紫金山金铜矿废弃地植被修复及其效果评价

黄福才

(紫金矿业集团股份有限公司，福建 上杭 364200)

紫金山金铜矿废弃地植被修复及其效果评价

黄福才

(紫金矿业集团股份有限公司，福建 上杭 364200)

采用样地调查法，对紫金山金铜矿废弃地2003年以来进行的植被生态恢复情况进行调查，分析紫金山矿山开采前后植被恢复覆盖度和物种多样性；结合测定恢复地重金属污染情况，综合评价紫金山矿区废弃地生态恢复效果。结果表明：紫金山金铜矿矿区生态植被群落恢复中，乔木层覆盖度和物种多样性均较少；灌木层恢复较好，物种已达到12种；草本层覆盖度和物种多样性都呈上升趋势；土壤重金属污染程度明显降低，生态恢复效果较为显著。

矿山废弃地；植被恢复；效果评价

矿产资源开发，尤其是金属矿产资源开发活动如开矿、选矿、冶炼的过程中,矿石中的大量重金属元素会伴随着废石、尾砂、矿尘、废水、废气等直接进入矿区及其周边地区的土壤中,造成严重的土壤重金属污染,成为矿区环境污染的主要来源。目前，矿山废弃地植被恢复已有相关研究，姜宏汝等[1]、廖彬森[2]、林夏馨[3]利用类芦对不同类型的矿山废弃地进行植被恢复，均取得了较好的效果；Harris等[4]认为，在废弃地植被恢复中种植豆科植物有重要作用；简曙光等[5]研究表明，“长喙田菁-多花黑麦草”植被系列能改善酸化铅锌尾矿的理化性状，是一个成功的铅锌矿尾矿废弃地复垦的先锋植物。王友保[6]、郭道宇等[7]对矿山废弃地植被的演替进行了相关研究；杨修[8]、马建军等[9]对铜矿、露天煤矿生态修复进行了相关研究。国内对矿区植被恢复的研究处于起步发展阶段，加强矿区土壤重属污染的修复技术的研究，对于区域生态环境质量的提高具有重要的现实意义，尤其是对价格低廉、环境扰动少、不会造成二次污染的新型环境污染治理技术-植物修复技术的研究，意义更为重大，并已成为当今世界环境修复和工程技术的前沿领域和热点问题。

近几年来，紫金矿山高度重视环境保护，秉承“要金山银山，更要绿水青山”的环保理念，遵循“稳定一块、恢复一块”的原则，有计划、分步骤地做好使用林地恢复治理工作。矿山从2003年开始，逐年制定矿区植被恢复规划并按方案实施。截止2013年11月，共投入资金8673.06万元，用于植被恢复与环境美化，绿化面积达815.45 hm2。为评价矿山生态恢复效果，本文对矿区内的植被恢复情况进行调查，评价紫金山矿区废弃地的生态恢复效果，为同类矿山开发的生态恢复提供参考。

1 调查方法

1.1 样地设置

矿区在生态恢复与保护过程中，采取“分层治水、截短边坡、土壤改良、植物选择”的工程措施与生物措施并举的快速植被恢复技术，在裸坡面治理方面采取了分级削坡和修筑马道削坡的措施。在选种设计时选择具有较强的抗旱、抗风、抗寒、抗贫瘠、少病虫害等抗逆性能强，具有根系发达、固坡能力强的植物作为恢复优选物种。为了全面掌握紫金矿区植被恢复的现状，在综合考虑区域植被分布特点情况下，于2012年12月20—31日在调查区域内样地设置遵循了全面性、代表性、典型性的原则，综合考虑矿区生态恢复时间、类型和周围自然植被类型，共设置17个样地(表1)。其中对矿区生态恢复的植被类型马尾松林、香樟林、多花木蓝灌丛和山毛豆灌丛，按照不同年限生态恢复的林分设置12个样地。以区域自然植被马尾松林、马尾松混交林和毛竹林等，设置了5个对照样地。

1.2 植被调查

1.2.1 森林群落调查[10-16]每种植被类型各设置20 m×20 m的样地，将其分割成4个10 m×10 m的小样地，作为乔木层的调查样地，记录样地内出现的全部乔木树种，测量所有DBH≥2 cm的植株胸径、高度和冠幅，记录其存活状态。在样地沿对角线方向设置3个5 m×5 m的小样方(对角和中心各1个)，作为灌木层的调查样方，记录样方内出现的全部灌木种类，对其中的全部灌木分种计数，测量高度，并记录其盖度。在每个5 m×5 m的小样方中心位置各设置1个1 m×1 m的小样方，作为草本层的调查样方，记录样方内出现的全部草本种类，测量和记录每种草本植物的多度、高度和盖度。

1.2.2 植物多样性计算 物种丰富度(S)、Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Simpson指数等指标计算参见马克平等[10]的研究方法。

