福建大田县王岩—百丈坑矿区植被现状及土壤环境监测

程萍

（福建省冶金工业研究所，福建 福州 350011）

矿产资源是十分重要的不可再生自然资源，既是人们重要的生活资料，又是极其重要的社会生产资料，但由于矿产的无序开采，一系列严重的生态环境问题接踵而来，如植被破坏、水土流失、粉尘与噪声污染、景观破坏、生态环境破碎化等［1］。灰岩是最常用且需求量最大的建筑材料，开山取石是一种必不可少且十分常见的生产活动，并由此形成了数量众多的灰岩矿山［2］。而矿山采石留下的是残缺不全的山体缺口和裸露的岩石，对生态和景观的负面影响极大。矿区废弃地的植被恢复受到了世界各国的普遍重视，成为当前研究的热点之一［3］。

植被修复是矿区生态恢复的主要内容和目标，通过利用不同植物吸收、富集、固定、降解土壤和水体中的污染物并减少或者避免水土流失，同时通过植物的生长增加植被覆盖，达到生态恢复或生态改良。在矿山恢复的各种措施中，植被恢复具较好的生态和社会效益，且最为经济。由于植被修复的长期性效应，相对成本较低和生态效益明显，已越来越受到人们的广泛关注，并在环境污染治理、生态脆弱区恢复和景观美化等方面得到广泛应用［4，5］。基于此，本研究通过野外群落调查，从矿区土壤和植被现状等角度对福建大田县王岩—百丈坑灰岩矿区的生态环境特征进行了分析，以期为灰岩矿开采面生态治理提供林种配置和技术参考。

1 研究区概况

研究区域位于福建省大田县王岩—百丈坑灰岩矿区（117°49′11″—117°53′24″E，26°02′38″—26°03′43″N），距大田县城41km，隶属于广平镇苏桥村、广平村，地处沿海内陆山区，属亚热带海洋性季风气候，年平均气温18.8℃，最高气温出现在7—8月，7月最高平均气温33.5℃，最低气温出现在1—2月，1月最低平均气温9.4℃；极端最高气温40.2℃，极端最低气温－6.3 ℃；年平均降雨量1 563.9 mm，年平均蒸发量1 374.7mm，年平均风速1.2m·s－1，年平均日照1 708h，无霜期295d，地貌以中低山丘陵为主，区内山峦起伏，沟谷发育。

2 研究方法

2.1 植被调查

2010年9月，在路线调查的基础上，采用样方法对矿区及其周边地区的不同植被类型进行调查，共设置有代表性的样方5个，乔木层样方为400m2，划分为5m×5m的小样方16个；灌木层样方和草本层样方面积均为25m2，对样方内的各层植物进行每木调查，记录样方内每株乔木的种名、树高、胸径、冠幅（盖度）等指标。灌木层和草本层记录每株植物的种名、盖度等指标。拍摄典型植被外貌与结构特征。使用GPS确定各样方所在点位的海拔和经纬度。

2.2 土壤调查

在植被调查的同时，对矿区排土场下游水田农作土0～20cm土层的土壤环境质量进行监测与评价。2010年9月16日在排土场下游水田农作土设置一个采样监测点，对土壤中的pH值和Cu、Zn、Cd、Pb等金属元素含量进行了监测。采样与监测过程按照《土壤环境监测技术规范》HJ／T 166－2004中土壤环境质量调查采样方法进行。

2.3 数据分析

所有数据均在 Microsoft Office Excel 2003中进行整理分析。

3 结果与分析

3.1 矿区周边植被现状

根据实地踏查，大田县王岩—百丈坑灰岩矿区的现有植被类型可以分为杉木—称星树—五节芒群丛、杉木—乌饭树—芒萁群丛、粉叶羊蹄甲灌丛、乌饭树＋紫珠—五节芒灌草丛、五节芒群落等5种。

