海州露天矿废弃地植被优化配置模式研究

刘宝勇，李艳军

（辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁阜新 123000）

阜新海州露天矿是国家“一五”时期156个重点工程项目之一，从1956年投产到2005年闭坑破产，累计开采煤炭2.4亿t，为新中国成立以来的经济建设作出了重要贡献[1]。但是，煤炭资源的开采对土地资源造成了巨大的冲击，生态环境的恶化，以及人们对人与自然关系认识的深化，要求改善生态环境、提高城乡居民生活质量的呼声也越来越强烈[2]。新世纪的城市是生态健全、环境优美、人与自然和谐共存的城市[3]。就阜新海州露天矿而言，闭坑后采场、排土场以及矸石山侵占了大量的土地，污染周围的土壤、地下水和空气，生态环境遭到破坏[4]，这些环境问题与社会的协调可持续发展已成为亟待解决的问题，而科学有效的植被建设正是实现该区可持续发展的关键措施之一。

1 研究区自然概况

海州露天矿废弃地位于矿区东部，东西长为7 km，南北宽为3 km，占地16 km2，平面呈弧形条带，地势东高西低，最高海拔320 m，排土场相对标高32～200 m[5]。该区属于温带半干旱大陆性季风气候区，年平均降水量485.2 mm，降水集中于7—9月（占全年降水量的70%）。年均蒸发量1 800 mm，是降水量的3.7倍。年均气温7.3℃，历年日最高气温40.6℃，最低气温-28.4℃。无霜期156 d，≥10℃的积温3 341.4℃，年平均风速2.8 m/s[6]。该区植被属华北植物区系边缘，华北与蒙古植物区系的过渡地带，分布着中旱生的草本和灌木，如荆条（Vitex chinensisvar.heterophylla）、虎榛子（Ostryopsis davidiana）、酸枣（Zizyphus jujubavar.spinosa）、白茅（Imperata cylindrica）、黄背草（Themeda japonica）、野古草（Arundinella hirta）等，盖度为30%～50%；旱生植物如兴安胡枝子（Lespedeza davurica）、多叶隐子草（Cleistogenes polyphylla）、百里香（Thymus mongolicus）、大针茅（Stipa grandis）等，盖度为 10%～50%；耐旱植物如紫菀（Aster tataricus）、羊草（Leymus chinensis）等，盖度极小[7]。

2 矿区废弃地划分

根据土地复垦年限以及植物种类，将海州露天矿区废弃地划分为4种类型。

Ⅰ类废弃地：剥离表层土壤后，未经人工复垦。该土地表层矿渣没有明显的风化碎屑，仍呈矿渣状态，基本上没有植物覆盖。此类土壤重金属含量高，土壤保水、保肥能力差，不利于大多数植物的生长发育。

Ⅱ类废弃地：经人工复垦1～3 a，该土地以草本植物为主，植物种类稀少，土壤微生物的种类和数量少。

Ⅲ类废弃地：经人工复垦3～7 a，该土地以乔木为主，但植物种类少，主要为刺槐和榆树。

Ⅳ类废弃地：经人工复垦7 a以上，该土地覆盖面积大，植物种类稍多，土地保水、保肥能力相对较高，适合种植多种植物。

3 植被配置与选择

3.1 植被选择的依据

根据海州露天矿废弃地的地理位置、气候条件和土壤结构，总结出种植的植物应具有的特征为：（1）适应在土壤贫瘠的恶劣环境中生长，抗性强，固氮、抗旱、抗寒、抗瘠薄、抗病虫害；（2）选择植物茎冠与根系发育好，生长、繁殖能力强，有较高的生长速度，能够有效地稳固土壤，防止水土流失，尽可能在短期内覆盖所要恢复的土壤；（3）遵循适地适树、适地适草、乔灌草相结合的原则，在尽可能短的时间内恢复土壤微生物数量和种类；（4）选择具有良好景观效应的植物。

3.2 选用的植物品种

通过对比不同种类植被的生长情况，选择出海州露天矿废弃地上适生植被（表1）。

表1 海州露天矿废弃地上适生植被

3.3 植物优化配置模式

根据植被选择依据及表1，针对海州露天矿废弃地类型特点，确定4类植被配置模式。

Ⅰ类废弃地：采用灌草复合模式，草本选择紫花苜蓿、披碱草，灌木选择沙棘、紫穗槐。使其可以迅速覆盖地面，从而减轻水土流失，改善土壤条件。

Ⅱ，Ⅲ类废弃地：采用乔灌草复合模式，乔木选择刺槐、榆树、油松，灌木选择沙地柏、沙棘，草本选择紫花苜蓿、沙打旺、冰草。这种植物配置模式以刺槐和榆树培肥土壤、改善土壤结构为主，以常绿乡土树种为辅，且乔灌草搭配可以使绿化效果层次明显，为今后森林公园建设奠定基础。

Ⅳ类废弃地：采用乔灌混交模式，乔木选择油松、樟子松、侧柏，灌木选择紫穗槐、欧李。该废弃地土壤条件相对较好，植物条件也比较成熟，已初步形成乔灌草搭配，地势较平缓。该地以乔木为主，灌木为辅，株行距2 m×3 m，种植穴规格70 cm×70 cm×50 cm，朝森林公园方向发展。此外，对森林公园规划的同时，对生物栖息和保护区也进行合理规划，从而公园绿化与生物多样性协调发展[12]。

4 种植技术

4.1 直播、移栽、扦插技术

直播就是把植物种子直接播入土壤，培育成林，其幼苗根系比较发达，抗旱性、适应性强，易成活；造林成本比较低，简便易行。移栽与直播不同之处在于移栽的苗木较大，植株生长起来封垄地面快，对于能固氮的植物和有菌根的植物，移栽时可把有益菌带到新垦地内，促使植株健壮生长。扦插是用植物体的一部分作为繁殖材料，促使其发生不定根和不定芽，培育成根茎兼备完全独立植株的一种无性繁殖方法。扦插繁殖与种子繁殖不同，它不改变遗传因子，可将亲本的优良基因继承下来。

4.2 种植次序

依据种植植物的生长规律，协调好乔、灌、草生长，提高整体营造效果。实行乔、灌、草结合，多品种混交。

4.3 种植密度

种植密度影响着植物的生长速度、粗壮程度、根系范围等。因此，要调整好乔、灌、草的种植间隔。

4.4 抚育管理

抚育管理是植物种植后通过人的活动来创造优越的环境条件，满足幼树生长对水、肥、气、光、热的需求，使之迅速生长，达到较高的成活率和保育率。抚育管理主要包括灌溉、除草、施肥、修枝、病虫害防治等。

5 小结

海州露天矿自开采以来，对废弃地已进行了一系列的综合治理和植被建设工作，取得了一定成效，但与矿区资源开发造成的植被破坏状况相比，还有很大差距，因此，必须加大力度进行矿区植被建设，改善生态环境。以废弃地复垦年限及植被生长状况为依据，将废弃地划分为4种类型，为土壤改良和植被配置提供了重要的依据。依据海州露天矿的地理位置、气候条件和土壤结构选择相对应的植物，并对不同类型废弃地进行配置，对矿区废弃地植被恢复与重建具有重要的指导意义。

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