内蒙古贺兰山矿区植被恢复研究

刘占军 袁丽丽 娜荷芽 哈斯朝格图 杨玉萍

1.内蒙古贺兰山国家级自然保护区管理局 2.内蒙古阿拉善左旗银根苏木党群服务中心

矿山废弃地生态修复是生态恢复学研究的一项重要内容，其目的是利用生态修复相关理论和技术体系，将因采矿活动破坏的生态系统恢复到接近于矿山开采前的自然状态，或重建成符合人类某种有益用途的状态，抑或恢复成与其周围环境相协调的状态。所有生态系统的恢复和重建都是以植被恢复为前提，因此植被恢复研究是矿区生态修复的重要内容。本研究以内蒙古贺兰山国家级自然保护区（以下简称“保护区”）内阿拉善盟丰源煤炭有限责任公司三矿、五矿环境治理区为研究对象，在对矿区植被恢复情况开展连续调查的基础上，深入分析了矿山废弃地生态修复后植被的物种构成、植物群落模式及修复效果，并对其植被生态修复和长期管护提出了几点建议，为治理区近原自然改造提供理论依据和参考。

一、研究区概况

1.地理位置和立地条件

保护区北部矿山废弃地面积达1 万亩，治理区域主要位于保护区的实验区。矿山废弃地土壤保水保肥性差，有效土层厚度不足1 厘米，部分区域土壤被污染，不利于植物生长。排土场是堆放剥采废石的场地，大部分区域地表以大小不一的碎石为主，缺少土壤成分，形成了坡度较大的碎石坡面。开采区废弃地是以开采后的裸岩和风化物为主形成的坡面，没有土层。

2.气候降水特征

贺兰山地处内陆，属典型的大陆性气候，干旱少雨，风大沙多，日照充足，蒸发强烈，冬寒长、春暖慢、秋凉早，无霜期变幅较大。气候有明显的垂直梯度分布规律，海拔每升高100 米，降水增加9.28 毫米、温度下降0.62℃。年平均气温7.5℃，≥10℃有效积温2993℃，年降水量200 毫米左右，年蒸发量2100 ～2337 毫米，无霜期100 ～130 天，积雪厚度50 ～100 毫米。

3.矿区环境治理基本情况

2017—2019 年，先后实施矿区环境综合整治和精准治理，按照从实际出发、因地制宜、合理规划的原则，依据各治理区域的地质环境现状，积极采取一系列生态修复措施，改善矿区生态环境，力争恢复其潜在生态功能。对灭火工程遗留的剥挖坑底部回填平整，覆土修复排渣场边坡，最终使剥挖坑和排渣场坡面角度符合要求，形成稳定边坡，杜绝可能发生的坍塌、滑坡等地质灾害。渣台要分台阶垫坡、整形，利用挖掘机对剥挖坑底低洼处进行回填、垫坡，而后对底板坡面自上而下进行分台阶降坡，台阶高度10 ～12 米，并与周边地形地貌相协调。设计覆土厚度为20 厘米。采取的治理工程措施主要为分台阶垫坡、整形、回填、平整、覆土、飞机撒播草籽。2017—2018 年，对保护区渣台和露天矿采取土地整治措施，治理总面积13202.58 亩，其中阿拉善盟丰源煤炭有限责任公司三矿、五矿分别为1955.66 亩、458.77 亩。

4.植被修复基本情况

贺兰山矿区2017 年飞播种草生态修复项目共涉及15 个地块，飞播面积4728 亩；2018 年进行复播，同时新增飞播种草3272 亩（共3 个地块）。根据飞播的目的、播区条件以及种源供应条件，遵循适地、适树、适播的原则，选择披碱草、冰草、芨芨草等抗风蚀、耐沙埋、自然繁殖力强、根系发达、固沙效果好的多年生草种进行飞播。飞播工程完成后，播区8000 亩土地得到有效治理。

2017—2019 年，在飞播的基础上采取人工补播草种的措施，对矿区植被进行恢复，撒播草籽有中亚紫菀木、二色补血草、天仙子、披碱草、冰草、柠条锦鸡儿。撒播面积约1000 亩。

