伊敏煤田排土场恢复植被类型配置探究

刘思莹，吴祥云，李广芬，孙若峥

（辽宁工程技术大学环境科学与工程学院，辽宁 阜新 123000）

林牧业复垦所需复垦的土地质量要求不太严格，是矿区排土场等废弃地最经济、最可靠的复垦方式[1-2]。土壤整治是复垦最重要的环节之一[3]，其中，植被恢复又是最主要的，也是最关键的。因为几乎所有的自然生态系统的恢复总是以植被恢复为前提，故根据具体环境条件与需要选择适宜的植物种是生态恢复的关键技术之一，是生态恢复与重建的核心[4-5]。有效地治理和改善排土场生态环境，使排土场植被得到恢复，从而推动排土场植被恢复工作快速健康发展。

矿产资源的开发利用，既为经济发展提供了重要的原材料和能源，对经济发展起了巨大的推动作用，同时也对环境产生了重大影响[6]。随着煤炭开发力度明显加大，煤炭资源开发所面临的生态保护形势更加严峻。排土场是在露天开采过程中人工堆垫形成的特殊巨型地貌[7]，土地植被稀少、有机质和腐殖质含量低，土地生产力极为低下，由此而导致草原面积减少、地形地貌变化，进而破坏草原生态平衡，影响地方畜牧业的发展，使草原小气候趋于干旱化[8]。如何在排土场上进行快速、高效的植被恢复与重建，是当前生态环境保护所面临的紧迫任务，是必须要解决的问题[9]。

本研究对伊敏露天煤矿排土场植被恢复情况进行调查，目的是科学地配置恢复植被类型[10]，从而提出最佳的类型，迅速提高伊敏露天煤矿植被覆盖率和利用率，为伊敏露天煤矿植被恢复与重建奠定基础。

1 研究区自然概况

伊敏矿区位于伊敏河中游的伊敏河镇境内，属内蒙古自治区海拉尔市鄂温克自治旗管辖。其地理坐标为：东经 119°39′20″～119°46′35″，北纬48°33′00″～48°36′24″。该区地处大兴安岭西麓呼伦贝尔草原、海拉尔盆地东部、伊敏河中游地区，地貌景观以低山丘陵为主，位于寒温带与中温带过渡性地带，该区气候属寒温带大陆性气候，春季多风，夏季温和并且时间短，夏秋季多雨，冬季严寒并且时间长。据气象台统计，该区年平均气温-0.1℃，年平均降水量266.25 mm，年均蒸发量1258 .75 mm，无霜期119 d。特殊的地理条件决定了该区的植被特征，也决定了其土壤类型及分布，分析和掌握土壤类型及分布对于有效利用土地及采矿后复土造田具有重要意义。

2 研究内容和研究方法

2.1 研究内容

以内蒙古海拉尔市伊敏露天煤矿排土场为研究对象，通过对排土场植被种类的调查，筛选出一批适合于矿区排土场生长的优良植物种，找出最佳的植被恢复与重建模式，迅速提高伊敏露天煤矿植被覆盖率和利用率，为露天煤矿植被恢复工作提供理论参考。

2.2 研究方法

在伊敏露天煤矿复垦区（西排土场）和未复垦区（内排土场）选择典型样地，分别在样地的坡顶、坡中、坡底随机选取样点进行植被调查，调查内容（乔木和灌木种类及数量较少，所以不对其进行细致的分析）包括：草本植物的种类、盖度、高度和生物量。草本样方面积为1 m×1 m。本研究以重要值为测度指标，计算排土场上不同位置植物的种类。

盖度是指群落中某种植物遮盖地面的百分率；频度是指某物种在调查范围内出现的频率。

频度＝物种出现的样方数/样方总数×100%；相对频度＝一个种的频度/所有种的总频度×100%；相对盖度＝一个种的盖度/所有种的总盖度×100%；相对高度＝一个种的高度/所有种的总高度×100%；相对生物量＝一个种的生物量/所有种的总生物量×100%；草本植物重要值＝（相对频度＋相对盖度＋相对高度+相对生物量）/4。

