大田县银顶格铁矿废弃地植被恢复试验

曾建新

(福建省大田县林业局，福建 大田 366100)

大田县银顶格铁矿废弃地植被恢复试验

曾建新

(福建省大田县林业局，福建 大田 366100)

为了探索铁矿废弃地的植被恢复效果，在大田县银顶格铁矿区废弃地开展：多草灌+邓恩桉、黑麦草+邓恩桉、类芦+邓恩桉、单一树种邓恩桉4种植物组合模式进行植被恢复试验。结果表明：植被盖度是铁矿废弃地实现植被快速恢复的关键因子；多草灌+邓恩桉、黑麦草+邓恩桉2种植物组合模式，能在当年迅速形成植被，起到保水保土作用，枯草降解起到土壤改良作用，促进林木生长，可以在矿区植被恢复中推广应用。在矿区生(裸)地上单用乔木树种造林，林分郁闭需要2～3 a时间，在这阶段不能遏制水土冲刷。类芦作为草本在2～3 a内无法形成地表全覆盖，水土保持作用不明显。

植物组合模式；铁矿废弃地；植被恢复

矿区在历史上为工业文明的发展做出了巨大贡献，但矿区开采活动客观上也给周边的生态环境和自然景观造成了巨大破坏。山体滑坡等潜在的地质灾害隐患，严重影响了矿区周围居民的财产和人身安全。因此，矿区废弃地的生态恢复与重建，是改善当地居民生活条件的有效途径，也是我国矿山实施可持续发展战略优先关注的问题之一[1]。矿山废弃地是一种次生裸地，按照生态演替理论，矿山植被恢复过程是从先锋植物引入开始，经过一系列演替阶段，最终达到中性的顶极群落。在自然状态下，生态自然恢复是比较漫长的自然演替过程，而人工调控植被组成和一些管理措施等，使生态环境迅速得以改善，从而加速了生态恢复的进程[2]。侯晓龙等[3]研究得出乔木+灌木+本地河滩草等3种模式对福建紫金山金铜矿废弃矿地植被恢复效果较好。大田县是福建省重要铁矿区之一，长期大量露天开采，导致生态环境严重破坏，严重影响矿区周围人民生活和交通安全，废弃矿区的生态问题是大田县长期存在的老大难问题，本试验试图通过4种植物组合模式对银顶格铁矿废弃地植被恢复效果进行系统调查分析，寻找较好的组合方案，为铁矿废弃地的生态恢复提供参考。

1 试验地概况

试验地设在大田县均溪镇、太华镇和前坪乡的结合部，位于福建省中部，属戴云山脉西麓中段山区，地处东经117°48′38″—117°50′34″、北纬25°50′0″—25°51′28″。属中亚热带季风气候，兼具大陆性和海洋性气候特点，气候温和，雨量充沛。年均日照时间1723.8 h，年均气温15.3～19.6 ℃，年无霜期280～300 d，年均降水量1491.7～1809.6 mm。该矿区自1958年开采以来，由于提炼技术的不断提高，矿区多次反复开采，铁矿资源接近枯竭。矿山废弃地主要由铁矿的矿渣堆集而成，边坡土层结构松散，含砂石多，极端贫瘠，保水保肥能力差，物理性状差，透水能力强，稳定性差。

