广西六锰矿区土壤理化特征研究及肥力评价

唐文杰 黄江波 徐文炘 覃朝科

（1中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 广西桂林 541004 2广西环境治理工程技术研究中心 广西桂林 541004 3环境工程与保护评价重点实验室 广西桂林 541004）

广西六锰矿区土壤理化特征研究及肥力评价

唐文杰1，2，3黄江波1，2，3徐文炘1，2，3覃朝科1，2，3

（1中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 广西桂林 541004 2广西环境治理工程技术研究中心 广西桂林 541004 3环境工程与保护评价重点实验室 广西桂林 541004）

本研究通过采集广西六个锰矿区尾矿区与恢复区的土壤，分析其理化特征，得出六锰矿区土壤的pH范围为4.52～7.21，显弱酸性；（EC）范围为13.37～289.00 ds.cm-1；TN含量在0.09～1.51g·kg-1之间，全氮含量较低；TP含量在0.29～1.46g·kg-1间；为0.35～33.60g·kg-1。C/N在0.70～14.78之间。TN含量、、电导率恢复区均比尾矿区高，总P大部分尾矿区高于恢复区。与对照样相比，尾矿区TN、有机质含量严重偏低，因此在锰矿区恢复过程中，应加强土壤的培肥工作。

土壤肥力；广西；锰矿区；矿区恢复

矿区的开采，尤其是露天矿开采，要剥离表土，清除植被，采矿后留下的通常是废石、尾矿渣，同时开采过程中设备的重压，导致矿区土壤往往是坚硬、板结，土壤养分与水分流失，极不利于植物的繁衍与矿区的恢复。土壤的物理结构不良，极端的pH值，重金属含量高，营养元素缺乏等是矿山废弃地影响植物定居的主要限制因子[1-2]。

因此研究矿山废弃地的土壤理化性质，并对土壤的肥力状况及植被重建恢复和重建工程的立地条件进行诊断分析[3,4]，进而提出相应的人工辅助改良措施，是十分必要的。本研究通过对广西全州、平乐、荔浦、八一、板苏、下雷等六个锰矿区土壤的理化性质，进行测定分析与评价，找出限制锰矿区植被生态修复的主要不利因子，为广西锰矿区废弃地进一步开展生态修复工作提供科学的依据和建议。

1 研究地区与研究方法

1.1 研究地区概况

广西全州、平乐、荔浦、八一、板苏、下雷等六锰矿区均开采于20世纪五六十年代，属亚热带季风气候，丘陵地貌，地带性植被以亚热带常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林为主。其中，八一锰矿曾是全国三大锰矿之一；下雷锰矿现为广西最大锰矿。平乐、荔浦、全州和板苏锰矿均属中型露天锰矿。以上六个锰矿区在开展废弃地均修复、复垦的工作。

1.2 采样与分析

2006年10月～2012年10月在广西6个锰矿区的废弃地及已恢复区进行土壤样品采集，采样区共计17个。采用梅花型布点法进行随机采样，每个样品由5～8个子样混合而成，采样深度0～25cm。样品采用聚乙烯塑料袋封装运回实验室，经自然风干备用。

2 结果与分析

广西六锰矿区土壤基本化学特征见表1。六锰矿区土壤各点的pH范围为4.52～7.21，平均值5.58，显弱酸性；电导率（EC）范围为 13.37～289.00ds.cm-1，平均值为 69.85ds.cm-1。TN含量在0.09～1.51g·kg-1之间，均值为0.56g·kg-1。全氮含量较低，除下雷锰矿恢复区与全州锰矿恢复区(＞0.8g·kg-1)，其它的均值低于Ⅲ级 (＜0.8g·kg-1)的较差指标。TP含量0.29～1.46g·kg-1，均值为0.57g·kg-1。六矿区的全磷平均值低于0.8～1.0g·kg-1值，植物的生长将会受到一定抑制。有机质含量为0.35～33.60g·kg-1，均值为7.85g·kg-1。除恢复区外，其余尾矿区土壤均低于土壤有机质含量的Ⅲ级(＜10g·kg-1)的指标，这可能与本矿区开采强度有关。C/N在0.70～14.78之间，平均值为7.35。说明矿区土壤营养状况较差。

