乔灌草结合在矿区弃渣地植被修复中的应用

王曙光，曾若婉，颜小红，李坤军

(1.邵阳市水土保持科学技术推广站，湖南 邵阳422000；2.邵阳市水利局，湖南 邵阳422000； 3.新邵县水土保持局，湖南 新邵 422900)

乔灌草结合在矿区弃渣地植被修复中的应用

王曙光1，曾若婉2，颜小红3，李坤军1

(1.邵阳市水土保持科学技术推广站，湖南 邵阳422000；2.邵阳市水利局，湖南 邵阳422000； 3.新邵县水土保持局，湖南 新邵 422900)

矿区；弃渣地；植被恢复；植物配置

我国经济在持续、高速发展的同时，矿山开采力度也在不断加大，导致矿山生态环境日益恶化，如何恢复矿山植被已成为当前最值得关注的课题之一。以新邵县高家坳金矿弃渣场植被修复为例，从植物种类选择、植物配置、整地方式、种植方法、时间安排等方面详细介绍了矿区弃渣地植被恢复的方法，并通过对4种植物配置模式进行对比试验，确定出适合于该矿区弃渣地的最佳植被模式为乔灌草结合，乔木选用杉木，灌木选用胡枝子，草本植物可撒播高羊茅、百喜草和狗牙根混合草籽或通过封山育草措施解决。

随着经济迅猛发展，人们对矿产资源的需求日益增大，频繁的采矿活动及其废弃产物的排放，形成废弃地，对环境造成了持久而严重的危害，矿区地表植被遭到严重破坏，形成大小不一的采空区，加剧了水土流失，甚至导致山洪和泥石流的暴发。废弃地可分为三种类型：由开采过程中产生的废石渣堆积而成的废石堆废弃地；开采出来的矿石经各种分选方法分选出精矿后的剩余物排放堆积形成的尾矿废弃地；矿石开采形成的大量采空区，即采矿废弃地。矿山废弃地受到剧烈扰动，其地表植被荡然无存，基质持水能力下降，地表裸露，温度变化大，蒸发加强，从而改变了水源的补给关系，破坏了矿区水资源的动态平衡。矿山废弃地土壤具有物理结构不良、持水保肥能力差、养分不平衡或极端贫瘠、重金属含量过高等多种危害环境的极端理化性质特点，自然恢复能力极弱，会对生态环境造成持久而不可逆的危害。生态系统的恢复可以通过自然的生态演替来实现，但这个过程是在破坏不是很剧烈的情况下才能发挥较明显的作用，而且时间往往长达几十年之久。通常我们会采用人为的方法改良土壤，对矿区废弃地进行植被恢复与重建，这种生态修复技术具有很强的研究价值和广泛的现实意义。现结合新邵县高家坳金矿弃渣场植被修复对策和措施来具体说明。

1 基本概况

高家坳金矿位于新邵县巨口铺镇，距县城25 km，地理坐标为东经111°16′59″～111°17′54″、北纬27°23′41″～27°24′38″，属亚热带季风湿润气候区，年平均气温17.2 ℃，历年极端最高气温为40 ℃、极端最低气温为-10 ℃，全年平均无霜期276 d，年降水量1 375.5 mm。高家坳金矿为露天开采，采矿工艺流程为剥离—凿岩—爆破—采装—运输—堆浸。根据公司生产计划，每年预计开采、选冶矿石10万t。矿区现有弃渣总体积约为18.34万m3，大部分堆放在废矿堆区，少量堆于堆浸场外侧或开采场地上。矿山有简易公路2 km与矿区西侧的S217省道相通，交通较为方便。

2 研究方法与内容

2.1 试验样地选择

在高家坳金矿矿区选择不再倾倒废渣、无植被、边坡已稳定的废弃地作为对象，共设置了4个试验小区，面积在100～200 m2之间，坡度在25°～35°之间。

2.2 研究内容

通过测定渣土样品的方法，测定土壤含水率、容重、pH值、有机质、氮、磷等关键指标。弃渣场废弃地土壤含量较低，植物生长的条件很差，通过对这4个小区的乔木、灌木、草本的生长进行调查监测，研究植物的生长状况(包括适应性、根系分布情况等)、蓄水保土效益和美化绿化效果，重点研究适应矿区生态环境的植物种类、栽培方式和管护技术。

