寻乌县稀土尾砂地植被修复效益综合评价

胡根华，鲁向晖，刘明兰

(1.江西省河道湖泊管理局，江西 南昌 330009； 2.南昌工程学院 水利与生态工程学院，江西 南昌 330099)

稀土尾砂为稀土矿开采后的残留矿渣，不仅大量占压土地资源，而且质地疏松，处理不当易引发水土流失，严重影响生态环境。南岭山区既是我国重要的稀土产地，也是长江流域和珠江流域重要的水源区，为了保护生态环境，防治水土流失和水污染，必须重视稀土尾砂的整治。

寻乌县位于江西省南部的南岭山区，蕴藏有丰富的稀土资源，自20世纪70年代起，稀土开采为当地的经济发展作出了巨大的贡献，但限于当时落后的开采工艺，大量的尾砂没有得到及时处理而随意地堆积在稀土矿区，形成了“沟壑纵横，红色沙漠”的人工地貌[1]，不仅占压耕地，破坏植被，而且引发了严重的水土流失，并诱发了地下水污染、地质灾害等。寻乌县位于东江源头，东江是广东及香港居民用水的主要水源，大面积堆积的稀土尾砂对东江源头的水质也产生了潜在的影响[2]。为此，寻乌县政府有关部门开展了针对稀土尾砂治理的植被修复工作，并积极与科研院所合作，通过大量的引种实践，筛选出用桉树(EucalyptusRobustaSmith)与混合草种搭配快速恢复稀土尾砂地植被的方法。目前，寻乌县稀土矿区种植桉树的面积已占矿区总面积的60%以上，矿区植被覆盖率得到了显著提高。但是，人们对桉树人工林对生态环境的影响存在争议[3-5]，桉树能否对稀土尾砂地的生态环境起到改善作用也未见明确的研究报道。因此，寻乌县当前利用桉树修复稀土尾砂地的措施是否合理，大面积种植桉树人工林治理稀土尾砂是利还是弊，以及如何科学地评价桉树对稀土尾砂地修复的生态及社会效益，已成为当地政府急需明确的问题。本研究以寻乌县文峰乡稀土尾砂治理区为研究对象，采用层次分析法综合评价模型，对研究区桉树修复稀土尾砂地的生态、社会及经济效益进行综合评价，以期为科学评价研究区现有治理措施的效益和存在问题提供理论依据，为采用桉树修复稀土尾砂地的治理前景提供指导及应对策略，这对东江源区的水土保持、水质保护，稀土资源的可持续利用都具有积极的作用。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于江西省赣州市寻乌县文峰乡。寻乌县位于赣闽粤三省交界处，是珠江水系东江的发源地，稀土资源丰富。文峰乡位于寻乌县东南部，地处东江流域寻乌河中游，是寻乌县主要的稀土矿区。自20世纪70年代中期开采稀土以来，遗留的稀土尾砂与裸露基岩共同形成了稀土采矿迹地，植被无法生长，素有“南方沙漠”之称。研究区总面积为81.66 km2，水土流失面积58.80 km2，占总面积的72%。堆积的稀土尾砂呈无规则状，地形起伏较大，相对高差最大可达150 m，坡度15°以上的面积占到矿区总面积的66.39%。研究区属亚热带湿润气候区，雨量丰富，多年平均降水量1 639.1 mm，4—6月份降水量占全年降水量的50%左右，且多为暴雨；气候温和，多年平均气温为17.9 ℃。

经走访有关部门及实地调查，研究区在实施治理之前全部为裸露的稀土尾砂地，无任何植被生长，自然条件恶劣。自2008年开始，寻乌县水土保持局开始对研究区稀土尾砂进行治理，采用桉树加混合草籽的方式对稀土尾砂区进行植被修复，到2014年，研究区已形成大片的桉树人工林，植被覆盖率达60%以上，治理初见成效。