2 研究方法

2.1 试验设计

选择同一面坡，立地条件基本一致的铁矿废弃地，于2012年9—10月进行机械化整理。边坡采取一系列的工程稳固措施，开设排水沟和排洪沟。当年11月底进行不同植物组合对比试验。选择的植物种类有：黑麦草(LoliumperenneL)、百喜草(Paspalumnatatu)、多花木兰(MagnoliamultifloraM.C.Wang et C.L.Min)、类芦(Neyraudiareynaudiana(Kunth)和邓恩桉(EucahetusdunniiMaiden)。试验设4个处理。即：①黑麦草+百喜草+多花木兰+邓恩桉(代号：CGM)。试验当年(2012年)11月先进行百喜草插植，株行距30 cm×30 cm，插穗长10～15 cm，插植时将插穗基部2/3斜插入土，压实。百喜草插植后进行黑麦草和多花木兰直播，黑麦草种子播种量为75 kg·hm-2、多花木兰播种量30 kg·hm-2，黑麦草、多花木兰种子与钙镁磷肥(150 kg·hm-2)、细土(300 kg·hm-2)混匀后进行撒播，并用无纺布进行覆盖。翌年3月底进行邓恩桉造林。造林前进行块状整地，穴规格40 cm×40 cm×30 cm，每穴施钙镁磷1 kg作为基肥，造林密度2.5 m×2.5 m，邓恩桉苗木为1年生实生容器苗。造林后每年在植株四周锄草1次，结合锄草进行扩穴培土。②黑麦草+邓恩桉组合(代号：CMH)。黑麦草种子播种量120 kg·hm-2，黑麦草、邓恩桉种植和管理与CGM处理相同。③类芦+邓恩桉组合(代号CML)。类芦于2013年3月底半年生营养袋苗种植，株行距为60 cm×60 cm，邓恩桉种植方法与CGM处理相同。④邓恩桉(代号DMD)。单一种植邓恩桉，种植方法与CGM处理相同。随机区组试验设计，每小区面积20 m×30 m，3次重复。

2.2 调查测定方法

2.2.1 植被调查方法 每个样地设3个10 m×10 m的大样方，调查乔木的树高、胸径，在大样方的4个角和中央部位各设1个1 m×1 m小样方调查草本种类、数量、高度、盖度。因坡面在种植前用机械统一整理，没有植被分布，不作本底调查。2015年6月对植物恢复情况进行调查。

2.2.2 土层侵蚀度的测定 采用侵蚀沟法[4]。各小区的上、中、下以品字型分布(各小区设立样地的坡位、坡度一致)各设立10 m×10 m的大样方1个，用皮尺分别横向拉线，逐一测量皮尺经过的侵蚀沟的条数、宽度、深度和长度，分别于2012年土地整理后种草前和2015年6月进行调查，2次调查结果之差计算坡面单位面积的冲刷面(侵蚀度)和坡面单位面积的流失量(流失强度)。其中：侵蚀度SΔ=aΔ1.bΔ1+…aΔi.bΔi；流失强度VΔ=sΔ1.hΔ1+…sΔi.hΔi；式中：aΔi、bΔi、hΔi分别为冲刷沟的平均长度、宽度、深度。

2.3 数据处理

试验数据采用Excel 2003和SPSS 17.0软件进行数据分析[5]。

3 结果与分析

3.1 不同处理对植被盖度的影响

植被是人工林植物群落结构的重要组成部分，有重要的群落学作用和生态功能[6]。银顶格铁矿废弃地植被恢复情况见表1。从表1可知：不同处理植被种类组成和恢复程度存在明显差异。CGM处理盖度和高度均为最高，CMH处理次之，而CML、DMD处理较差。CGM处理平均盖度达到98%，分别是CMH、CML、DMD处理的1.4倍、4.5倍、9.8倍。2015年调查植物种类以百喜草、多花木兰为主，未见黑麦草再生。黑麦草为1年生草本植物。黑麦草可以为土壤细菌提供充足的有机碳，从而促进其新陈代谢。黑麦草根系发达，浅扎在土壤表层，有固土作用[7]。秋播黑麦草，翌年3—4月生长旺盛，平均高度可达30～40 cm，盖度最高可达70%～85%，6月后随着种子成熟，植株倒伏，枯死，平伏地表面，形成较为密集的地表覆盖层，为其它植物的入侵、萌动和生长提供较好的生长环境。但本试验地为铁矿废弃地，增肥力较差，加上经营管理粗放，黑麦草抽穗较少，不整齐，种子量少，且种子自行脱粒，散落在贫瘠地表上，再生黑麦草数量极少，随着时间推移，被其它植物所代替。百喜草和多花木兰则均为多年生植物。百喜草有粗壮多节的葡萄茎，耐旱性强、耐瘠薄并耐践踏，耐荫性中等；多花木兰为豆科半灌木，具有固氮能力，抗逆性较强，抗旱耐瘠薄，对土壤要求不严。黑喜草和多花木兰有较强的竞争力，故形成以百喜草和多花木兰为主的植被类型，但第3年黑麦草已无再生。CMH处理由于黑麦草在翌年6月植株枯死倒伏在地表面，形成密集的覆盖层，为野艾蒿(ArtemisialavandulaefoliaDC)、白茅(ImperatacylindricaBeauv.var.major(Nees)C.E.Hubb.)入侵提供条件，故形成了野艾蒿、白茅地表植被。CML、DMD处理地表裸露，常年雨水冲刷，水土流失严重。CML处理只有类芦，DMD处理只有稀少的白茅分布。

