江西省龙南县稀土尾矿区耐性植物的调查及筛选

江西财经大学艺术学院　曾晨园



江西省龙南县稀土尾矿区耐性植物的调查及筛选

江西财经大学艺术学院曾晨园

摘要：江西省龙南县黄沙乡稀土矿区由于长期的开采导致植被破坏、土壤沙化、保水性差、含菌量极低，且不同程度地存在偏酸和重金属毒害现象，植物难以适应生长并形成相对稳定的群落。为探寻植物修复稀土尾矿的可行性，本研究选择正在开采矿区、废弃矿区和稀土尾矿治理区进行植物种类调查，调查植物共18种，主要植物种类以狗牙根、百喜草、芒草、巴茅、芒基、桉树、松树为主，优势物种为禾本科植物。禾本科植物生长迅速，种群密度高，覆盖率能力强，对土壤中的强酸、重金属、高盐、高浓度稀土元素有较强的抗胁迫能力，因此可作为稀土尾矿区修复的先锋植物恢复物种。

关键词：稀土尾矿；优势物种；植被重建

江西龙南县稀土矿资源丰富，近年来非法过度滥采，使矿区的生态环境问题日益突出，在稀土采矿过程中，地表土壤和植被被剥离，土壤遭到强酸的严重洗淋，使得土壤中养分显著降低，一些植被难以长期适应强酸和低养分的土壤环境。土壤中稀土元素的积累也导致土壤肥力下降、土壤沙化、生态系统脆弱，稀土采矿迹地的植被重建与恢复显得尤为重要。耐性植物的筛选调查是进行稀土矿污染治理和植被恢复重建至关重要的环节，也是本文研究的重点。

1　材料与方法

2015年夏季，笔者所在的课题组成员根据矿区地质地貌与植被分布等实际情况，在对龙南县稀土尾矿全面踏查的基础上，选择龙南县黄沙乡尾矿区为研究对象。对稀土矿区和尾矿区的植被进行实地调研。调查共选取12个生长茂盛的植物群落，采集18种数量较多且生命旺盛的植物为本文的研究对象。以期通过对稀土尾矿区现存的植物群落中的耐性植物调查与分析，为解决龙南稀土尾矿区的植被筛选与重建问题，探寻经济合理、可操作性强的耐性植物种类。

1.1研究区概况

赣州市稀土开采污染遍布18个县，涉及废弃稀土矿山300多个，遗留尾矿（废渣）1.91亿吨，被破坏山林面积为97.34km2；龙南县、定南县、全南县为赣州公认的3大稀土产区，其中龙南县稀土开采破坏山林面积达17.77km2；，占全县毁林面积的20%。黄沙乡地处龙南县境东南部，黄沙乡稀土矿区调查样地位于24°51'13″N—24°51'14″N，114°45'59″E—114°46'42″E，地貌为低山丘陵。黄沙乡稀土矿区开发前，植被覆盖率可达40%～70%，主要为松杉及灌木。矿山开采后，土废弃表土与植被剥离、采矿场地土壤多呈酸性，不利于植物的生长。现场调查表明，采矿场地基本无植被覆盖。

1.2植物种类调查

植物种类调查主要选取在有植物生长或生长良好的正开采矿区、废弃尾矿区及尾矿治理区进行。采取方格网络随机采样方法，在植物分布区内设置12个2 m×2m的样方，记录样方的植物群落结构和物种多样性特点，目测估计植物的多度并分级。采样的区域物种数由多到少依次为：正开采矿区（15种）＞废弃尾矿区（11种）＞尾矿治理区（4种）。

2　结果与分析

2.1稀土矿区周边植物种类调查

本研究调查的采样点为稀土采矿迹地，选取正在开采的稀土矿区、经过开采而未进行植被修复和已采取植物种植修复措施进行了治理的矿区作为对照分析，调查发现尾矿区境内植物共18种，分18属11科，同时进行了植物种类组成、多样性及优势度调查，植物详见表1。

表1　稀土尾矿区植物种类

通过对黄沙乡稀土尾矿区生长植物调查发现，在尾矿区生长旺盛且分布较为广泛的植物，主要有禾本科植物6种，百合科植物1种，桃金娘科3种，松科1种，生长势较好的植物均为乔木及杂草。龙南稀土矿区的优势物种以禾本科植物为主，禾本科植物相对于原生地其他植物种类有较强的传播繁殖能力、抗胁迫能力及适应能力，且在龙南县稀土尾矿区所设的12个取样点中均有生长，说明他们对稀土尾矿的植物有较好的耐性。芒草、百喜草、巴茅、狗牙根等也均为酸性土壤指示植物，表明这些植物可以适应尾矿区的强酸性土壤。

由于禾本科植物具有优良栽培性状、较强的适应能力、繁殖能力强、生长速度快、能有效提高尾矿区生物量和植物覆盖度等优势，在尾矿区的修复实践中易于栽培管理，因此禾本科植物可以作为植物修复和植被重建较理想的植物资源。黄沙稀土尾矿区内种植的百喜草及狗牙根等植物根系发达，生长速度快，可在短时间内增加植物覆盖度及植物群落的稳定性，所以禾本科杂草可作为矿区修复先锋植物使用。