1.2 研究方法

评价桉树的生长对生态环境的影响具有模糊性，因此本研究利用模糊数学的方法来进行评价。在评价过程中，各评价指标的权重系数一般采用专家给定的方法确定[6]，故不可避免地带有一定的主观影响，导致评价结果会产生一定的偏差。而层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)可以将非定量事件作定量分析[7]，既可以保证定性表述的科学性，又可获得定量分析的准确性，实现了评价指标在定性及定量上的统一，较好地避免了因为主观因素导致的评价结果偏差问题。因此，可用层次分析法代替传统的专家打分法，确定各指标的权重。

本研究依据桉树对研究区稀土尾砂修复的目标，建立修复效果评价指标体系，采用专家打分的方式，对各指标进行评价，形成优、良、中、差、劣5个评价等级，然后利用层次分析法与模糊综合评价模型，对桉树修复稀土尾砂的综合效益进行评价。

2 结果与分析

2.1 层次分析模型

2.1.1 聚类因子综合评价指标体系的建立

稀土尾砂植被修复的综合效益由生态效益、社会效益、经济效益等组成，每一个单项效益又由各个考核指标构成。本研究对寻乌县文峰乡稀土尾砂区进行了详细调查及走访，依据设立桉树人工林的最初目的及矿区稀土尾砂的治理现状，将各评价因素分类，形成了两个层次的聚类因子指标体系，具体见表1。

2.1.2 聚类因子权重的确定

依据建立的桉树修复稀土尾砂综合效益聚类因子指标体系，通过走访专家(2人)、政府部门相关工作人员(4人)、学者(3人)、农户(8人)、稀土矿主(3人)，对各层次评价指标进行打分，并对各指标按照优、良、中、差、劣几个等级进行评定。最后，对各评价指标评分结果进行归一化处理，结果见表1。

2.2 综合评价模型的建立与评价结果

2.2.1 综合评价模型的建立

桉树修复稀土尾砂综合效益(因素集U)由3个子效益(生态效益U1，社会效益U2，经济效益U3)组成，本研究共有两层因素集，即：第一层因素集U={U1(生态效益),U2(社会效益),U3(经济效益)}；第二层因素集U1={u11(涵养水源),u12(固土防蚀),u13(改良土壤),u14(稳定边坡),u15(生物多样性),u16(防治病虫害),u17(生态恢复),u18(拦蓄径流),u19(消耗水分),u110(林木抗逆性)}，U2={u21(矿区绿化),u22(美化环境),u23(荒地治理),u24(增加财政),u25(增加林地),u26(木材储备),u27(科学研究),u28(综合效益)}，U3={u31(木材收入),u32(管护投入),u33(林木资源),u34(培肥土壤),u35(技术推广),u36(树种培育),u37(直接价值),u38(间接价值)}。

表1 寻乌县桉树修复稀土尾砂综合效益评价指标体系及评分表(20人)

评语集V={V1(优)，V2(良)，V3(中)，V4(差)，V5(劣)}。

对Ui={ui1,ui2,…,uim}中的各因素进行单因素评价，建立模糊映射

fi：Ui→F(V)

ui→f(ui)=(ri1,ri2,…，rim)∈F(V)

模糊映射f可确定一个模糊关系Rf∈F(U×V)，即Rf(ui，vj)=f(ui)(vi)=rij,因此Rf可由下列模糊矩阵R∈Mn×m表示：

在本研究中，第一层因素集U={U1,U2,U3}，第二层因素集U1={u11,u12,…,u110},U2={u21,u22,…,u28},U3={u31,u32,…,u38}，利用上述方法建立模糊映射，得到评判矩阵Ri，以(Ui，V，Ri)为原始模型，在Ui中通过层次分析法求出第一层各因素的权重值Ai，求得第一层各因素的综合评价

Bi=Ai·Ri∈F(V) (i=1,2,…,p)

