石门县新关镇石灰石矿区土壤和植被主要特征分析

蒋辉

摘 要：石门县新关镇是以水泥生产为主的工业镇，多年的石灰石开采，造成严重的生态问题。本文通过对石灰石开采场的土壤和植被类型进行调查分析，结果表明，矿区土壤肥力低，原生植被破坏严重，正逐渐形成次生灌丛。这为今后石灰石矿区的生态恢复提供了理论依据。

关键词：石门县；石灰石；生态恢复

中图分类号：TQ172.4+1 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.10.028

Analysis of Soil and Vegetation Characteristics of Limestone Mining Area in Xinguan Town of Shimen County

JIANG Hui

（College of Horticulture and Landscape， Hunan Agriculture University， Changsha， Hunan 410128，China）

Abstract： Xinguan town of Shimen County is industrial town which cement production is the main project， Strip mining for many years deforms the landscape and lead to serious ecological problems. In this paper， investigation and analysis of soil and vegetation of limestone mine area were done， the results showed that soil fertility was low and the vegetation was serious destroyed， the second shrub are forming. It would be provides a theoretical basis for ecological restoration in the future.

Key words： Shimen County； limestone； ecological restoration

矿山的露地开采不仅侵占土地资源，而且对生态环境造成巨大的破坏。采石矿区的大肆开采，使地表层植被剥离，废弃地土壤结构被破坏，且肥力差。随着裸露岩石的逐年风蚀，岩石表面也发生一系列的变化，并逐渐演替出相对稳定的植物群落[1]。但是自然演替时间长，且景观效果差，因此及时进行采石废弃地的生态恢复治理至关重要。

新关镇为石门县工业重镇，距离县城西北9 km，渫水下游和澧水汇交之处，该镇矿藏丰富，地下埋藏着丰富的石灰石、铁、石煤、白云石等矿产资源，该镇以水泥为龙头企业，“坝道”、“东峰”两大水泥品牌享誉全国，素有“水泥之城”、“化肥之都”之称。经历多年的矿石开采，也带来严重的生态问题，如植被被毁、水土流失、地质灾害频发以及其他次生环境问题，如水资源污染、固体废弃物污染、区域生态系统破坏[2]，直接危害居民健康和农业可持续发展。笔者着重对新关镇石灰石矿区的开采历史、矿区土壤理化特性和周边植被现状进行调查分析，旨在为今后新关镇的生态恢复提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 自然概况及开采历史调查

采用资料收集法，在当地相关部门查阅相关文件和记载。

1.2 植被现状调查

记录生境因子，如调查地点具体情况、经纬度、海拔、坡度、坡向、土壤环境等。在石灰石矿区选取6个10 m×10 m的样方，在样方中调查植物种类及植被类型，并进行分析。

1.3 土壤养分调查

在每个样方中分别采集土壤样本，采集后，自然风干，去除沙砾、植物根系等异物，充分研磨后过0.85 mm土壤筛，对每一份样本采用四分法取样，过0.15 mm土壤筛，将处理好的土壤分别装袋备用。

土壤养分的测定，即土壤有机质以及全氮、全磷、全钾的含量。全磷采用碱熔-钼锑抗比色法，全钾采用碱熔-火焰光度法，全氮采用半微量凯氏法，速效磷采用氟化铵-盐酸浸提-钼锑抗比色法，速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法，有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法。

2 结果与分析

2.1 开采历史及现状

石门县位于湖南省西北部，处湘鄂边陲，东连澧县、临澧，南接慈利、桃源，西抵桑植、鹤峰，北毗五峰、松滋。地处东经110°29'～111°33'，北纬29°16'～30°08'之间，属中亚热带向亚热带过渡的季风气候区。