二、监测方法

在具代表性的典型地段设置长期固定监测样地作为矿区植被恢复监测样地。在研究区共设置6 个监测样地，主要监测具有代表性的植被群落及其在自然恢复下的状态变化。同时记录经纬度、海拔、坡向、坡度、坡位以及生态系统受干扰状况。长期开展植物群落特征监测，在监测样地的四角，设5个1 米×1 米的样方。采用“四度一量”野外调查方法，记录样方内出现的植物种，并测定物种高度、盖度、多度、地上生物量。植株高度用直尺测量，盖度采用网格估计法计算，多度采用计数法计算，地上生物量采用分种齐地面刈割称重方法监测。

三、矿区植被监测结果分析

2020—2022 年，通过对矿区植被群落进行连续多年的监测调查，研究不同植被类型恢复过程中生产力变化及其与生物多样性的关系。

1.植被恢复现状分析

据2022 年秋季调查结果，研究区监测样地内分布43 种植物种，植被覆盖率达到62.28%。包含飞播、人工撒播草种5 种，占比为11.63%；自然恢复植物种38 种，占比为88.37%。样地内有草本植物34 种、灌木9 种，形成灌草复层植被结构。其中，草本层平均高度22 厘米，冠幅24 厘米×21 厘米。灌木层平均高度35 厘米，冠幅95 厘米×75 厘米。

群落植物生活型组成中多年生草本占优势，草本层为该群丛的优势层片；水分生态型组成中旱生和中生植物比例较高，见图1、图2。

图1 群落植物生活型比例

图2 群落植物水分生态型比例

2.治理区生物多样性分析

根据前期调查结果（表1），分别对研究区2020 年、2021 年和2022 年调查的生物多样性进行分析评价，反映矿区环境治理植被恢复的生物多样性保护成果。对相对生物量和重要值的分析发现，该群落最占优势的物种为芨芨草。芨芨草是禾本科芨芨草属多年生草本植物，具有耐寒、耐旱、耐瘠薄、耐风沙、耐盐碱、耐践踏等特点，是“三化”（盐渍化、沙漠化、荒漠化）土地生态修复的首选植物。芨芨草根系十分发达，具有广泛的生态可塑性。在复杂的生境条件下，芨芨草可组成有各种伴生种的草地类型，是盐化草甸的重要建群种。除芨芨草外，在该群落中占优势的物种主要为黄花蒿和骆驼蒿。黄花蒿喜温暖、光照充足的生境，不耐阴。骆驼蓬属植物骆驼蒿具有较高的生物量，该植物主要生于戈壁滩、盐碱化荒地。总之，从植物种组成来看，该区域的土壤及生境偏盐碱化，建议加强对盐碱化土壤的治理。灌木层片中，柠条锦鸡儿占据优势地位。柠条锦鸡儿生长于半固定和固定沙地，常为优势种，适应性很强，既耐寒又抗高温。喜生于具有石灰质反应、pH 值7.5 ～8.0 的灰栗钙土，土石山区可成片分布，在贫瘠干旱沙地、黄土丘陵区、荒漠和半荒漠地区均能生长。

表1 样地群落植物信息表

3.不同年份植物种数量变化

治理区域植被随着时间推移，物种的生物量和生产力逐年变化，自然更新物种数量也发生变化，见图3。在自然因素中，有许多制约植被生长的因素，主要影响物种数量波动的原因有以下几种：自然条件的波动变化，主导因素是降水量以及地面水文状况年度变化等；生物本身的生命周期，主要取决于植物种子产量的波动；受野生动物活动的影响。

图3 矿区植物种数量变化

四、结论与建议

本研究认为利用生态群落生物多样性指数评价生态植被恢复更加合理，但其评价标准仍有待验证和修正。同时，利用不同类群生物的多样性指数对生态环境质量进行评价有时会存在一定差异。因此，在实际评价中不能单以一种指数结果就轻易下定论，需结合土壤理化监测结果，才能得到符合实际的结论。采取生态修复技术实现矿山废弃地的重建和复垦，在土地资源稀缺的今天是远远不够的，其再生模式应从城市化进程、社会需求及景观生态等角度探寻新思路，越来越多的矿山废弃地正朝着被改造建设成为矿山公园的方向发展。保护区管理局正积极采取一系列生态修复措施来展现其应具备的科普教育及生态保护等功能，因此对其植被修复和植物景观营建提出了更高要求。

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