潞安集团煤矸石山植被恢复植物多样性研究

李楠，郭晋平，米文精，张晋英，樊兰英

（1.山西农业大学 林学院，山西 太谷030801；2.山西省林业科学研究院，山西 太原030012）

生物多样性是人类赖以生存的生命支持系统，对维护基本环境平衡和生态稳定具有重要意义［1］。植物作为生物系统的一个重要组成部分，有直接、间接及潜在的多方面使用价值，其多样性研究备受关注。相关研究大多是关于自然生态系统的研究，生物多样性在矿山生态恢复计划、项目实施和评估过程中具有重要作用［2］。煤矸石主要由页岩和泥岩组成，易于风化，与普通土壤相比，其质地、孔隙、水分、养分、p H值、盐分、表层温度等方面还有许多差异，肥力较低，往往出现植被后期生长不良、群落退化等问题，直接影响植物正常生长。植物栽培时，应选择耐干旱贫瘠、抗污染、抗性强的乡土植物种和历经多年驯化适应的栽培植物种，借助植被的覆盖、固土作用及合理更新，获得良好的防护生态、社会和经济效益［3～5］。

多次采集山西潞安集团四大矿区煤矸石山的植物，对其多样性做了初步研究。利于全面认识煤矸石山的植被性质和特征，为矿区生物多样性的研究和矿区植被恢复的实际操作提供理论依据。

1 研究区域概况

潞安矿区位于山西省东南部的沁水煤田东部边缘中段，地跨长治、襄垣、屯留、潞城和长子等市县。南北长约67 k m，东西宽约20 k m，总面积约1182.5 k m2。矿区分南、北区，北区包括现有生产矿井及近期规划区，南区为长治矿区。

潞安集团现有石圪节、五阳、王庄、漳村和常村5个生产矿及许多整合矿。生产矿区的井田、生产、生活区跨长治、襄垣、屯留和潞城等市县的接壤地带，占地面积约400 k m2，中心部位地理坐标为东经113°，北纬36°26′，矿区总部位于襄垣县候堡镇，距长治市30 k m，交通便利。

2 研究方法

通过资料查询、实地考查、走访，统计、分析矸石山植物，然后实地调查、取样和实验，最后进行总的室内分析。据各矿区自身情况选择样地，设置样方，草本面积为1 m×1 m，灌木面积为2 m×2 m。

3 结果与分析

3.1 常村煤矸石山植物多样性

参照采集的植物标本及调查的相关数据，并参考相关植物文献，将常村煤矸石山植被恢复的植物按照科属划分。经鉴定，本区共有植物22种，属11科，21属，如表1所示。

在本区11个科中，含5种以下的科有10个，其中，单种科6个；优势科（含5种及以上）有1个，为菊科。这个科所占的种数占该区植物总数的一半以上（表2）。在本区植物的21个属中，全部为含5种以下的属。其中含1种的属19个，含2～4种的2个。可见，该区的单种科和单种属占优势。

3.2 王庄煤矸石山植物多样性

将王庄西煤矸石山植被恢复的植物按照科属划分，结果如表3。鉴定结果显示，本区共有植物18种，属10科，18属。由表4可见，在本区10个科中，全部为含5种以下的科。其中，单种科6个。本区植物的18个属，全部为单种属。可见，该区的单种科和单种属占优势。

表1 常村煤矸石山植物名录Table 1 The plant list of Chang Cungangue

表2 常村煤矸石山植物科／种的分析Table 2 The plant families／species analysis according to kinds of Chang Cungangue

表3 王庄煤矸石山植物名录Table 3 The plant list of Wang Zhuang gangue

表4 王庄煤矸石山植物科／种的分析Table 4 The plant families／species analysis according tokinds of Wang Zhuang gangue

3.3 五阳煤矸石山植物多样性

经鉴定，将五阳煤矸石山植被恢复的植物按照科属划分，结果如表5。结果显示，本区共有植物15种，属7科，13属。由表6可见，在本区7个科中，含5种以下的科有6个，其中，单种科5个；优势科（含5种及以上）有1个，为菊科。在本区植物的13个属中，全部为含5种以下的属。其中含1种的属12个，含2～4种的1个。可见，该区的单种科和单种属占优势。

表5 五阳煤矸石山植物名录Table 5 The plant list of Wu Yang gangue

表6 五阳煤矸石山植物科／种的分析Table 6 The plant families／species analysis according to kinds of Wu Yang gangue

3.4 漳村煤矸石山植物多样性

经鉴定，将漳村煤矸石山植被恢复的植物按照科属划分，结果如表7。结果显示，本区共有植物9种，属5科，9属。在本区5个科中，全部为含5种以下的科。其中，单种科3个。在本区植物的9个属中，全部为单种属。由表8可见，该区的单种科和单种属占优势。

表7 漳村煤矸石山植物名录Table 7 The plant list of Zhang Cun gangue

表8 漳村煤矸石山植物科／种的分析Table 8 The plant families／species analysis according to kinds of Zhang Cun gangue