据记载，石门县新关镇一带白云岩资源估算储量约为200亿t，从1976年开始陆续建成多家采石厂，进行小规模开采，并逐步形成三大开采片区，分别是七松村-贺家山、新关社区及松林片-简家山-香炉山一带、新桥社区及长岭村-月亮凸-南山一带，在开采区周边也迅速建立了水泥厂和化肥厂。据统计，目前石门县内有7家生产能力很强的采石场，其中海螺贺家山石场年开采量在400万t左右，其他几家年生产量约为20万t。新关镇境内与矿产相关的企业众多，目前有坝道水泥公司、强盛水泥公司、石新桥水泥公司、西北建筑公司、玉叶化肥公司、合磷化工公司、裕丰化工公司等骨干企业。

2.2 植物种类及植被类型

通过划分样方，统计各样方内主要植物种类，从表1可以看出，植被以灌木和草本植物为主，没有乔木，在统计的样方内，共有19种植物，其中8种灌木，11种草本，覆盖量最大的是狗牙根。形成两种典型的植被类型，分别是：牡荆+盐肤木幼苗+狗牙根的灌木与草本结合的植物群落，以及以臭牡丹和假奓包叶为主的混合灌木丛。在第一种植被类型中，上层的灌木以牡荆为主，还有少量的小叶黄杨，牡荆平均高120 cm，盖度为25%左右；中层有盐肤木幼苗和胡枝子，高度约10 cm，盖度约73%；狗牙根植株低矮，平均4 cm，覆盖地面的能力很强，盖度为70%左右。以臭牡丹和假奓包叶混合的灌木丛生活在石块居多的样方内，仅在石缝间有疏散的土粒，臭牡丹植物的高度均在40 cm；乱石块堆边缘的土层稍厚，土粒呈红色，分布有大量的假奓包叶灌丛，高约120 cm。endprint

2.3 土壤理化特性

由表2所示，矿区土壤pH值在8.3以上，土壤为碱性土，因为石灰石矿产主要成分为CaO。现场取样调查得知，矿区内土层厚度最厚为12 cm，平均厚为9.3 cm，覆盖层的顶部一般为腐殖土与黄土，其下为坡积层，主要由石灰岩碎块、滚石及黏土组成，下部为残积物，成分主要是紫红色黏土、石灰岩碎块，有少量页岩和砂岩的混杂物，局部为泥质或钙质胶结。矿区土壤基本理化性质见表2。

所有样方中土壤样本有机质含量均低于20 g·kg-1，为有机质缺乏的土壤类型。其中样方1和3中有机质含量尤其低。

土壤中全氮含量是评价土壤氮素肥力的一个重要指标，我国土壤除少数类型外，一般含氮量都在2.0 g·kg-1以下，甚至有许多土壤含氮量不足1.0 g·kg-1，自然土壤表层的含氮量大多在0.4～7.0 g·kg-1之间[3]。调查样方的平均全氮含量在1.0 g·kg-1。由此可以看出，水泥石灰岩矿区含氮量属正常偏低，土壤肥力不足。

土壤中磷含量很大程度上决定了土壤磷素肥力，我国土壤的磷含量大致在0.2～1.1 g·kg-1[3]。调查样方中全磷含量为0.5 g·kg-1左右，属正常值。

土壤全钾含量一般在16.1 g·kg-1左右，调查样方全钾含量在20 g·kg-1左右，高于标准值，水泥石灰岩矿区全钾含量较高的原因一方面可能石灰岩矿区的土壤为盐渍性土壤，全钾含量本身偏高，另一方面与矿区土层较薄，取样深度较浅有关。

所调查样方中速效磷的含量均低于5 mg·kg-1，含量极低，属于速效磷极缺乏性土壤。

速效钾的含量很高，含量丰富。

3 讨 论

土壤是人类生存环境的一个重要组成部分，科学评价土壤肥力不仅能使我们更加了解土壤本质，更好地利用土壤资源，而且对于指导农业、林业生产具有重要的意义[4]。通过对石门县新关镇石灰石矿区调查得知，矿区土层薄，土壤有机质含量低，土壤肥力较低，特别是缺氮和缺磷严重。因此样地无乔木层，以地被和灌丛为主，由于矿区及其周围环境破坏严重，土壤结构性差，因此不利于植物生长和其他生物的活动，对矿区进行植被的恢复难度很大。

