赣南废弃稀土矿区植被恢复模式试验

宋祥兰，王兰英，邝先松，刘作梅，胡小康，李小青，刘晓红，丁 菲，郭圣茂

（1.赣州市林业科学研究所，江西 赣州 341000；2.江西农业大学，江西 南昌 330045）

赣南废弃稀土矿区植被恢复模式试验

宋祥兰1，王兰英1，邝先松1，刘作梅1，胡小康1，李小青1，刘晓红1，丁 菲2，郭圣茂2

（1.赣州市林业科学研究所，江西 赣州 341000；2.江西农业大学，江西 南昌 330045）

为了提高赣南废弃稀土矿区植被恢复效果，改善废弃稀土矿区的生态环境，选用5种不同植被恢复模式进行3年的试验。通过分析其成活率或保存率、郁闭度、地表植被覆盖度、土壤改善情况，研究各模式对赣南废弃稀土矿区植被恢复的影响，从而筛选出最佳植被恢复模式。结果表明：乔灌草配置模式（A5）：构树+胡枝子+香根草最适宜该矿区植被恢复。为赣南废弃稀土矿区植被恢复提供理论依据，加快促进赣南苏区振兴发展生态建设，为赣南等南方矿区环境治理提供科技支撑。

植被恢复模式；废弃稀土矿区；赣南

赣南素有“稀土王国”之称，拥有全国30%以上离子型稀土资源，是中国第二大稀土矿资源集中地[1-2]。稀土矿点在赣南各个县（市、区）均有分布，从70年代开采至今，稀土矿业为赣南的经济发展做出了较大贡献[3]。同时，由于稀土开采工艺较为简单，不管是池浸式、堆浸式还是原地浸矿式工艺均严重破坏了矿区生态环境及水土保持功能，使矿区生态系统退化，造成矿区土壤沙化，植被难以恢复，水土流失十分严重。水土流失不仅造成土壤资源的极大破坏，也给农业持续发展带来很大的困难，而且造成了很大的经济损失。据统计，赣南因稀土矿开采到目前为止约有1.5亿m3尾砂废土未得到妥善处理，有10万hm2土地的地表植被遭到破坏[4-8]。近年来，赣南当地政府高度重视废弃稀土矿山综合治理工作，按照“谁投入、谁开发，谁治理、谁受益”的原则，鼓励企业、单位和个人开发治理稀土尾砂[9]。

植被是陆地生态系统的重要组成部分，是生态系统中物质循环与能量流动的中枢。植被恢复是退化生态系统恢复和重建的首要工作，几乎所有的自然生态系统恢复，总是以植被恢复为前提。废弃稀土矿区生态系统的恢复植被恢复是关键。植被恢复主要以乡土植物为主，乔、灌、草合理搭配，尽可能与周边原生植被相谐，所以必须选择适宜的先锋植物和优化造林措施，以达到固土护坡的效果[10-14]。

本文通过在江西省南康市坪市乡废弃稀土矿区，分不同植物配置模式进行3a的植被恢复试验研究，总结分析其恢复效果，为赣南废弃稀土矿区植被恢复提供理论依据。

1 试验地概况

试验地设在南康市北部的坪市乡，位于江西省赣州市西部，赣江源章江流域的中下游。坪市乡地处北纬 26°7′35″，东经 114°33′28″，属中亚热带季风湿润气候区，四季分明，雨量充沛，光照充足，热量丰富，无霜期长等特点，年平均气温18.4℃，年均日照时数1 856.6 h，无霜期273 d，年降雨量1 500 mm左右，多集中在4～5月间。地形属丘陵山地，土壤以红壤为主，海拔为250～500 m。

试验区总面积20 hm2，原为马尾松低产林，混生有木荷、山苍子、桃金娘、杜鹃等植物，主要地被植物为铁芒箕、丝茅等。其土壤为花岗岩风化形成的红壤，但因80年代池浸开采离子型稀土矿成为废弃残矿区，使得土壤沙化，保水性能极差，导致寸草不生。

2 材料与方法

2.1 试验材料

由于废弃稀土矿区土壤条件差，所以要选用抗逆性较强的乡土植物。本试验采用以赣南乡土先锋树种构树为主，配置油茶、刺槐、胡枝子、百喜草、香根草为试验地稀土矿区植被恢复造林材料。

2.2 试验方法

2.2.1 试验设计

本试验分5种植被恢复模式为5个处理A1、A2、A3、A4、A5，各模式4次重复（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），每次重复1 hm2，其具体配置模式为：（1）纯林模式（A1）：构树纯林；（2）落叶与常绿混交模式（A2）：构树+油茶，采用行间混交方式；（3）落叶、常绿、草本配置模式（A3）：构树+油茶+百喜草；（4）乔木草本配置模式（A4）：构树+刺槐+百喜草；（5）乔灌草配置模式（A5）：构树+胡枝子+香根草。

