立地小区；根据室内分析结果，以土壤含水量的聚类分析结果为主导并结合有机质含量的聚类分析结果将各个立地小区划分为4个土壤等级，但由于研究区内坡度小于15°的缓坡梁地不存在，又因为各个立地小区内部分土壤等级的缺省，所以将整个研究区划分为8个林地斑块（图3）。