植被恢复不仅起到构建退化生态系统初始植物群落的作用，还可促进土壤结构、肥力的恢复以及土壤微生物与动物的繁殖，从而促进整个生态系统结构、功能的恢复与重建。在石灰石矿区修复时可以通过种植一些豆科植物，利用它们的固氮功能增加土壤氮素肥力[5-7]；通过定向地调节磷素状况和合理施用磷肥的方式，来提高土壤磷素肥力。有研究表明[8]，草地中自然植被的覆盖有利于土壤磷素肥力的保持。树种的选择是植被恢复当中的重要环节，应该选择生长快、适应性强、抗逆性好的树种，优先选择固氮树种（如沙棘）、乡土树种和先锋树种，也可以引进外来速生树种[9-10]。根据石灰石矿区土壤特征，可推荐的复垦植物有沙棘、紫穗槐、桑树、构树、白茅、狗尾草等，恢复时可搭配种植，恢复物种多样性。禾本科与豆科植物属于先锋物种，将乔木、灌木、草本、藤本多层次配植，进行多植被间种、套种、混种，以形成丰富的生态系统，获得持久稳定的植被体系。

参考文献：

[1] 张毅川，乔丽芳，陈亮明，等.废弃地的景观与生态恢复研究[J].环境科学研究，2005，18（1）：17-21.

[2] 宋丹丹.石灰岩矿山废弃地生态恢复与景观营建研究[D].石家庄：河北农业大学，2012.

[3] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京：中国农业科技出版社，1999：2-4，9-10.

[4] 骆伯胜，钟继洪，陈俊坚.土壤肥力数值化综合评价研究[J].土壤，2004，36（1）：104-106.

[5] 李斌，陈月华，童方平，等.采矿废弃地植被与可持续景观营造研究[J].中国农学通报，2010，26（9）：273-276.

[6] 温庆忠.废弃石灰岩矿山植被恢复方法探讨[J].林业资源管理，2008，8（4）：108-111.

[7] 刘磊，施龙青，邱梅，等.露天石灰岩矿山综合整治模式研究[J].矿产保护与利用，2012，10（5）：49-51.

[8] 孟广涛，方向京，柴勇，等.矿区植被恢复措施对土壤养分及物种多样性的影响[J].西北林学院学报，2011，26（3）：12-16.

[9] 杨涛，彭立君，武富强，等.石灰岩矿山生态恢复方法和实践[J].矿产保护与利用，2009（2）：37-42.

[10] 刘宝勇，李艳军.海州露天矿废弃地植被优化配置模式研究[J].山西农业科学，2011（12）：1 304-1 306.endprint

2.3 土壤理化特性

由表2所示，矿区土壤pH值在8.3以上，土壤为碱性土，因为石灰石矿产主要成分为CaO。现场取样调查得知，矿区内土层厚度最厚为12 cm，平均厚为9.3 cm，覆盖层的顶部一般为腐殖土与黄土，其下为坡积层，主要由石灰岩碎块、滚石及黏土组成，下部为残积物，成分主要是紫红色黏土、石灰岩碎块，有少量页岩和砂岩的混杂物，局部为泥质或钙质胶结。矿区土壤基本理化性质见表2。

所有样方中土壤样本有机质含量均低于20 g·kg-1，为有机质缺乏的土壤类型。其中样方1和3中有机质含量尤其低。

土壤中全氮含量是评价土壤氮素肥力的一个重要指标，我国土壤除少数类型外，一般含氮量都在2.0 g·kg-1以下，甚至有许多土壤含氮量不足1.0 g·kg-1，自然土壤表层的含氮量大多在0.4～7.0 g·kg-1之间[3]。调查样方的平均全氮含量在1.0 g·kg-1。由此可以看出，水泥石灰岩矿区含氮量属正常偏低，土壤肥力不足。

