采矿废弃地植被恢复与生态重建研究——以湖南新邵县高家坳金矿为例

李坤军 王曙光 伍谋殊

（1.邵阳市水土保持科学技术推广站 邵阳市 422000；2.湖南省水土保持监测总站 长沙市 410007）

引 言

由矿山开采产生的废弃地、尾矿、废渣引发的环境污染以及生态环境问题已经引起了社会各界的广泛重视。在矿山这种极度退化的生境中，植物修复是矿山废弃地生态恢复的最佳途径之一。植被的恢复与重建是矿山生态恢复的重要环节，通过人工选择物种，可以缩短植被演替的进程，加快矿山废弃地的生态重建进程，从而恢复结构复杂和功能良好的生态系统。在这个惜地如金、以人为本的年代，对采矿废弃地进行植被恢复与生态重建，具有重大的现实和理论意义。

然而废弃地土壤结构差，植物生长所需的有机质及生长元素都逐步消退，并且土壤中重金属含量又相对较高，对植物的生长非常不利。国内外在废弃地复垦研究上也有了一些成果，但关于有色金属矿山废弃地植被恢复研究还相对较少，可借鉴的直接经验较少。本文旨在通过高家坳金矿废弃地进行植被恢复的试验研究，对采矿地植被修复结果及存在的问题进行深入分析，从而为金矿废弃地及中国南方同类矿山的植被恢复与生态重建提供依据。

1 高家坳金矿废弃地植被快速恢复试验

1.1 矿区概况

高家坳金矿位于东经 111°16′59″～111°17′54″，北纬 27°23′41″～27°24′38″，地处湖南省西南部地区，位于邵阳市新邵县巨口铺镇境内，距邵阳市区约30 km，距新邵县城约25 km，有简易公路2 km与矿区西侧的S217省道相通，交通较为便利。矿区所在的巨口铺镇境内多山地丘陵，属于典型的中亚热带湿润季风气候，四季分明，光热充足，雨水充沛，且雨热同季。境内多年年平均气温17.2℃，历年极端最高气温为40℃，极端最低气温为-10℃，多年平均降水量1 375.5 mm，无霜期 276 d。

高家坳金矿建于1992年，占地面积95.2 hm2，使用较常见的露天开采作业方式，其采矿工艺流程分为剥离—凿岩—爆破—采装—运输—堆浸6个步骤，平均每年开采、选冶矿石10万t左右。经过20余年的开采，矿区内已形成了大面积的堆渣场，弃渣总体积约达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。由于种种原因，堆渣场表面的植被一直没有恢复，水土流失现象严重，给下游群众生活生产及安全造成严重威胁。

1.2 基本原则

坚持生态修复优先、防灾避险、安全稳定的原则；坚持谁破坏、谁治理的原则；坚持因地制宜、经济适用的原则。注重使用乡土树种进行生态修复，弱化人工痕迹、淡化城市味道，力争在较短的时间内到达近自然的绿化效果。

1.3 试验目的

以高家坳金矿废弃地为例，重点研究适宜矿区废弃地生长的植被物种、栽培方式及管护技术，以及植被的生长对废弃地土壤容重、有机质等因素的影响，为同类矿山废弃地的植被恢复与生态重建提供参考依据及推广应用。

1.4 试验过程

（1）场地选择。本次试验场地为高家坳金矿矿区内坡度＜35°、坡面稳定、不再倾倒废渣、且无植被覆盖的堆渣场。为满足试验对比观察的要求，本次试验在尽可能尊重坡体结构和原始地形的基础上，按每个分区面积控制在（100～200）m2的原则，将试验场地划分为4个试验分区。

（2）植被选择。对废弃地土壤的物化、生化性质进行分析，查明土壤的pH值、土表水、通气性、土壤氮素及土壤温度等的基础上，按照矿区废弃地植被的选取原则，以及参考相关文献及资料，本试验采用乔灌草结合的方式，对矿山废弃地植被进行恢复。根据植被选择的原则，本次试验选择的乔木有柏木、杉木、棕榈；灌木有胡枝子、马甲子；草本类有百喜草、狗牙根、高羊茅。