3.5 煤矸石山植物多样性分析

四大矿区中多为菊科和豆科植物。菊科植物多为直立或匍匐草本，或禾质藤本或灌木，稀为乔木。豆科植物主要为木本或草本。

本区植物物种统计结果显示，多数为草本植物，少数为藤本或灌木，稀为乔木。草本植物在煤矸石山的植被恢复中起着重要的作用，主要利用其快速生长的特性，快速覆盖治理区裸露的坡面，固土涵水，为木本植物的后续萌发和生长提供土壤基础。草本植物前期生长快，易成活，能在短期内覆盖坡面，起到坡面防护的效果，且枯枝落叶可为灌木生长提供营养。作为植物群落构建的先锋物种，其快速的生长能降解边坡土壤毒性，促进其活性化，更利于植物生长，为当地物种的入侵创造有利条件，逐步实现群落的自然演替，最终达到稳定状态［6，7］。

种植固氮植物是经济效益与生态效益俱佳的土壤基质改良方法。固氮植物可是豆科的，也可是非豆科的，主要包括与根瘤菌共生的植物：刺槐属、合欢属、紫穗槐属、锦鸡儿属、胡枝子属、大豆属、豌豆属、菜豆属、苜蓿属等。先锋植物对工业废弃地恶劣生境具较强的忍耐能力。为改善生态环境、恢复植被，应种植耐性强的先锋草类，如假俭草、苇状羊茅、芒草、弯叶画眉草、狗牙根等，使裸地迅速被植物所覆盖，形成草丛群落，土壤逐渐得以改良。草本植物群落发展到一定阶段，特别是土壤的改良程度能够适宜灌木生长时，应及时引进先锋灌木如紫穗槐、胡枝子等一些阳性、喜光灌木，使群落向草—灌群落转化，并逐渐加大灌木数量，促进灌丛群落的出现。

3.6 煤矸石山植被种类选择原则

煤矸石山废弃地立地条件差、高温、高地热、环境污染严重，对植被的选择要根据当地的地理位置、气候条件、土壤类型，及原有自然植被状况等因素，选择适宜树种［8］。选择优良植物种，是提高煤矸石山废弃地植物复垦质量的关键，植物种类选择要遵循的原则有：①选择生长快、适应性强、抗逆性好、成活率高的植物。②优先选择具有改良土壤能力的固氮植物。③尽量选择当地优良的乡土植物和先锋植物，植物种的生物、生态类型要相容，有助于乔、灌、草的结合，也可引进外来速生植物。④主要包括抗旱、耐湿、抗污染、抗风沙、耐瘠薄、抗病虫害及有较高的经济价值。适应当地气候条件、土壤条件，那些在工业废弃地上自然定居的植物，能适应废弃地上的极端条件，应作为优先考虑的植物。⑤应考虑植物的景观效果。在满足功能要求的基础上，尽量选择具有较高景观价值的物种，形成与周围环境协调一致的景观效果［9］。

4 结论

潞安集团四大矿区煤矸石山植被作为研究对象，采用定点观测、实地试验等方法，对该地植物多样性进行研究，探究煤矸石对该地植物多样性的影响。统计结果显示，该区的单种科和单种属占优势。

综观本区植物物种，多数为草本植物，少数为藤本或灌木，稀为乔木。据各矿区自身情况，先对当地的植被情况与气候等做详细调查，要因矿制宜、融合当地生态、人文环境等科学灵活的进行植被保护和生态恢复。不同矿区，除自然条件的地域性差异性外，社会制度、经济情况、生产技术条件与矿区开发的历史及土地利用结构等不尽相同，所以，生态恢复要从实际出发，制定合理的规划目标和措施指标［10］。

针对本区矸石山的研究，较多采用草本植物，对灌木、藤本植物的应用较少，植物群落缺乏多样性，难以形成稳定的植物群落。建议日后应根据当地实际情况种植适合当地立地条件的物种，并注意乔、灌、草等多种物种在垂直结构、水平结构和时间结构上的合理搭配，改变目前现状，构建物种丰富、稳定的植物群落。

［1］郭焕成，刘军萍，王云才.观光农业发展研究［J］.经济地理，2000，20（2）：119－124.

［2］任海，彭少麟.恢复生态学导论［M］.北京：科学出版社，2001：36－42.

［3］黄铭洪，骆永明.矿区土地修复与生态恢复［J］.土壤学报，2003，40（2）：161－169.

［4］吴少儒，许文年，王路根，等.喷射护坡绿化技术的物种选择［J］.中国水土保持，2006，28（6）：41－43.

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［6］李少丽，许文年，丰瞻，等.边坡生态修复中植物群落类型设计方法研究［J］.中国水土保持，2007，27（12）：53－57.

［7］赵永红.矸石山造林技术探讨［M］.北京：中国林业出版社，1995：149－151.

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［10］王霖琳，胡振琪，赵艳玲，等.中国煤矿区生态恢复规划的方法与实例［J］.金属矿山，2007，23（5）：17－19.