1.3 土壤污染调查

采用内服梅罗指数法评价土壤污染指数。单因子指数：通过单因子评价，可以确定主要的重金属污染物及其危害程度。一般以污染指数来表示，以重金属含量实测值与评价标准相比除去量纲来计算污染指数：Pi=Ci/Si，式中：Pi为i重金属元素的污染指数；Ci为重金属含量实测值；Si为土壤环境质量标准值(国家三级标准和福建省二级标准)，见表2、表3。

表1 紫金山金铜矿废弃地植被恢复调查地点

表1(续)

2 结果与分析

紫金山矿区生态恢复植物种类共有47科96属104种，其中蕨类植物共有8科9属10种，裸子植物共有1科1属1种，被子植物共有38科86属93种(表4)。根据《紫金山金铜矿联合开发项目环境影响报告书》(2007年)的资料，区域自然植被植物共有101科236属399种。由表4可知，生态恢复植被与区域自然植被相比较，植物种类明显偏少。调查中发现在生态恢复样地中除了人工种植的植物外，还分布了许多本地乡土植物，如山鸡椒(Litseacubeba)、盐肤木(Rhuschinensis)、胡枝子(Lespedezabicolor)、香花崖豆藤(Millettiadielsiana)、毛果算盘子(Glochidioneriocarpum)、五节芒(Miscanthusfloridulus)、海金沙(Lygodiumjaponicum)、地念(Melastomadodecandrum)、金合欢(Acaciafarnesiana)、桃金娘(Rhodomyrtustomentosa)、毛果算盘子(Glochidioneriocarpum)、糯米团(Gonostegiahirta)等，这些物种都是由周围自然植被中的植物在生态恢复过程中逐步扩散到生态恢复地，说明生态恢复效果较好。

表2 土壤环境质量标准

表3 土壤污染指数评价

为了更好地分析紫金山金铜矿矿区生态恢复效果，现将恢复比较好的植物群落，采用不同年限恢复的森林与区域自然原生森林进行物种多样性比较分析，分别从乔木层、灌木层和草本层3个层次进行比较分析。

表4 紫金山金铜矿矿区生态恢复与区域自然植被植物比较

2.1 乔木层物种多样性分析

调查结果表明(表5、图1)：生态恢复的马尾松林乔木层树种均较少，除燕子硐恢复边坡的马尾松针叶林外，生态恢复森林的物种丰富度(S)、Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Simpson指数均比区域原生森林低，这主要是由于矿区在进行生态恢复时，采用的主要树种为马尾松和巨尾桉，种植密度过大，马尾松按1株·m-2进行种植，成林后郁闭很大，其它乔木树种很难生长。

表5 生态恢复植被与区域自然植被乔木层生物多样性指数比较

*：表中S、S-W、P、Si分别为物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Simpson指数。下同。

图1 紫金山矿区生态恢复森林乔木层物种多样性

2.2 灌木层物种多样性分析

从图2可以看出，随着生态恢复时间的增加，马尾松针叶林的灌木种类也在逐渐增加，物种丰富度、Shannon-wiener指数、Pielou指数、Simpson指数也在不断增加。2003年在老新华都工程公司生态恢复的马尾松林，灌木种类已达到12种，物种丰富度、Shannon-wiener指数、Pielou指数、Simpson指数已经与区域自然原生的马尾松林差不多；而2005年以后恢复的马尾松林灌木层物种丰富度、Shannon-wiener指数、Pielou指数、Simpson指数均比区域自然原生森林低(表6)。表明随着生态恢复时间的增加，物种多样性也在不断增加，生态恢复的效果也在逐步增强。

图2 紫金山矿区生态恢复森林灌木层物种多样性

项目样地名称恢复时间/年植被类型SS-WPSi生态恢复植被老新华都工程公司2003马尾松针叶林122.360.950.89供销处门口2004马尾松针叶林122.320.930.88一天门燕子硐2005马尾松针叶林81.940.930.84东南矿段B块2006马尾松针叶林91.920.870.82铜一厂选矿车间边坡2007马尾松针叶林61.680.940.80金二厂2号坝外边坡2008马尾松针叶林81.880.900.83自然植被[17]铜采大楼住A块道路自然对照马尾松针叶林122.110.850.83大岽背1号库旁自然对照马尾松栲树针阔混交林162.650.960.92湖洋坑自然对照毛竹林282.890.870.90乐善亭区域边坡自然对照马尾松针叶林142.430.920.89

2.3 草本层物种多样性分析

表7表明，生态恢复的马尾松林林下草本层种类较为丰富，比区域自然原生的马尾松林草本层的物种丰富度、Shannon-wiener指数、Pielou指数和Simpson指数要高。这主要是由于自然原生的马尾松林草本层优势种较为明显，主要为芒萁，盖度较大，有的马尾松林芒萁的盖度甚至达到了90%以上，导致其草本层种类较少。从图3可以看出，随着生态恢复时间的增加，马尾松林的草本层种类先增加后减少；这可能是在生态恢复的前期马尾松的郁闭度较小，有利于草本生长，随着生态恢复时间的增加，马尾松郁闭度不断增加，不利于草本生长。