3 结果与分析

3.1 排土场植被特征研究

通过调查，内排土场未进行人工恢复，植物恢复较少，覆盖率较低，草本植物平均高度为8.66 cm。而经过人工恢复的西排土场，草本植物生长旺盛，平均高度为14.88 cm。调查得出，该区乔、灌木种类很少，且大都是耐干旱、耐瘠薄的植被类型，其中，乔木1种（油松），灌木1种（主要是沙棘）。草本植物主要包括禾本科和菊科2类，在调查的样方中，共记录7科10属18种。常见的植物种类列于表1。

表1 排土场植物种类

3.2 排土场草本植物的特征分析

经调查，排土场自然恢复的草本植物主要有菊科、禾本科2种，主要优势种有北苔草、贝加尔针茅、狗尾草。各样地与总盖度、平均高度、总生物量之间的关系如图1所示。

由图1可知，总盖度样地1～6呈递增趋势，总生物量变化从小到大，平均高度变化不大，样地4以后稍微有增高的趋势。这3项指标总体上呈递增的趋势，且各群落中植被的生物量和盖度具有一定的相关性，而高度受到的影响较小。

样地1的植物种类与重要值之间的关系如图2所示。

样地1位于内排土场坡顶，由分析得知，该区植被覆盖率较低，经自然恢复，植被种类较少，大多数都是当地物种，没有外来物种的入侵。该区经自然恢复的植物种以多年生的北苔草、贝加尔针茅、羊草为主，北苔草和贝加尔针茅的重要值较大，猪毛菜和狗尾草的重要值较低。样地2位于内排土场坡中，根据调查，该处的覆盖率比坡顶的要低，主要是由于水力侵蚀使得植被自然恢复所需水分得不到满足，植物生长缓慢。该区主要是以狗尾草、北苔草、贝加尔针茅为主的耐旱、耐贫瘠的草本植物，其中，狗尾草和北苔草的重要值比较大。样地3位于内排土场坡底，植被覆盖率比坡中和坡顶要高，主要是由于该区排矸年限比较长、坡底土壤含水量较高。该区植物以碱蓬和羊草为主。

样地4的植物种类与重要值之间的关系如图3所示。

样地4位于西排土场坡顶，西排土场排矸年限达到8～10a，并且经过了人工植被恢复。由图3可知，植物种类达到12种，多年生植物以北苔草和贝加尔针茅为主，其在植被群落中所占的比例较大。

样地5位于西排土场坡中，植物种类有14种，表明西排土场坡中已得到较好恢复，人工恢复植物大多数已成活。沙打旺、北苔草和紫花苜蓿的重要值要比其他草本植物的高，在以后的排土场植被恢复配置中可以选择沙打旺、北苔草和紫花苜蓿等物种。样地6位于西排土场坡底，以多年生草本植物为主，贝加尔针茅和北苔草占很大比例，重要值分别为23.6%和20.4%，由于受环境影响和制约，一年生植物在植被群落中所占比例较小，植被群落的稳定性较高，群落结构渐趋复杂。

以上分析得出，植被盖度随着矸石山排矸年限的增长而增加，植物种类也随之越来越丰富。西排土场经过人工恢复和自然恢复的共同作用，其平均盖度达到84.97%，植物种类也有了增加，排土场整体基本得到恢复。而未进行人工恢复的内排土场上的植被盖度较低，其平均盖度仅为27.4%，植物种类较少，主要以多年生的贝加尔针茅、羊草和北苔草为主。

3.3 植被的配置模式

物种多样性是生态系统稳定的基础，拥有多种植物的生态系统其抗干扰能力远远要比仅有单种或少数几种植物的生态系统强。在进行植被恢复时，应注意将灌、草多层配置结合起来，在配置时应遵循生态位原理，充分考虑种群密度、种群生长和繁殖以及种间关系等。另外，根据不同的生态治理要求，因地制宜，选择不同的植被配置模式。适宜矿区生长的主要植物种类列于表2。