3.1.1 杉木—称星树—五节芒群丛 该群落样地位于排土场右岸山坡，群落外貌整齐、结构简单，乔木层单一，均由杉木组成，树高7～9m，胸径10～14 cm，林下多以耐干旱、瘠薄的阳生植物为主，以称星树为主要优势种，山胡椒为亚优势种，伴生有米饭花、天仙果、杨梅叶蚊母树、桃叶石楠、虎皮楠、冻绿、小叶赤楠、新木姜子、红叶树、小果蔷薇、东南悬钩子、毛果算盘子、柘树、酸味子、山莓以及楤木等，层盖度为45%，植株高度在1.0～3.9m。层间植物有菝葜、海金沙和三叶崖爬藤等，植株高度在1.3～1.7m。草本层以五节芒为主要优势种，其他还包括芒萁、芒、野艾蒿、白舌紫菀、皱叶狗尾草、山管兰、柔毛艾纳香、金毛耳草、马蓝、鳞籽莎、千里光和地菍等植物，层盖度40%，草本层植株高度在0.7～1.3 m，马尾松与杉木等组成的混交林面积较小。

3.1.2 杉木—乌饭树—芒萁群丛 该群落样地位于采矿区一侧山坡近山脊处，群落总盖度为86%，乔木层以杉木为主，树高6～8m，胸径10～13cm，此外，还有马尾松2株，平均树高9m，胸径14cm，乔木层盖度为55%。灌木层均为福建广布种，以乌饭树为优势种，华山矾为亚优势种，伴生有乌药、毛花连蕊茶、油桐幼树、野漆、小叶赤楠、绒楠、山莓、杜茎山、楤木、腺叶野樱、木荷幼树、白背叶和大青等，层盖度为45%，植株高度为0.8～4.2m。层间植物有土茯苓、流苏藤和酸叶胶藤，株高1.6～2.3m。草本植物以芒萁为主，伴生有香茶菜、地耳草、乌毛蕨、三褶脉紫菀、东风草、毛轴莎草、小槐花、铺地黍和紫苏等植物，层高度在0.4～1.4m，层盖度35%。

3.1.3 粉叶羊蹄甲灌丛 该群落样地位于拦渣坝附近右侧山坡，灌木层以藤状灌木粉叶羊蹄甲为优势种，层盖度为65%，灌木层高度在1.0～3.4m，其他伴生植物还有檵木、木荷、杜鹃、毛算盘子、长叶冻绿、粗叶榕、盐肤木、山鸡椒、野漆、长刺木葱木、枫香幼树、天仙果和五月茶等植物。层间植物有轮环藤、蛇葡萄和海金沙等植物，植株高度为1.6～2.0m。草本层以芒萁为优势种，芒为亚优势种，另有乌毛蕨、苔草、三褶脉紫菀、韩信草、紫萁、天名精、扇叶铁线蕨、一枝黄花、纤毛鸭嘴草、鼠尾草、鹅观草和铺地蜈蚣等植物。层盖度30%，层高度在0.5～1.5m。

3.1.4 乌饭树＋紫珠—五节芒灌草丛 调查样方位于拟建的排土场的一侧山坡，层次不分明，群落总盖度86%。灌木层主要以乌饭树为优势种，紫珠为亚优势种，该层还伴生有连蕊茶、黄栀子、桃叶石楠、石斑木、山矾、油桐幼树、笔罗子、绒毛润楠、杨梅幼树、黑面神、紫珠、乌药、山乌桕幼树、老鼠刺、了哥王和软条七蔷薇等植物，层盖度为55%，层高度在1.0～4.5m。层间植物有玉叶金花、野葛和盒子草等植物。草本层以五节芒为优势种，其他还包括乌毛蕨、狗脊蕨、白花苦灯笼、蕨、野菊、白花地胆草、南丹参、地菍、白舌紫菀、地耳草和攀倒甑等植物，层盖度45%，层高度在0.6～1.7m。

3.1.5 五节芒群丛 该群落样地位于采矿区一侧山坡下缘山脚撂荒地处，群落外貌成苍绿色，草层高1.3～1.7m，群落总盖度为82%，群落中零星散生灌木种类，如金樱子、算盘子、雀梅藤、山莓和山芝麻等少量植物。层间植物有菝葜和蘡奧两种。草本层以五节芒占绝对优势，伴生有少量藿香蓟、鼠尾黍、狗脊蕨、一点红和星宿菜等植物。

3.2 矿区土壤环境质量现状监测与评价

采用单因子污染指数法对土壤环境质量现状进行评价，其表达式为：

式中：Pi为污染物i的污染指数；Ci为污染物i的实测浓度；Si为污染物i的评价标准。Pi＜1表示受污染物i的影响未超标；Pi＞1表示污染物i的污染超标，Pi越大，受污染程度越重。

