基于生态恢复的废弃地植被群落特征研究

安丽娜

（榆林市现代农业培训中心，陕西榆林 719000）

矿业是经济社会发展和生态文明进步的重要物质基础和能量来源，但目前我国因采矿侵占土地面积已接近4 万平方千米，并以每年330 km2的速度增加［1］。党的十九大报告指出，必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，形成绿色发展方式和生活方式［2］。《国土资源“十四五”规划纲要》指出：提高矿产资源开发保护水平，发展绿色矿业，建设绿色矿山［3］。拟通过对独山城矿山不同废弃地类型的植被状况的调查研究，探明独山城矿山废弃地不同立地条件下植被恢复优势种，揭示独山城矿山不同废弃地植被群落空间的变异特征及废弃地恢复治理的次序，使矿山恢复治理更具有针对性，有助于指导开展人工恢复技术和自然演替相结合的矿山植被恢复［4］。

1 材料与方法

1.1 研究对象及其范围

涞源县位于河北省保定市西北部太行山北端深山区，本研究选择涞源县独山城矿山的典型废弃地作为研究区，独山城铁矿矿区面积合计14.43 km2，矿区范围内原有5 个采矿权，69 个采矿点。矿区地理坐标为东经114°27′45″～114°30′30″，北纬

39°10′30″～39°13′15″。

1.2 研究方法

1.2.1 调查法

涞源县矿山外业调查，涞源县地质灾害调查统计、实地调查，主要通过对当地居民和管理部门走访调查，收集相关矿区的土壤、水文、地质、植被等图件资料、数据资料，对微地貌、样点设置、植被现状调查。

1.2.2 文献研究法

通过外业调查、图书文献查阅获取资料，从而全面、正确地了解掌握资料，分析研究问题的一种方法。

1.2.3 对比分析法

根据在独山城矿区废弃地环境问题和生态环境恢复的难易程度上，选择排土场地（采矿渣堆场、选矿渣堆场）、尾矿库场地（尾矿库、尾矿坝）作为矿山废弃地类型进行研究，以不同坡位、坡向的立地条件的植物样方调查资料为基础，采用群落物种多样性指数对植被的生长特征进行分析。各类型区分别选取白石口铜铁矿矿山的边坡植被条件作为对照（CK）。

1.3 研究数据

1.3.1 数据来源

数据来源包括文献查阅与资料搜集、实地调查与测绘（微地貌调查、样地设置、植被现状调查）。

根据前期相关资料的研读和整理，立足独山城铁矿废弃地的立地类型，2016 年6 月，进行样方调查和取样，并于9 月进行外业调查的补充工作。由于研究区的自然群落多为草本群落，自然条件下乔木和灌木很少，而且分布零散，品种单一，故设置2 m×2 m 样方，每个样方设置3个重复。样地自然恢复阶段为5～8 年，按照影响空间差异主要因素坡向和坡位，于排土场地取样地30 个；尾矿库场地取样地9 个。各类型区分别选取白石口铜铁矿矿山为对照，共12 个样方，样方总数66 个。如图1 所示。

图1 样地布置示意图

1.3.2 数据处理方法

采用Excel 2003 对调查和实验数据进行整理，通过植物物种多样性指数公式进行数据计算。

根据马克平等对物种多样性的研究［5］，选择物种多样性指数Shannon-Wiewer 指数H，生态优势度Simpson指数D、均匀度指数Pielou 指数J、物种丰富度指数Margalef 指数R对群落进行分析［6］。