土壤中磷含量很大程度上决定了土壤磷素肥力，我国土壤的磷含量大致在0.2～1.1 g·kg-1[3]。调查样方中全磷含量为0.5 g·kg-1左右，属正常值。

土壤全钾含量一般在16.1 g·kg-1左右，调查样方全钾含量在20 g·kg-1左右，高于标准值，水泥石灰岩矿区全钾含量较高的原因一方面可能石灰岩矿区的土壤为盐渍性土壤，全钾含量本身偏高，另一方面与矿区土层较薄，取样深度较浅有关。

所调查样方中速效磷的含量均低于5 mg·kg-1，含量极低，属于速效磷极缺乏性土壤。

速效钾的含量很高，含量丰富。

3 讨 论

土壤是人类生存环境的一个重要组成部分，科学评价土壤肥力不仅能使我们更加了解土壤本质，更好地利用土壤资源，而且对于指导农业、林业生产具有重要的意义[4]。通过对石门县新关镇石灰石矿区调查得知，矿区土层薄，土壤有机质含量低，土壤肥力较低，特别是缺氮和缺磷严重。因此样地无乔木层，以地被和灌丛为主，由于矿区及其周围环境破坏严重，土壤结构性差，因此不利于植物生长和其他生物的活动，对矿区进行植被的恢复难度很大。

植被恢复不仅起到构建退化生态系统初始植物群落的作用，还可促进土壤结构、肥力的恢复以及土壤微生物与动物的繁殖，从而促进整个生态系统结构、功能的恢复与重建。在石灰石矿区修复时可以通过种植一些豆科植物，利用它们的固氮功能增加土壤氮素肥力[5-7]；通过定向地调节磷素状况和合理施用磷肥的方式，来提高土壤磷素肥力。有研究表明[8]，草地中自然植被的覆盖有利于土壤磷素肥力的保持。树种的选择是植被恢复当中的重要环节，应该选择生长快、适应性强、抗逆性好的树种，优先选择固氮树种（如沙棘）、乡土树种和先锋树种，也可以引进外来速生树种[9-10]。根据石灰石矿区土壤特征，可推荐的复垦植物有沙棘、紫穗槐、桑树、构树、白茅、狗尾草等，恢复时可搭配种植，恢复物种多样性。禾本科与豆科植物属于先锋物种，将乔木、灌木、草本、藤本多层次配植，进行多植被间种、套种、混种，以形成丰富的生态系统，获得持久稳定的植被体系。

参考文献：

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[8] 孟广涛，方向京，柴勇，等.矿区植被恢复措施对土壤养分及物种多样性的影响[J].西北林学院学报，2011，26（3）：12-16.

[9] 杨涛，彭立君，武富强，等.石灰岩矿山生态恢复方法和实践[J].矿产保护与利用，2009（2）：37-42.

[10] 刘宝勇，李艳军.海州露天矿废弃地植被优化配置模式研究[J].山西农业科学，2011（12）：1 304-1 306.endprint

2.3 土壤理化特性

由表2所示，矿区土壤pH值在8.3以上，土壤为碱性土，因为石灰石矿产主要成分为CaO。现场取样调查得知，矿区内土层厚度最厚为12 cm，平均厚为9.3 cm，覆盖层的顶部一般为腐殖土与黄土，其下为坡积层，主要由石灰岩碎块、滚石及黏土组成，下部为残积物，成分主要是紫红色黏土、石灰岩碎块，有少量页岩和砂岩的混杂物，局部为泥质或钙质胶结。矿区土壤基本理化性质见表2。