（3）植物配置。为方便观察记录不同的植物配置方式时植被的恢复情况，现将4个试验分区分别记为A、B、C、D区。各试验分区的植被配置方式见表1。

表1 植被配置方式表

（4）整地、种植方式。为尽可能提高土壤含水量，保证蓄水保墒的效果，改善土壤的理化结构和性质，防止有机质的流失，促进土壤团粒结构的形成，促进幼苗生长，缩短郁闭年限，并结合堆渣坡面的坡位、坡向、坡度等实际情况，本次试验采用带状的水平沟整地方式。水平沟整地即按照“等高线，延坡转，宽一定，长不限，死土挖出，活土回填”的方法进行整地。

考虑到矿区实际情况以及运输成本等问题，植被栽植时无法满足回填土的要求，本次试验只在苗木栽种处回填了少量的土壤，等苗木入坑后，就近采用渣土回填。

（5）管护方式。尽量减少人工管护，节约人工成本，只在栽种前期进行施肥、浇水，之后任其自然生长。如遇极端干旱天气时应及时浇水，出现病虫害时进行防治。

（6）数据收集处理。每月中旬对4个试验区的植被生长情况（包括成活率、根系分布情况、植被覆盖度）进行观察记录，不仅在时间上分析植被生长情况，还应在空间上进行比较分析（不同小区之间、同一小区上下坡面之间）；在植被栽植前以及在植被恢复过程中，应对土壤进行取样，测定其土壤含水率、容重、pH、土壤有机质、氮、磷等关键指标，比较分析指标的变化情况。

1.5 成果及结论

本试验开始时间为2014年1月，本文采用2014年1月至2015年12月获取的数据。

（1）不同配置方式植被恢复情况分析。各试验分区不同植物配置调查结果见表2。从表2中可以看出，B区内的植物配置模式（杉木×胡枝子×混合草籽）的生长情况（植被覆盖度、生物量、成活率等）最佳，D区内的植物配置模式（胡枝子×马甲子×混合草籽）的生长情况次之，C区内的植物配置模式（棕榈×胡枝子×混合草籽）的生长情况相对最差。

表2 不同植物配置调查表

（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B区内的植物配置模式 （杉木×胡枝子×混合草籽）和D区内的植物配置模式 （马甲子×胡枝子×混合草籽），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 cm

经过对该时间段数据的处理与分析，得出以下相关结论：

（1）植被恢复情况。成活率：从对已选植被的调查结果及分析来看，植被成活率排序从高到低依次为灌木、草本、乔木；生长速度：灌木（胡枝子、马甲子）的生长速度明显快于乔木和草本；上下坡面差别：小区上坡面较下坡面植被成活率略高。以上说明，对试验区而言，灌木的适应性要大于乔木及草种，上坡面的植被成活率要大于下坡面。

（2）土壤性质变化情况。植被恢复后土壤的物理化学性质较恢复前有了明显的变化，不同植物、不同生长情况下的土壤性质也存在一定的差别。以上说明，植物群落演替过程，其实质也是植物与土壤相互影响和相互作用的过程。

（3）植被恢复模式选择。保护与利用相结合，采用“乔灌草”搭配方式，本文建议植被配置方式选用模式2（杉木×胡枝子×混合草籽）。

2 存在问题及展望

（1）以上试验是在已选定的几种植被中进行的，不排除有更适宜于在高家坳金矿废弃地生长的植被；由于没有更多的比较，无法说明乔、灌、草的生长情况是其本身的结果还是相互之间相互影响的结果，即在植物的配置方式上还具有很大的选择性。

（2）由于本实验的数据收集期较短，应延长观测期，确保数据的代表性和准确性。

（3）本试验的成果是针对高家坳金矿废弃地的植被恢复，同类矿山在运用及以后的推广的过程中，还应在此研究成果的基础上，结合各矿区废弃地的实际情况，有针对性的选择物种来进行植被恢复及生态重建。

采矿废弃地的植被恢复与生态重建研究涉及生态、工程、美学、经济以及社会等多方面的内容，具有很强的研究价值和广泛的现实意义。中国的采矿废弃地等破碎化景观规模巨大，在当今构建生态文明、人地矛盾急剧增加的大背景下，对此类废弃地的景观修复有着巨大的现实意义。

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