物种多样性指数Shannon-Wiewer 指数：

式（1）中：H为多样性的信息度量，集中反映物种数量和分布的均匀程度，同物种数量和分布均匀程度成正比；Ni为物种i的个体数量，N为群落中植物个体总数。

生态优势度Simpson 指数：

式（2）中：D表示群落中个别植物种的优势程度，与植物种的多样性指数成反比；N为群落中植物的个体总数；pі为种的个体数占群落中总个体数的比例。

均匀度指数Pielou 指数：

式（3）中：J为均匀度指数；式中S为群落中物种数量。Pielou 指数是对物种个体的分布均匀程度的度量，种间的个体数量差异与群落内均匀度成反比。

物种丰富度指数Margalef 指数：

式（4）中：R为物种丰富度指数，是对一个群落中各种植物个体数量的表征；N为群落中植物的总个体数；S为群落中物种数。

2 结果与分析

2.1 独山城矿山废弃地植被群落特征

通过对独山城铁矿废弃地的植物群落调查统计，物种数共计39 种，分属19 科30 属，植物个体数共计1 988 株（丛），其中草本植物物种数为30 种，灌木4种，乔木5 种。其中：采矿渣堆场共计25 个物种39 株，优势物种为狗尾草、苦麦菜和茵陈蒿；选矿渣堆场共计20 个物种29 株，优势物种为猪毛菜、狗尾草、苦麦菜；尾矿库共计17 个物种32 株，优势物种为沙棘、龙葵、茵陈蒿、苦麦菜和小红菊；尾矿坝共计21 个物种44 株，优势物种为沙棘、龙葵、茵陈蒿、苦麦菜和小红菊。

2.2 不同废弃地类型植物多样性

2.2.1 采矿渣堆场植物物种多样性

采矿渣堆场不同立地条件下，指数R和H代表的植物个体数量，反映出坡底和平台的物种数量多于坡中；指数D和J指数反映出坡顶的植物集中程度最好，物种均匀，其次是坡中的位置，且阴坡的物种均匀度强于阳坡。如图2 所示。

图2 采矿渣堆场不同立地条件类型植物物种多样性

2.2.2 选矿渣堆场植物物种多样性

选矿渣堆场不同立地条件下，指数R表现为阴坡高于阳坡，坡底高于坡顶及坡中，指数D表现阳坡高于阴坡、坡中高于坡顶、坡底，指数H和指数J在各立地条件表现趋同，差异小。总体来说，从物种丰富度和植物个体分布上看，坡底和平台的植物个体数较多，均匀度较高，立地条件较坡中更适合植物的生长；阴坡的植物多样性也强于阳坡。如图3 所示。

图3 选矿渣堆场不同立地条件类型植物物种多样性

2.2.3 尾矿库植物物种多样性

尾矿库不同立地条件下，指数R在坡顶平台达到了一个较高值，说明坡顶物种种类较多，群落物种种类更加丰富；指数D从坡底到坡顶平台指数相差不大，说明尾矿库各物种分布集中程度相差不大；多样性指数H说明坡顶平台相比阳坡坡底和阳坡坡中来说更适合不同植物种生长。均匀度指数J在3 个位置相差不大，说明植物分布疏密得当。如图4 所示。

图4 尾矿库不同立地条件类型植物物种多样性

2.2.4 尾矿坝植物物种多样性

尾矿坝不同立地条件下，指数R反映出平台和坡底的植物物种数量和植物个体总数相对较好，但不及参照植物群落。指数H、指数J数据表明尾矿坝不同立地条件下物种数量和物种个体分布相对均匀，且差异不明显。指数D反映出不同立地条件下优势种数量相近。如图5 所示。

图5 尾矿坝不同立地条件类型植物物种多样性

3 结论与讨论

1）探明了独山城矿山不同废弃地植被群落。研究区露天铁矿废弃地的植物群落物种数共计39 种，分属19科30 属，植物个体数共计1 988 株（丛），其中草本植物物种数为30 种，灌木4 种，乔木5 种。研究区内草本植物在植被群落中属于先锋物种，且菊科和禾本科处于优势地位。采矿渣堆场共计25 个物种39 株，选矿渣堆场共计20 个物种29 株，尾矿库共计17 个物种32 株，尾矿坝共计21 个物种44 株。4 种不同废弃地类型的优势物种为猪毛菜、狗尾草、苦麦菜、茵陈蒿及沙棘，其中排土场的优势物种为猪毛菜、狗尾草，尾矿废弃地的优势物种为沙棘、狗尾草、苦麦菜。在废弃地植被重建与植物选种时，建议选择各立地条件类型的优势种。

2）揭示了独山城矿山不同废弃地植被群落空间变异特征与废弃地恢复治理的次序。尾矿场地植物多样性综合恢复潜力指数均高于排土场并接近CK，且各废弃地立地条件类型的植物多样性指数差异较后者小；排土场植被群落表明坡底好于坡顶、坡中，且阴坡较好于阳坡；尾矿场植被群落表明坡顶好于坡中、坡底，阳坡好于阴坡。在废弃地重建与恢复治理时，注意对阳坡坡中与阴坡坡中的土壤改良与培育。可参照尾矿场地对排土场地进行恢复治理。