对第二层因素以Bi为因素Ui的单因素判断，建立模糊映射f:U→F(V)，Ui→f(Ui)=Bi，得到第二层评价矩阵：

以(U，V，R)为原始模型，U中给各因素的指标分配利用层次分析法求出权重A。

最后，求得综合评价B=A·R∈F(V)。

经计算，得出第一层因素集指标权重为A=(A1,A2,A3)=(0.42,0.32,0.26)；第二层因素集指标权重分别为A1=(B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9,B10)=(0.087 0,0.099 0,0.159 5,0.099 0,0.075 0,0.098 0,0.088 0,0.099 0,0.097 0,0.098 5)，A2=(B11,B12,B13,B14,B15,B16,B17,B18)=(0.124 5,0.100 0,0.173 0,0.059 0,0.201 5,0.079 0,0.163 0,0.100 0)，A3=(B19,B20,B21,B22,B23,B24,B25,B26)=(0.097 5,0.096 5,0.180 0,0.088 0,0.141 5,0.099 0,0.138 5,0.159 0)。

2.2.2 综合评价结果

本研究利用专家打分及层次分析法得出各层次因子的权重，并对各评价指标评语归一化，为建立模糊映射、构建评价矩阵服务。

评价指标评语集：V={V1(优),V2(良),V3(中),V4(差),V5(劣)}

单因素评价矩阵为：

B1=A1·R1=(0.154 4，0.237 0，0.295 9，0.256 3，0.056 4)→V3

B2=A2·R2=(0.260 5，0.329 5，0.276 3，0.118 7，0.015 1)→V2

B3=A3·R3=(0.100 7，0.285 4，0.327 9，0.248 9，0.037 2)→V3

评价结果表明，桉树修复稀土尾砂的生态效益为中、社会效益为良、经济效益为中。

依据上述对第二层因子集综合评价的结果，本研究再对桉树修复稀土尾砂的综合效益进行评价。

第一层因子集B=A·R=A·{B1，B2，B3}，权重A=(0.42,0.32,0.26)，进行综合评价，得

(0.174 4，0.279 2，0.297 9，0.210 4，0.038 2)→V3

以上结果表明，采用26个指标对桉树修复稀土尾砂地的综合效益评价结果为中。

对B作归一化处理得B=(0.17，0.28，0.30，0.21，0.04)，表明对桉树修复稀土尾砂的综合效益总体评价态势为：17%为优，28%为良，30%为中，21%为差，4%为劣。

3 结论与讨论

3.1 结 论

利用层次分析法与模糊综合评价模型对研究区桉树修复稀土尾砂地的综合效益进行了评价，结果表明：目前采用桉树对稀土尾砂地进行生态修复，其生态效益的评价结果为中，社会效益的评价结果为良，经济效益的评价结果为中，生态修复的综合效益评价为中；生态修复总体评估态势为17%为优，28%为良，30%为中，21%为差，4%为劣。

3.2 讨 论

桉树的种植在林业生态研究中一直争论比较多，争论的焦点主要集中于桉树的种植容易导致林地地力衰退[8]、生态多样性降低[9]、群落结构单一等[10-11]。我国种植的桉树在实践中也表现出一定的优势，特别是在亚热带及热带地区，良好的气候为桉树生长提供了有利条件，加之桉树具有速生、耐贫瘠、耐酸等生理特点，因此是生态环境退化地区及侵蚀劣地植被修复的重要树种之一。在赣南地区稀土尾砂地，桉树表现出良好的生长状况，为该区域植被恢复、生态环境改善起到了先锋作用，效益显著。

本研究结果显示，采用桉树对稀土尾砂生态修复的综合效益为中，这和文献[12]的研究结果一致。这说明在亚热带地区引种及种植桉树的过程中，虽然其表现出了良好的生长适应性，使当地的植被覆盖率得到了提高，获得了一定的社会效益及生态效益，但是，其在生态效益的评价中存在一些问题，比较突出的主要有生物多样性单一、需肥量大、缺水严重等，这些问题已经在当前的治理工作中显现出来。因此，要科学地进行稀土尾砂的生态修复，在现有修复工作的基础上，还应对桉树的种植和引种进行合理的布局，筛选出适合在稀土尾砂上生长的其他植物品种，与桉树进行混交，才能起到丰富物种多样性、改良土壤，恢复稀土尾砂生产力的作用。这样才可以从根本上完善稀土尾砂的生态修复技术，治理水土流失，实现研究区生态环境的改善。