所有样方中土壤样本有机质含量均低于20 g·kg-1，为有机质缺乏的土壤类型。其中样方1和3中有机质含量尤其低。

土壤中全氮含量是评价土壤氮素肥力的一个重要指标，我国土壤除少数类型外，一般含氮量都在2.0 g·kg-1以下，甚至有许多土壤含氮量不足1.0 g·kg-1，自然土壤表层的含氮量大多在0.4～7.0 g·kg-1之间[3]。调查样方的平均全氮含量在1.0 g·kg-1。由此可以看出，水泥石灰岩矿区含氮量属正常偏低，土壤肥力不足。

土壤中磷含量很大程度上决定了土壤磷素肥力，我国土壤的磷含量大致在0.2～1.1 g·kg-1[3]。调查样方中全磷含量为0.5 g·kg-1左右，属正常值。

土壤全钾含量一般在16.1 g·kg-1左右，调查样方全钾含量在20 g·kg-1左右，高于标准值，水泥石灰岩矿区全钾含量较高的原因一方面可能石灰岩矿区的土壤为盐渍性土壤，全钾含量本身偏高，另一方面与矿区土层较薄，取样深度较浅有关。

所调查样方中速效磷的含量均低于5 mg·kg-1，含量极低，属于速效磷极缺乏性土壤。

速效钾的含量很高，含量丰富。

3 讨 论

土壤是人类生存环境的一个重要组成部分，科学评价土壤肥力不仅能使我们更加了解土壤本质，更好地利用土壤资源，而且对于指导农业、林业生产具有重要的意义[4]。通过对石门县新关镇石灰石矿区调查得知，矿区土层薄，土壤有机质含量低，土壤肥力较低，特别是缺氮和缺磷严重。因此样地无乔木层，以地被和灌丛为主，由于矿区及其周围环境破坏严重，土壤结构性差，因此不利于植物生长和其他生物的活动，对矿区进行植被的恢复难度很大。

植被恢复不仅起到构建退化生态系统初始植物群落的作用，还可促进土壤结构、肥力的恢复以及土壤微生物与动物的繁殖，从而促进整个生态系统结构、功能的恢复与重建。在石灰石矿区修复时可以通过种植一些豆科植物，利用它们的固氮功能增加土壤氮素肥力[5-7]；通过定向地调节磷素状况和合理施用磷肥的方式，来提高土壤磷素肥力。有研究表明[8]，草地中自然植被的覆盖有利于土壤磷素肥力的保持。树种的选择是植被恢复当中的重要环节，应该选择生长快、适应性强、抗逆性好的树种，优先选择固氮树种（如沙棘）、乡土树种和先锋树种，也可以引进外来速生树种[9-10]。根据石灰石矿区土壤特征，可推荐的复垦植物有沙棘、紫穗槐、桑树、构树、白茅、狗尾草等，恢复时可搭配种植，恢复物种多样性。禾本科与豆科植物属于先锋物种，将乔木、灌木、草本、藤本多层次配植，进行多植被间种、套种、混种，以形成丰富的生态系统，获得持久稳定的植被体系。

参考文献：

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[4] 骆伯胜，钟继洪，陈俊坚.土壤肥力数值化综合评价研究[J].土壤，2004，36（1）：104-106.

[5] 李斌，陈月华，童方平，等.采矿废弃地植被与可持续景观营造研究[J].中国农学通报，2010，26（9）：273-276.

[6] 温庆忠.废弃石灰岩矿山植被恢复方法探讨[J].林业资源管理，2008，8（4）：108-111.

[7] 刘磊，施龙青，邱梅，等.露天石灰岩矿山综合整治模式研究[J].矿产保护与利用，2012，10（5）：49-51.

[8] 孟广涛，方向京，柴勇，等.矿区植被恢复措施对土壤养分及物种多样性的影响[J].西北林学院学报，2011，26（3）：12-16.

[9] 杨涛，彭立君，武富强，等.石灰岩矿山生态恢复方法和实践[J].矿产保护与利用，2009（2）：37-42.

[10] 刘宝勇，李艳军.海州露天矿废弃地植被优化配置模式研究[J].山西农业科学，2011（12）：1 304-1 306.endprint