表7 生态恢复植被与区域自然植被草本层生物多样性指数比较

图3 紫金山矿区生态恢复森林草本层物种多样性

2.4 土壤污染指数评价

由表8可知，单因子中只有As含量达到中度以上污染，其它因子都无污染或少量区域的污染状况接近轻度污染的警戒值。且底层的污染程度一般高于表层，说明该区域污染主要来自覆土过程中使用的渣土。从综合因子上看，污染程度明显降低，其中4块样地污染程度由中度降低为轻度或非污染水平。

表8 矿区内植被恢复及未受破坏林地土壤污染指数

表8(续)

3 小结

紫金山金铜矿矿区生态植被群落恢复中，乔木层覆盖度和物种多样性均较少，但马尾松在此生长比其他乔木树种好；灌木层恢复覆盖度和物种多样性与区域自然原生的马尾松林差别不大，已达到了12种；草本层覆盖度和物种多样性都呈上升趋势，且芒萁生长最好，盖度甚至达到了90%以上；通过生态植被恢复，其污染程度明显降低，样地污染程度由中度降低为轻度或非污染水平。生态恢复效果较为显著。

[1]姜宏汝，黄晓凌.福建省矿山生态环境现状与恢复治理研究[J].资源与产业，2008，10(6)：80-82.

[2]廖彬森.龙岩市市区一重山特殊地类快速绿化技术的探讨[J].防护林科技，2006(3)：113-115.

[3]林夏馨.类芦绿化煤矸石山的效果分析[J].林业勘察设计，2004(1)：108-111.

[4]Harris.J.A.Land Restoration and Reclamation：Principles and Practice[M].Singapore：Longman，1996.

[5]简曙光，杨中艺，简伟军.多花黑麦草在酸化铅锌尾矿上的定植和生长[J].应用生态学报，2004，15(2)：255-260.

[6]王友保，刘登义，张莉，等.铜官山铜尾矿库植被及土壤酶活性研究[J].应用生态学报，2003，14(5)：757-760.

[7]郭逍宇，张金屯，宫辉力，等.安太堡矿区复垦地植被恢复过程多样性变化[J].生态学报，2005，25(4)：763-770.

[8]杨修，高林.德兴铜矿矿山废弃地植被恢复与重建研究[J].生态学报，2001，21(11)：1932-1940.

[9]马建军.黄土高原丘陵沟壑区露天煤矿生态修复及其生态效应研究[D].呼和浩特：内蒙古农业大学，2007.

[10]马克平，黄建辉，于顺利，等.北京东灵山地区植物群落多样性的研究Ⅱ丰富度、均匀度和物种多样性指数[J].生态学报，1995，15(3)：268-277.

[11]喻理飞，朱守谦，叶镜中，等.人为干扰与喀斯特森林群落退化及评价研究[J].应用生态学报，2002(5)：529-532.

[12]张桂莲，张金屯，郭逍宇.运用模糊排序研究露天矿区人工植被土壤主要化学成分的变化[J].北京林业大学学报，2004，26(6)：30-36.

[13]刘海龙.采矿废弃地的生态恢复与可持续景观设计[J].生态学报，2004，24(2)：232-329.

[14]李一为.京西矿业废弃地生境特征及植被演替研究[D].北京：北京林业大学，2007.

[15]樊金拴.中国北方煤矸石堆积地生态环境特征与植被建设研究[D].北京：北京林业大学，2006.

[16]宋书巧.矿山开发的环境响应与资源环境一体化研究[D].广州：中山大学，2004.

[17]紫金山金铜矿联合开发项目环境影响报告书[M].上杭，2007.

Studies on Revegetation and Restoration Effects of Gold and Copper Wasteland in Zijin Mountain

HUANG Fu-cai

(ZijinMiningGroupCompany，Shanghang364200，Fujian，China)

Survey ecology restoration of gold and copper Wasteland in Zijin Mountain since 2003，using the method of sample investigation，Analysis of vegetation coverage and species diversity before and after mining；combined with the determination of heavy metal pollution, comprehensive evaluation of the Zijin Mountain Mine Spoils ecological restoration effect.The results show that the purple mountain gold mine in the mining area ecological vegetation recovery，tree layer coverage and species diversity are less；the shrub layer recovery，species has reached 12；herb layer coverage and species diversity are on the rise，significantly decreased soil heavy metal pollution degree and the ecological restoration effect is significant.

abandoned land of mine；vegetation restoration；effect evaluation

2014-12-31；

2015-03-27

黄福才(1966—)，男，福建上杭人，紫金矿业集团股份有限公司高级工程师，从事矿区植被恢复、生态治理等研究工作。E-mail：hfc1002@sina.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.03.016

S792.18；S718.54

A

1002-7351(2015)03-0074-07