评价标准为《土壤环境质量标准》（GB15618－1995）中的Ⅱ级。

表1 土壤质量现状监测结果

从表1可见，排土场下游水田的Cu、Zn、Cd和Pb都符合Ⅱ级标准。

3.3 矿区植被恢复重建

王岩—百丈坑灰岩矿区是露天矿与井下矿同时开采的大型矿区，目前的生态环境较为恶劣，缺乏科学规划与合理安排，大量成矿、矿土、矿渣、废土等在露天无序堆放，造成较为严重的水土流失，缺乏必要的工程围护措施和绿化措施。因此，首先应对矿区进行科学、合理的规划安排，定点堆放矿物产品和废弃物，各堆放场尽可能搭建简易矿棚并建石砌矮墙以防矿物、废土流失，对废矿区和排土场等应采取相应的植被恢复措施。

3.3.1 废矿区植被恢复 针对废矿区地表裸露、水土流失严重的问题，应尽快开展相应的植被恢复措施。对于土壤较丰富的废矿场可采取种植速生乡土树种及灌、草结合的措施进行绿化，对于含石较多的废矿场则可辅助一定的工程措施如挖大穴、培客土、植大苗的方式进行绿化。可选择木荷、毛竹、山苍子、山乌桕、海桐花、拟赤杨等，草本可以选择五节芒、象草、类芦、宽叶雀稗等。

3.3.2 排土场植被恢复 排土场的特点是土层厚而不稳定，在暴雨季节易形成水土流失，土壤的酸性稍弱，适宜用多种速生性、深根性树种进行快速复绿。可选择的树种有火炬松、湿地松、木荷、樟树、红锥、泡桐、山乌桕、马褂木等；草本可以选择五节芒、象草、类芦、宽叶雀稗等；层间植物可选择金银花、胡颓子、葛藤等，造林方式采用乔、灌、草、藤结合，行间混交的方式造林。

4 结论与讨论

在线路调查的基础上，采用样方法对福建省大田县王岩—百丈坑灰岩矿区的现有植被类型进行了实地踏查，现有植被类型可以分为杉木—称星树—五节芒群丛、杉木—乌饭树—芒萁群丛、粉叶羊蹄甲灌丛、乌饭树＋紫珠—五节芒灌草丛、五节芒群落等5种。

采用单因子污染指数法对矿区排土场下游水田农作土0～20cm土层的土壤环境质量进行监测与评价，其Cu、Zn、Cd和Pb都符合Ⅱ级标准。

矿区废弃地环境恶劣，水土流失严重、土壤酸性强、重金属含量高、夏天地表温度极高等因素，严重制约着造林成功率。为提高造林成活率，保障快速成林，矿区造林应实行密植措施，建议乔木造林密度为1m×1m，栽草密度可更密，特别困难地段还可用丛植的方式造林；造林时多树种、多层次相结合，构建异龄－混交－复层林；造林时按品字形、鱼鳞状挖大穴或机械沿等高线环带状开沟，适当使用保水剂和下客土，植穴拌熟石灰、稻糠、松树皮或木屑等改土；采用大容器苗造林，造林后采取高强度抚育管理。

［1］徐升华，孔维健，刘跃平，等.石灰岩矿山植被复绿技术分析［J］.湖北农业科学，2011，50（22）：4636－4638

［2］温庆忠.废弃石灰岩矿山植被恢复方法探讨［J］.林业资源管理，2008（4）：108－111

［3］孟广涛，方向京，柴勇，等.矿区植被恢复措施对土壤养分及物种多样性的影响［J］.西北林学院学报，2011，26（3）：12－16

［4］梁红.矿区植被修复研究进展［J］.中凯农业工程学院学报，2009，22（4）：56－60

［5］赵敏慧，杨礼攀.基于现状植物群落特征的东大河磷矿区植被恢复研究［J］.玉溪师范学院学报，2007，23（8）：46－51

［6］丘英华，吴林芳，廖凌娟，等.广东大宝山矿区周边植被现状及矿区植被恢复重建［J］.广东林业科技，2010，26（5）：22－27