表1 广西锰矿区土壤的基本理化特征(平均值±标准误差，n=3）

3 讨论

肥力低下,特别是氮和磷的缺乏是矿山土普遍存在的问题[5,6]。极端的pH和重金属含量高也是矿区生态恢复面临的普遍问题[7]。通过对六锰矿区恢复土壤理化性质分析，知六矿区土壤呈弱酸性至中性，平均值在(5.09～6.83)，pH值基本符合植物正常生长需求(pH∶4～9[2])。电导率是溶液中离子解离能力的一个重要指标，其与土壤肥力有一定正相关系性。一般来说，pH在4～9和EC在0～90ds·cm-1范围内植物可以正常生长。研究样地的电导率范围为(13.37～289.00ds·cm-1)，其中全州、板苏尾矿区很低，说明矿区土壤的可溶性离子含量很低，土壤非常贫瘠，生态环境十分脆弱。根据土壤肥力分级指标(NT/Y391-2000)，从均值上看，六锰矿尾矿区总氮含量在0.19g·kg-1至0.57g·kg-1间，均属于较差等级(＜0.8 g·kg-1)。恢复区含N量，有所提高，其中全州的恢复区总N含量(1.51g·kg-1)达到I级水平，这与其较长的恢复时间有一定关系。其中平乐恢复区由于种植桉树，未进行土壤培肥，土壤的含N量仍处于(0.38g·kg-1)较低值，植被生长受到一定抑制。从六个矿区总P来看，尾矿区显著比恢复区与对照区高，下雷尾矿区最高达到(1.45g·kg-1)，这可能与部分锰矿伴生P有关，但恢复区的总体还是很低，可能是矿区恢复的一个限定因子[8]。从六矿区来看，机质含量恢复区明显高于尾矿区，其中全州恢复区有机质高达33.6g· kg-1水平，恢复得较好，植被覆盖率较高；但其它尾矿坝有机质含量就相当低，均＜10g·kg-1已成为植物生长的限制因子。土壤碳氮比(C/N)也是土壤肥力状况的体现。我国的耕种土壤C/N在9～13之间,其中八一、板苏、下雷三尾矿区土壤C/N分别为0.70、3.27、2.27，均大大偏低，除全州与八一恢复区符合植物正常生长要求外，其它锰矿区样点均不在合适生长范围内。

全州、八一锰矿恢复区土壤基本化学性质基本符合植物生长的需求，而板苏、下雷、平乐、荔浦锰矿土壤理化性质不均，肥力因子相对较低，在这方面仍需较大的改良。更应注意的是尾矿区的有机质或总氮含量严重不足。因此土壤肥力的提高仍是矿区废弃地修复面临的主要问题之一。有研究[9]表明，养分缺乏是制约植物进入矿区废弃地的重要因子。向土壤系统中供应稳定而足够地养分，是在矿业废弃地上成功恢复植被的重要措施。因此，改良土壤基质任务相当艰巨，但是在施加有机肥时，应对有机肥重金属含量进行检测及处理，避免重金属含量超标加重矿区的污染。根据每一矿区的土壤理化特点进行对应措施的改良，将会更有针对性，对于恢复的成本也可降低，同时也可以避免不必要肥料施加，节约资源。如矿区尾矿区含P高，可适当减少P施加，增加N肥投入，使恢复效率更加高。

[1]束文圣,叶志鸿,张志权,等.华南铅锌尾矿生态恢复的理论与实践[J].生态学报,2003,23(8)∶1629-1639.

[2]Shu WS, Ye Z H, Zhang Z Q et al. Natural Colonization of Plants onFive Lead/ZincMine Tailings in Southern China[J]. Restoration Ecology ,2005,13(1)∶49- 60.

[3]谢荣秀,田大伦,方晰.湘潭锰矿废弃地土壤重金属污染及其评价[J].中南林学院学报,2005,25(20)∶38-41.

[4]方晰,田大伦,谢荣秀.湘潭锰矿矿渣废弃地植被修复前的土壤诊断[J].生态学报,2006,26(5)∶1494-1501.

[5]何蓉,蒋宏.昆明市野鸭湖景区的土壤特性研究[J].西部林业科学,2006,35(3)∶57-61.

[6]Li R S,Daniels W L. Nitrogen accumulation and from over time inyoungmine soils[J]. Environ. Qual ,1994 ,23 ∶166- 172.

[7]Chen H , Zheng C ,Zhu Y. Phosphorus ∶ A limiting factor for restorationof soil fertility in a newly reclaimed coal mined site in Xuzhou ,China[J]. Land Degradation &Development , 1998 , 9∶115- 121.

[8]张志权,束文圣,廖文波,等.豆科植物与矿业废弃地植被恢复[J].生态学杂志,2002,21(2)∶47-52.

[9]李永庚,蒋高明.矿山废弃地生态重建研究进展[J].生态学报, 2004,24(1)∶95-100.

“广西特聘专家”专项经费资助；广西自然资金项目（桂科自0728226）。

唐文杰(1980-)，男，汉族，广西壮族自治区桂林市人，硕士，工程师，中色有色桂林矿产地质研究院有限公司工作，主要从事矿山生态修复、治理及评价工作。