2.2.2 土地平整

废弃稀土矿区因采矿植被破坏，造成水土流失严重，产生很多沟蚀，为了便于造林植被恢复，要采取必要的工程措施进行土地平整。在尾沙坝坑尾、汇流口砌拦截坝，沟蚀较深处用挖机填平，根据地势情况修成反坡平台和水平条带。

2.2.3 造林栽植

为了尽快达到郁闭覆盖，采取密植造林，在反坡平台和水平条带上，乔木类以每亩220株，按株行距为1.5 m×2.0 m挖穴，穴规格为50 cm×50 cm×40 cm，下垫客土1担后,每穴施有机肥1 kg，与土混合拌匀，再填客土1担，填土至略高于地表5 cm；灌木类及香根草在乔木类的空隙处按0.5 m×1.0 m挖穴25 cm×25 cm×20 cm，客土下垫上覆各0.5担，施有机肥0.5 kg，每亩1 000株；百喜草在乔木类的空隙处按0.5 m的行距挖深10 cm×宽10 cm条沟，撒入适量有机肥后，垫客土5 cm，0.5 kg草种拌4 kg钙镁磷和0.5 kg复合肥均匀撒播条沟处，再覆土2 cm，每亩播种0.5 kg。造林苗木均为裸根苗，选择阴雨天栽种。

2.2.4 抚育管理

造林后，幼林阶段主要是采取措施保水，废弃稀土矿区土质含沙量高，第1年5～6月对栽植株用铁芒箕覆盖，利于过伏保活。第2～3年，每年4～5月在迎水面树冠边缘垂直投影处挖沟，沟宽15 cm、深20 cm，肥料与林下黄土拌匀后施于肥穴沟，造林第2年每穴施有机肥0.5 kg，第3年每穴各施有机肥1 kg。草本在距蔸15 cm处挖10 cm深施肥沟，有机肥与林下黄土拌匀适量撒施。

2.2.5 试验调查

在5种植被恢复模式的4个处理中，各随机抽取20 m×20 m的样地进行调查。从2011～2013年连续3 a的11月对成活率（保存率）、郁闭度、地表植被覆盖度情况进行了观测,并对栽植前后土壤养分进行测定。利用Excel统计软件进行数据处理分析。

3 结果与分析

观测5种植被恢复模式连续3 a成活、生长情况，对其4次重复成活率或保存率、郁闭度、地表植被覆盖度进行调查，各平均值结果列表1。

表1 5种植被恢复模式连续3 a平均成活率（保存率）、郁闭度、地表植被覆盖度Table 1 Average survival rate (saving rate) for consecutive three years, canopy density, surface vegetation coverage survey with five kinds of vegetation restoration modes

3.1 成活率或保存率

由表1可知：不同植被恢复模式中植被成活率或保存率有一定的差异，其2011年成活率为65.25～90.13%；2012年保存率为63.44～87.08%；2013年保存率为61.63～85.54%。用簇状柱形图分析不同植被恢复模式对植被成活率或保存率的影响，结果见图1。从图1显示：最终保存率最好的是A5为85.54%，最差的是A1为61.63%，其依次是A5＞A4＞A3＞A2＞A1。说明A5（乔灌草配置模式：构树+胡枝子+香根草）适宜该矿区植被恢复。

图1 不同植被恢复模式各年度成活率（保存率）对比Fig.1 Survival rate (saving rate) comparisons with different vegetation restoration modes for three years

3.2 郁闭度

从表1可知：对5种植被恢复模式3 a平均郁闭度调查数据进行折线图分析，结果见图2。由图2表明：2011～2013年5种植被恢复模式郁闭度均呈增长现象，其中A3、A4、A5郁闭度增速平稳，A1、A2在2013年郁闭度增速比2012年快但均比A3、A4、A5增速慢。经过3 a的栽培5种植被恢复模式郁闭度达到0.52～0.78，其依次是A5＞A4＞A3＞A1＞A2，最高为A5。说明A5（乔灌草配置模式：构树+胡枝子+香根草）在该矿区长势适宜。

图2 不同植被恢复模式各年度郁闭度对比Fig.2 Canopy density comparison of different vegetation restoration mode in three years

3.3 地表植被覆盖度

由表1可知：观测5种植被恢复模式3 a平均地表植被覆盖度，2011年为12.75～31.25%，2012年为28.65～68.83%，2013年为58.54～92.47%，对其进行柱形图分析，结果见图3。由图3所示：每种植被恢复模式均呈递增趋势，到第3年其依次为A5＞A4＞A3＞A1＞A2，A5最好为92.47%，A2最差为58.54%。说明A5（乔灌草配置模式：构树+胡枝子+香根草）在该矿区长势较好，起到了植被恢复作用。

图3 不同植被恢复模式各年度地表植被覆盖度对比Fig.3 Surface vegetation coverage comparisons with different vegetation restoration modes for three years

