内蒙古农牧交错带中露天采砂石对生态系统的影响

丁青坡　李少东　韩术合

[摘要]内蒙古阿鲁科尔沁旗是内蒙古北部农牧交错带典型区域，砂石资源丰富。但随着露天砂石矿的开采，草原植被破坏的面积增加，对自然草原植被破坏与土壤的污染较大，对其周围的植被与土壤产生明显的影响。目前，对于露天采砂石对生态系统影响的研究不多，大部分注重于河沙和海沙的研究，对于农牧交错带草原地区砂石开采对生态系统影响研究较少，故此，本文通过对阿鲁科尔沁旗赛罕塔拉等5个乡镇露天采砂石区域进行现状调查研究和适宜性评价，通过适宜性评价分析显示研究区域可复垦为林地、草地和耕地，通过复垦工程实施和生物技术复垦，尽量减少原生态系统的退化，一定程度维持生物多样性，达到经济社会发展与生态环境状况良好的双赢局面，对于促进经济社会持续健康稳定发展、打造祖国北疆亮丽风景线具有十分重要的意义。

[关键词]农牧交错带；露天采砂石；生态系统

砂石是一种不可再生资源，是道路、桥梁、房屋建筑等城乡建设基础设施中不可或缺的材料之一，相关数据说明中国砂石使用量在全球砂石使用量中消耗量比较大。随着社会的不断发展，砂石需求量逐年增加，砂石开采强度不断增大，由此引发一系列影响，如露天采砂石对自然资源和景观生态影响、对水和粮食安全的影响以及对人类健康的影响。因此，露天采砂石的深入研究，对保护生态环境和人类健康具有重要意义。赤峰市阿鲁科尔沁旗是内蒙古农牧交错带的典型区域，既具有丰富资源同时生态脆弱的风险性也较大。以阿鲁科尔沁旗为研究对象，选取典型露天采砂石区域，根据矿区现状，通过适宜性评价，分析其对生态系统的影响和复垦方向划定，研究结果可为矿山生态修复提供理论依据和规划基础，对于调整当地生态环境保护和政策实施具有重要的理论和现实意义。

1 研究区概况

阿鲁科尔沁旗位于内蒙古自治区中部，赤峰市东北部。东部与通辽市扎鲁特旗接壤，西与巴林左旗、巴林右旗为邻，南与开鲁县、翁牛特旗隔河相望，北和锡林郭勒盟西鸟旗、东乌旗毗连。阿鲁科尔沁旗南北狭长最长达232 km，东西最宽约114 km，总面积为13240 km2。阿鲁科尔沁旗属中温带半干旱大陆性季风气候区，四季分明。全旗热量条件自南向北随海拔高度上升而降低，年平均气温为5.5℃，最高气温为40.6℃，最低气温为32.7℃。极端最低气温北部地区34℃，罕山一带可达42℃，中部地区33℃，南部地区-30℃。阿鲁科尔沁旗年平均日照时数为1490～1640 h，每天日照时数一般为8～10 h，夏至最长可达15.2 h，南部日照率64%，北部日照率58%。阿鲁科尔沁旗降水量的年际变化比较大，多年平均降水量为309.2mm。较大降水量主要出现在1998年、1959年、1986年，最大降水出现在阿鲁科尔沁旗巴彦花镇，年降水量为609.7 mm（1986年）。降水较少的年份出现1994～2007年，最小降水量出现白音布统，年降水量为165.1 mm（2006年），最大降水量与最小降水量之比在3.2～8.8，年最大降水量与年最小降水量多数相差3～4倍，个别相差8倍左右。大多数地区降水量变幅在400 mm以上。最大冻土深为216 cm。阿鲁科尔沁土壤以栗钙土为主占36%，其次风沙土占27%、黑钙土占12%，其他不足5%。从北部海拔最高为1540.3的中山山地到海拔600 m的低山，依次分布着灰色森林土、黑钙土、粟钙土，中部低山山北，巴彦花以北为暗栗钙土，巴彦花以南为栗钙土，在河流两岸主要有灌淤土、灰色草甸土等。在风口及有沙源的西拉沐沦、鸟力吉沐沦及黑沐沦河两岸，有风沙土、新积土分布。阿鲁科尔沁旗属于乌力吉木仁河流域，境内100 km2以上的河流共有17条，河流总长度为921.0 km。主要河流有黑木林河、欧木林河，过境河流有乌力吉木仁河，边界河流有西拉木伦河、新开河。研究区赛罕塔拉苏木、巴拉奇如德苏木、巴彦花镇、天山口镇、乌兰哈达乡5个乡镇18个露天采砂石区域，总面积0.647677 km2，历史遗留采坑坑深在10～25 m，以积水坑、陡坡、矿渣堆积形成的山包等人工破坏景观为主。露天采砂石挖损的草地，土层缺失，岩石裸露。地表植被主要为沙生杂草，覆盖度低。

2 露天采砂石区域现状和适宜性评价

2.1 研究区现状

研究区位于赤峰市阿鲁科尔沁旗境内赛罕塔拉苏木查彬塔拉嘎查，巴彦花镇乌兰苏木村和沙日哈达村，巴拉奇如德苏木达兰花嘎查和石桌子嘎查，乌兰哈达乡双山堡村和杏树村，天山口镇向阳村、大黄羊洼村、大虎头嘎村和小黄羊洼村。其中赛罕塔拉苏木项目区内采坑坑深在1.5 m左右。巴彦花镇项目区内采坑坑深在2 m左有，矿渣堆积较少。巴拉奇如德苏木项目区采坑坑深在2 m左有。乌兰哈达乡项目区采坑坑深在3.5 m左右，矿渣堆积较多。天山口镇项目区采坑，坑深在3 m左右，矿渣堆积较少。在露天采砂石过程中，机械频繁扰动碾压，土壤结构组成、理化性质和养分发生了变化，被损毁土地表现为土壤灭失或者僵硬板结，砂砾石含量多，地面凹凸不平（图1，表1）。