2.2植物种类组成及群落特征

2.2.1植物多样性差

龙南县稀土尾矿的不合理开采，矿山表层原生植被和土壤被剥离，原始土壤表层全部被损毁，水土流失严重，导致当地的生态环境与土壤理化性质遭到严重破坏。尾矿区内无序堆放的尾矿渣也未做相应的无害处理，使堆积地的土壤条件恶劣。当地的原生植物不仅无法从环境中摄取生长所需的营养，还受到不同程度强酸胁迫、干旱胁迫及重金属胁迫，植被难以长期适应多重胁迫的生存环境，植物生境遭受破坏，植物无法适应生长，种类急剧减少，最终导致尾矿区多样性指数、物种丰富度不断降低。

2.2.2植物种群密度及群落特征

在生态学上，种群是在一定区域内，具有极其相似形态特征和生理特征的物种的集合体［1］。在尾矿区，采矿过程中的尾矿和废水堆积所导致的矿场土壤酸化、高盐、重金属毒害，使植物难以适应生长并形成相对未定的群落。调查发现，在废弃稀土矿区除了少量的蕨类植物与禾本科植物外没有其他植物生长，植物种群密度低，物种单一，属于裸地；修复矿区采用乔木与草本植物混植的方式进行稀土采矿迹地的植被恢复与重建，矿区内桉树与三种禾本科草本植物生长良好，种群密度高，物种单一，植被覆盖的面积大；正开采矿区植物主要以马尾松、次生灌木、禾本科草本植物为主，种群密度，植物丰富度均高于前面两者，但由于受开采活动的影响，植物的丰富度与覆盖面积均处不断下降趋势。

3　结论

耐性植物的开发和利用是对稀土尾矿区进行植被修复重点之一。本文以江西省龙南县黄沙乡稀土尾矿区作为调查区域，选取矿区优势物种为研究对象，研究稀土尾矿区的植被种类和群落结构现状，以期筛选出具有较强抗逆性或是超富集潜力的植物，为龙南县稀土尾矿区的污染治理和植被恢复重建提供参考物种和理论基础。

耐性植物种类的筛选是解决稀土尾矿区重金属污染和植被恢复重建至关重要的环节。李小飞调查发现芒萁作为稀土元素的超富集植物，地上部生长旺盛，叶片能吸收并沉淀稀土元素，同时地下部可以将土壤中稀土元素固定在根部，明显减少土壤中稀土元素含量及重金属污染，快速修复污染严重的土壤，增加植物的覆盖度［2］。郭晓敏等以江西省赣县稀土尾矿区桉树人工林为研究对象，发现桉树在稀土尾矿区种植后，生长势良好，具有较高的生物量，可营造林下小生境，能有效改善土壤酸性，提高土壤有机质含量［4］。李德龙在对龙南县稀土尾矿治理中发现百喜草种植方法简单、管理粗放、对生境要求低、极耐瘠薄、抗逆性强、生物量大，粗壮的匍匐茎、密集而牢固的根系可不断吸收深层水分及重金属元素，并将其转移到砂土上层对稀土尾矿砂有良好的改善作用［5］。本调查中发现，稀土尾矿区桉树、狗牙根、百喜草、芒萁、芒草均可大量生长，且地上部生长旺盛，覆盖率高，对土壤中的酸性条件胁迫、重金属胁迫、高盐胁迫、干旱胁迫有较强耐性，可作为稀土尾矿区植被恢复的先锋植物，营造较好的矿区复绿和生态重建效果，最终实现稀土矿区植被恢复，改善生态环境的效果。由于当地落后的稀土采矿作业方式，长期残留在土壤中的酸性物质与重金属离子污染是否会对植被生长和土壤恢复产生影响以及植物间稀土元素及金属离子的迁移、转化和富集的规律尚不明确。因此，应进一步加强对稀土采矿地土壤中污染特性、生态环境效应、超富集植物耐性机理的研究。

参考文献：

［1］江民锦，胡佳琴，司卫静.江西德兴铜矿矿区内铜富集植物调查及筛选［J］.江苏农业科学，2013，41（7）∶357-360.

［2］李小飞，陈志彪，陈志强.南方稀土采矿恢复地土壤稀土元素含量及植物吸收特征［J］.生态学杂志 ，2013，32（8）∶2126-2132.

［3］肖珊珊，李银保，彭湘君等.定南县废弃稀土矿区优势植物中5种重金属元素含量的测定［J］.广东微量元素科学，2013（7）.

［4］郭晓敏，周桂香，张文元等.赣南桉树种植对稀土矿植被恢复的效果研究［J］.中国环境科学学会学术年会论文集，2013.

［5］李德荣，王海辉，董闻达等.百喜草改良稀土尾砂和风化稀土矿砂理化性质的研究［J］.江苏农业科，2004（2）：92-94.

［6］刘胜洪，周玲艳，杨妙贤.十种耐逆植物在和平县稀土矿区生态修复种的应用［J］.天津农业科学，2013，19（7）：92-96.

作者简介：曾晨园，1992年出生，女，江西赣州人，江西财经大学艺术学院园林系，硕士，研究方向为豆科木本植物对重金属富集及植物修复。

基金项目：江西省研究生创新专项资金项目（201510421103）及江西财经大学研究生院资助。