3.4 土壤改善情况

对试验区5种植被恢复模式中植被恢复前后土壤及未采取人工植被恢复对照土壤前后的pH值、有机质、全氮、全磷、全钾进行分析检测，结果列表2。恢复后土壤改变情况列表3。

表2 5种植被恢复模式及对照中植被恢复前后土壤情况Table 2 Soil situations before and after vegetation restoration with 5 kinds of vegetation restoration modes

表3 5种植被恢复模式及对照中植被恢复后土壤变化情况Table 3 Soil change situations after vegetation restoration with 5 kinds of vegetation restoration modes

从表2、表3可知：试验区植被恢复后，5种植被恢复模式及对照土壤酸碱度和养分均得到提高，其pH值、有机质、全氮、全磷、全钾分别平 均 提 高15.79%、91.07%、84.96%、82.67%、4.89%，且5种模式中土壤变化均比对照大，说明恢复后土壤得到改善。对其进行图形分析，结果见图4。由图4显示：5种模式中土壤的变化情况为pH值、有机质、全氮、全磷、全钾提高的顺序是A5＞A4＞A3＞A1＞A2。说明A5（乔灌草配置模式：构树+胡枝子+香根草）在该矿区土壤改良效果最好。

图4 5种植被恢复模式及对照中土壤酸碱度及养分提高情况Fig. 4 Soil acidity and nutrient conditions with 5 kinds of vegetation restoration modes

4 小结与讨论

4.1 小结

通过对赣南废弃稀土矿区5种不同植被恢复模式的3 a试验，分析不同模式中的植物成活率或保存率、郁闭度、地表植被覆盖度、土壤改善情况，得出：

一是不同植被恢复模式中植被成活率或保存率、郁闭度、地表植被覆盖度、土壤改善情况差异较大。5种植被恢复模式对该矿区植被恢复效果依次为A5＞A4＞A3＞A2＞A1，即在试验的5种模式中，A5（乔灌草配置模式：构树+胡枝子+香根草）最适宜该矿区植被恢复。

二是5种植被恢复模式配置中具有草本类的A3、A4、A5模式在该矿区长势较好，更有利于矿区植被恢复，说明在矿区植被恢复中草本具有重要的作用。

三是试验区植被恢复后，5种植被恢复模式中土壤的酸碱度和养分均得到提高，特别是有机质、全氮、全磷平均提高达80%以上，说明恢复后土壤养分得到较好的改善，试验模式在该矿区土壤改良效果较好。

4.2 讨论

本试验只研究了不同模式对赣南废弃稀土矿区植被恢复的影响，而对于不同模式的不同密度、不同栽植方法等对植被恢复的影响未做研究有待探索，且进一步探索更适宜赣南废弃稀土矿区植被恢复的树种和模式是今后值得我们继续研究的课题。

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Experiments on abandoned rare earth mining area’s vegetation restoration mode in southern Jiangxi province

SONG Xiang-lan1, WANG Lan-ying1, KUANG Xian-song1, LIU Zuo-mei1, HU Xiao-kang1, LI Xiao-qing1, LIU Xiao-hong1, DING Fei2,GUO Sheng-mao2
(1.Ganzhou Forestry Science Institute, Ganzhou 341000, Jiangxi, China; 2. Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, Jiangxi, China)

In order to improve the restoration effect of the abandoned rare earth mining area’s vegetation in southern Jiangxi province,and improve the ecological environment of abandoned rare earth mining area, five different vegetation restoration patterns were chosen to conduct trials for three years. By analyzing the vegetations’ survival or saving rate, canopy density, vegetation cover, soil improvement, various patterns’ effects on abandoned rare earth mining area’s vegetation restoration were investigated, further, the best vegetation restoration mode were screened out. The results show that the conf i guration mode with tree, shrub and grass (A5): mulberry +Lespedeza +Vertiveria zizanioidesis most suitable for the vegetation restoration in this mining area. The fi ndings provide a theoretical basis for abandoned rare earth mining area’s vegetation restoration in southern Jiangxi province, accelerate the promotion and ecological construction of the Soviet Areas of Southern Jiangxi, and provide a scientif i c and technological support for southern Jiangxi province and other southern mining environmental governance.

vegetation restoration mode; abandoned rare earth mining area; southern Jiangxi province

S727.28

A

1673-923X(2015)06-0058-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.06.011

2014-03-24

赣州市科技计划项目“赣南矿区废弃地植被恢复与重建技术研究与示范”（赣市财教字[2015]131号）；中央财政林业科技推广示范资金项目“构树等先锋树种困难立地植被快速修复技术示范”（[2010]JXTG-2）；江西省科技支撑计划项目“构树等抗逆植物稀土矿废弃地植被恢复模式和技术研究”（20111BBF60029）

宋祥兰，高级工程师；E-mail：jxgzly2000@163.com

宋祥兰,王兰英,邝先松,等. 赣南废弃稀土矿区植被恢复模式试验[J].中南林业科技大学学报,2015,35(6):58-62.

[本文编校：吴 彬]