2.2 适宜性评价

本研究选取地形坡度、排灌条件、有效土层厚度、土壤质地、降水量、区位条件（道路设施）、土地利用兼容程度8项参评因子进行适宜性评价。没每一评价单元有n个单因子加权评价指数，则加权指数和可表示为：

其中：表示第j个评价单元最后所得到的评价分数；表示该单元在第i个评价因素中所得到的分值；表示第i个评价因素所占的权重（表2）。

最后根据加权值与复垦方向对照表，确定拟复垦土地的复垦方向，加权值与复垦方向对照表如下表3，参评单元土地质量见下表4。

3 露天采砂石对生态系统的影响

3.1 对植被资源的影响

露天采砂石主要是對草原区域内地表土壤进行剥离，简单粗暴开采砂石获得利润，直接改变了草原区域地形地貌、植被覆盖和土地利用状态，大部分形成了裸露采坑，个别区域形成季节性积水坑。开采过程中土壤、砂石的转移、储存压占大量的土地资源，改变土地利用状态同时破坏了草原植被。区域内植被生物量明显降低，对区域生态环境具有较大影响，一方面很大程度降低了区涵养水源、水土保持、畜牧业等生产功能。二是破坏了草原植物，影响了植物动物多样性，尤其是开采期间产生的粉尘影响植被正常的光合作用，阻碍植物生长发育，很大程度上降低了区域生物量。甚至于受春季较为频繁风沙影响，露天开采砂石产生的粉尘对较大范围周边耕地、林地、草地、水域的产生严重影响。

3.2 对动物资源的影响

经调查，研究区内的野生动物种类较少，没有大型野生哺乳动物，没有野生动物集中分布与栖息地，仅存有少许野兔、鼠类、鸟类。鸟类经常在研究区域以外或不同生态环境之间活动，活动范围较广，加之露天采砂石涉及范围不大，因此鸟类受到的影响较小。但是野兔、鼠类、昆虫类等动物，受粉尘、机械噪声等的影响，一定程度上在种群数量和多样性存在减少，甚至灭绝的现象。

3.3 对土地资源的影响

露天采砂石对于地表的破坏主要表现在压占和挖损两方面。表现为地表原有植被和土层灭失，长时间难以恢复原状，岩石大面积裸露，水源涵养能力降低，造成很大程度的水土流失、草原土壤沙漠化。露天采砂石占用土地类型主要是草地和林地，耕地较少，研究区开采后基本处于自然恢复状态。

3.4 对景观生态的影响

草原生态系统的生态结构和功能改变主要是受人类干扰的结果，露天开采区原有景观以天然草地为主，空间连续性较强。露天开采砂石后，形成新的工业景观，改变原有区域的地形地貌，土地利用格局发生改变，生态系统发生了明显的变化。尤其是随着无序任意性地开采，原有的生态景观被任意切割，区域斑块破碎化、景观协调性降低。从连续的天然草原景观变成人工破坏后景观，造成天然草原景观在空间上的不连续，影响天然草原景观的连通性，阻碍生态系统间物质和能量的交换，导致物质和能量的时空分异，使区域地表景观空间格局发生明显改变。

4 结论与分析

（1）受露天采砂石工艺影响，简单粗暴的露天开采模式在采砂石初期就对位于生态脆弱区的草原生态系统影响较大，露天采砂石开采过程中，清除地表植被，剥离地表土层，建设生产生活设施，堆置建设垃圾，修建运输道路占用大量土地，形成大量的采坑，裸露边坡、排土场等破坏景观，形成新的隆起和塌陷景观，随着开采范围和规模的增加，草原生态受损严重，草地景观被割裂，原有景观一致性和协调性逐渐灭失，形成割裂的草地斑块景观。

（2）露天采砂石区域原生自然景观、植物群落、动物群落受开采影响造成群落严重破坏，停采后逐步形成新的群落和演替关系，以植物群落变化最为明显，原有植物多样性逐渐演变成单一植物群落。其中多年生草本植物被一年生草本植物代替，且品种多为单一的蒿草类。

（3）由于阿鲁科尔沁旗特殊地理位置和地质构造，表层土壤不厚，破坏后土壤灭失，恢复困难，只能外购土源重置土壤层，由于土壤源缺少，土壤恢复重构资金较多，且无法恢复到原有土壤层厚度和土壤质量，下一步的生态系统恢复和重建难度较大。

（4）对于通过人工措施恢复下的生态系统建设，今后需进一步深入研究。

5 建议

根据露天采砂石矿区开采后土地利用现状，进一步分析恢复的土地适宜性评价，评估露天采砂石对土地利用和生态系统影响，结合周边土地利用方向，选择最适宜的复垦方式，有目的有计划进行生态修复。在土地利用学、恢复生态学理论的基础上，通过工程措施、生物措施将露天采砂石区域内地表留存的废石全部回填至采坑内，同时保持边坡的稳定，顺坡就势，进行土石方平整压实，再通过表层覆土，施入农家肥和生物发酵肥，人-混播多年生禾本科牧草或者林木，提高植被覆盖率、重建地质地貌，引入多樣性的植被，逐步恢复受损的生态系统。本研究区域均为农村集体工矿废弃地，基本满足城乡建设用地增减挂钩项目申报条件，如申报项目后实施后进行指标交易，按照现行交易价格5万元／亩计算，预计为当地政府财政创收近5千万元。如不进行指标交易，可以解决阿鲁科尔沁旗本地建设指标。此外，对于研究区域内其他范围应严格按照规定、限制条件等规范露天采砂石管理。