3 植物种类选择与配置

3.1 选择原则

选择乡土植物，采用乔灌草相结合模式，尽量模拟原生态群落[1]。选用乡土植物不仅对植物群落的健康发展和加快矿区生态系统的恢复有着重要的意义，还可以避免由于引进物种而带来的不可预见的问题。本项目模拟周边原生态群落，以先锋植被与目标植被科学搭配，乔灌草相结合应用，更加方便施工时进行多层次配置，增强生态系统的稳定，营造出生态环保的坡面防护系统。矿山废弃地常具有极端生态条件，在对其进行植被恢复时的物种选择应遵循以下原则：①生长速度快、适应性强、抗逆性好；②选用固氮树种或当地优良的乡土树种和先锋树种，也可引用外来速生树种；③抗旱、耐湿、抗污染、耐瘠薄、抗病虫害、经济价值高。

3.2 选择种类

(1)乔木形态高大挺拔、枝繁叶茂、绿色覆盖面积大、绿化效果好，有调节气候、制造氧气、增加湿度、防尘、防辐射等功能，能够维持生态平衡，提高人们的生活质量，改善自然环境。在水资源和土地资源紧缺的矿区弃渣地，植被绿化也讲求环保节约，相比其他类植物，乔木具有耗水量少、占地面积少、保养维护费用低等优势，还能提供可观的木材和林副产品，创造经济价值。高家坳矿区选用的乔木有柏木、杉木、棕榈。柏木喜温暖多雨气候及钙质土，耐干旱瘠薄，稍耐水湿，具浅根性，在其他树种不能生长的由石灰岩、紫色砂岩和页岩等母质发育的土壤上能正常生长。杉木较喜光，喜温暖湿润、多雾静风的气候环境，不耐严寒与湿热，怕风、怕旱、怕盐碱，喜肥沃、深厚、湿润、排水良好的酸性土壤，没有明显的主根，侧根、须根发达，再生力强，但穿透力弱。棕榈属常绿小乔木，喜温暖湿润气候，较耐寒耐阴，适生于排水良好、疏松、肥沃、湿润之地，对微酸性土、中性土及石灰性土均能适应。

(2)灌木有生长周期长、外表美观、适应性强、生长较快、栽培管理简单等优点，在控制水土流失、提高土壤品质、减小噪音等方面都能发挥较强的作用。高家坳矿区选用的灌木有胡枝子、马甲子。胡枝子为中生性落叶灌木，具有耐干旱、耐贫瘠、耐寒冷、耐热、耐酸、耐刈割等优良特性，是荒山荒地造林和土壤改良的先锋植物。马甲子为落叶灌木，适生范围强，易种且速生，从育苗定植到篱笆成型仅需2～3年，一般株高可达2 m，且病虫害少、耐旱、耐瘠、管理容易。

(3)草类能美化生活环境、调节小气候、防止噪音、净化空气、防止水土流失等，绿化用途广泛，市场前景看好，因而种植越来越广泛。高家坳矿区选用的草种有百喜草、高羊茅和狗牙根。百喜草根系发达，适生范围广，抗逆性较强，对土壤要求不严，耐瘠薄，还有较强的抗病虫害能力，在保持水土、改良土壤、生态修复等方面都有良好的作用。高羊茅喜光、耐半阴、喜温暖潮湿的气候，对肥料反应敏感，抗逆性强，耐酸、耐瘠薄，抗病性强，适合在高沙土地区生长[2]。狗牙根为多年生草本植物，具有根状茎和匍匐枝，须根细而坚韧，耐干旱、耐践踏，繁殖与再生能力强。

3.3 植物配置

将4个小区标记为A、B、C、D，分别选用不同的植物配置方式(表1)。

表1 分区植被配置方式

4 植被建造

4.1 整地方式

对矿山弃渣地边坡进行植被修复之前要对边坡土地进行整改，以维持边坡的整体稳定，合理利用原有土质，避免破坏坡体结构。然后改良边坡土壤，从土壤物理结构着手，剔除不利于植被生长的土质成分，并对土壤的营养状况进行取样调查，分析其中无机物与有机物的比例、肥沃程度、酸碱度，对贫瘠的土壤进行改造，如施加营养肥料、改变其酸碱度等[3]。