3.3.1 坡顶植被配置模式 坡顶对矿区环境美化、防止粉尘污染和防风固沙等起着重要作用。坡顶将来可作林牧用地，按复垦的要求，铺设1 m以上表土进行土地整治，在坡顶边缘的两边栽植沙棘。其配置模式可以种植适合当地的草本植物，如贝加尔针茅、北苔草和狗尾草等耐旱植物。这几种植物已经在西排土场进行种植，西排土场的植被覆盖率得到了很大提高，收到了良好的效果。待草本植物恢复后，适当种植一些灌木，增加植物种类，达到生态系统的稳定性。

表2 适宜矿区生长的主要植物种及其特性

3.3.2 边坡植被配置模式 根据环境保护、水土保持和复垦的要求，边坡的利用方向是林草用地。边坡上的表土不宜铺得太厚，一般以20～30cm为宜，以促使植株根系纵深向石砾层发展。其上的植物应以栽植为主，主要栽植沙棘；以播种为辅，主要播种如沙打旺、紫花苜蓿、羊草、贝加尔针茅等耐干旱、瘠薄的草本植物。从恢复过的西排土场可观察到其上种植的沙棘长势良好、生长旺盛。

3.3.3 周边植被配置模式 排土场周边植被包括其周边防护林带和公路两侧的绿化。这类植被配置是把绿化美化功能与水土保持功能结合起来。排土场周边防护林带种植油松，中间套种沙棘，种植宽度可达20～30m。道路两边采用沙棘和油松配置起来，其中间可插播一些草本或者多年生花卉植物。

排土场植被恢复之后，还需要对植被进行养护，如除草、病虫害控制等，还要定期进行管理。排土场植被恢复后的生态系统还很脆弱，任何自然和人为的干扰，都会对脆弱的生态系统构成威胁。所以，要严格避免人为不利的干扰，同时让自然干扰最小化，尽量保护好恢复后的生态系统。

4 结论

植被恢复技术在排土场的生态治理中起着关键作用，本研究通过对伊敏露天煤矿排土场植被状况调查和分析，得出：（1）未复垦排土场草本植物的种类较少；已复垦排土场植物种类远大于未复垦排土场，植被结构渐趋复杂，一年生植物在群落中所占比例减小，多年生植物所占比例增加，植物群落的稳定性较高。（2）已复垦排土场草本植物的平均盖度大于未复垦排土场。适合该地区恢复的主要植物种有北苔草、贝加尔针茅、沙打旺和紫花苜蓿等。（3）排土场复垦植被的配置应以草本为主，灌木为辅，其中，草本以贝加尔针茅、沙打旺、紫花苜蓿、北苔草和羊草为主，灌木以沙棘为主。排土场周边植被配置以乔木和灌木为主，配置模式为油松×沙棘，可在乔灌木之间种植一些耐旱、耐贫瘠的羊草、北苔草、沙打旺等草本植物。

［1］胡振琪.土地复垦学研究现状与展望 [J].煤矿环境保护，1996，5（2）：112-115.

［2］杨修.矿山废弃地植被恢复与重建研究[D].北京：中国科学院生态环境研究中心，1999.

［3］周树理.矿山废地复垦与绿化[M].北京：中国林业出版社，1995：223-226.

［4］裴宗阳，胡振华，刘瑞龙，等.我国煤矸石山的水分研究进展[J].山西农业科学，2011，39（7）：751-753，763.

［5］胡振琪.露天煤矿土地复垦研究 [M].北京：煤炭工业出版社，1995：151-153.

［6］许剑敏，洪坚平，梁利宝.不同培肥对采煤塌陷地复垦土壤氮素变化的影响[J].山西农业科学，2012，40（5）：498-501.

［7］李晋川，王文英，卢崇恩，等.安太堡露天煤矿新垦土地植被恢复的探讨[J].河南科学，1999（S1）：92-95.

［8］李凌宜，李卓，宁平.矿业废弃地生态植被恢复的研究[J].矿业快报，2006，8（8）：25-28.

［9］畅功民，李建华，张强.山西省工矿区土地复垦现状及发展对策研究[J].山西农业科学，2011，39（9）：972-974，980.

［10］刘宝勇，李艳军.海州露天矿废弃地植被优化配置模式研究[J].山西农业科学，2011，39（12）：1304-1306.