本项目方案针对堆渣坡面的实际情况及坡度等，采用水平沟整地方式，在地形完整、坡度较陡的坡面地段，以“等高线，沿坡转，宽0.4 m，长不限，死土挖出，活土回填”的方法进行整地，即沿等高线开挖宽40 cm、深30 cm的水平沟，用沟内挖出的土拍实外侧，将沟内侧上方表土铲下拍碎回填，每隔1.5 m修筑拦水埂，上下相邻带间距1.5 m，留自然集水坡面。这种整地技术的优点是：蓄水保墒效果好，土壤含水量高于其他土壤；有利于改善土壤的理化结构和性质，防止有机质的流失，易形成土壤团粒结构；促进幼苗生长，缩短郁闭年限，沟内水肥光热条件优于坡面，可加速幼苗生长。

4.2 种植方法

杉木、柏木、棕榈栽种季节以11月下旬至翌年3月上旬为宜，在小雨或雨后湿润的阴天栽植最佳。栽种密度：立地条件较好的地方可用1.3 m×1.3 m或1.3 m×1.6 m的株行距，立地条件较差或缺材地区还可加大密度，采用1 m×1.5 m或1 m×1 m。植苗主要采用裸根穴植法，穴的大小深浅应根据苗木大小、根系情况而定，把握好“深挖浅栽”。植苗技术要点：苗正、根系伸展、与细土紧密结合、分层填土踏实，最上层疏松且平或略低于原坡面。

胡枝子、马甲子的栽植：①回填底部植土。在接触根部的地方应铺放一层没有拌肥的干净植土，使沟深与土球高度相符。②排放苗木。将苗木排放到整好的沟内，土球较小的苗木应先拆除包装材料再放入沟内，土球较大的苗木宜先排放沟内，把生长姿态好的一面朝外竖直看齐后垫上固定土球，再剪除包装袋。③填土插实。填入好土至树穴的一半时，用木棍将土球四周的松土插实，然后继续用土填满种植沟并插实。④淋定根水。栽植后，必须在当天对灌木淋透定根水。

草籽的撒播：坡面翻整后，将比例为1 ∶1 ∶1的高羊茅、百喜草和狗牙根混合草籽撒播在坡面上，覆土浇水即可。

4.3 时间安排

(1)准备期：2014年1—2月，现场勘测，选择试验区，确定栽种植被种类，初拟实施方案。

(2)实施期：2014年3月，试验区坡面整地，植被栽种及管理。

(3)试验观测期：2014年4—12月，期间派专人进行管理养护，每月中旬记录一次植被的生长情况，并对各区土壤采样，测定各项指标。

(4)总结分析：2015年1月，对已收集的数据、成果进行总结分析。

5 总结分析

5.1 试验结果分析

(1)不同配置方式植被恢复情况分析。各样地不同植物配置调查结果见表2。从表2中可以看出，植物配置模式2的生长情况最佳，其次为模式4，其余两种配置模式长势较差。

表2 各分区植被调查结果

(2)不同配置模式乔灌草生长情况分析。不同配置模式下植被生长情况调查结果见表3。通过对表3中数据的对比分析，植物长势相对较好的为模式2和模式4，且4种模式的灌木长势均明显好于乔木和草本。

表3 不同配置模式下植被生长情况

5.2 结 论

(1)从对已选植被的调查结果及分析来看，灌木在矿区废弃地的适应性要大于乔木和草本。

(2)矿区弃渣地植被修复方式为：保护与利用相结合，采用乔灌草结合方式，本文建议植被配置方式选用模式2(杉木+胡枝子+混合草籽)。

6 结 语

矿区植被修复与可持续景观设计涉及生态、工程、美学、经济和社会等多方面的内容，可实现环境、土壤和生态的综合修复，恢复生物物种的多样性，防御自然灾害，重建矿区良好生态环境[4]。新邵县高家坳金矿弃渣场植被恢复的试验和应用表明，矿产资源的合理开发和生态环境的有效保护，有利于减少水土流失及土地的沙漠化，实现可持续发展。

[1] 马建荣,汪伟刚.乔灌草结合在边坡景观形成中的应用及相关设计方法研究[J].交通建设与管理,2009(9):168-170.

[2] 汤叶芳,左春霞,高国兴.高羊茅、草地早熟禾的习性及其栽培技术[J].农技服务,2007,24(4):97.

[3] 李德辉,刘颖.矿山边坡植被恢复目标和方法探讨[J].现代园艺,2014(4):153.

[4] 王林,曹珂,车轩,等.矿山废弃地生态修复研究进展[J].现代矿业,2013(12):170-172.

(责任编辑 徐素霞)

S157.2

A

1000-0941(2015)10-0018-03

王曙光(1981—)，男，湖南邵阳市人，工程师，学士，主要从事水土保持方面的研究工作。

2015-02-10