表1 银顶格铁矿废弃地植被恢复情况

通过方差分析表明：不同处理植被盖度间存在极显著差异(P<0.01)。多重比较结果表明(表2)CGM处理与CML、DMD处理盖度间存在极显著差异，CGM处理与CMH处理盖度间存在显著差异；CMH处理与CML、DMD处理盖度间存在极显著差异，CML处理与DMD处理盖度间存在极显著差异。表明铁矿废弃地采取CGM处理植被恢复最好，即黑麦草+百喜草+多花木兰+邓恩桉，乔灌草多种类组合是铁矿废弃地植被恢复较好的经营模式，值得指出的是在铁矿废弃地种植草本植被和插播种苗后用无纺布覆盖是重要且必要的技术措施，可以在植被生态修复中进一步推广应用。

表2 不同处理植被恢复多重比较

3.2 不同处理对邓恩桉高、径生长的影响

林木是人工林植被结构的主体。林木高、径生长好坏与生态环境恢复程度和生态功能高低密切相关。从表1可知，邓恩桉平均树高生长从高到低依次为：CGM>CMH>CML>DMD处理，平均胸径生长从大到小依次为：CMH>CGM>CML>DMD处理。经方差分析：不同处理邓恩桉平均树高间差异不显著(P>0.05)，平均高生长最好为CGM处理，分别比CMH、CML、DMD增加9.8%、18.4%、15.4%。不同处理邓恩桉平均胸径间有极显著差异(P<0.01)，进一步多重比较结果(表2)表明CGM与DMD处理胸径间存在显著差异，其它处理胸径间无显著差异，邓恩桉胸径生长最好为CMH处理，分别比CGM、CML、DMD处理增加9.5%、31.4%、35.3%。说明地表植被盖度少，造成严重水土流失，林地保肥保水能力差，林木生长差。当然地表植被盖度过高，造成草灌植物与林木争肥，生长量也会受到影响。

3.3 不同处理对地表侵蚀的影响

植被恢复是减少水土流失的重要生物措施。不同处理土壤侵蚀情况见表3。

表3 不同处理地表侵蚀情况

由表3可知，不同处理土壤侵蚀存在差异。CGM、CMH处理的冲刷沟的条数、侵蚀度和流失强度明显低于CML、DMD处理，其排列顺序均为：CGM

4 小结

试验结果表明：采用草本、灌木铺底，同时营造乔木的治理方式可以加快铁矿废弃地的植被恢复速度。通过3 a的试验，多草灌+邓恩桉和黑麦草+邓恩桉2种模式能迅速恢复银顶格铁矿废弃地的植被，铁矿废弃地的水土流失控制在较低水平，可以在铁矿区废弃地中推广应用。在矿山废弃地特别是生(裸)地如果单用乔木来治理，在乔木未郁闭之前起不到截留雨水、防止水土冲刷作用。类芦+邓恩桉模式，其中类芦是用埋茎种植，前3 a无法形成地面全覆盖，同样起不到防止水土冲刷作用；同时，与林木争水争肥，不利林木的生长，如先治理后挖除必然造成二次水土流失。应用草本、灌木铺底，同时营造乔木的治理方式，还必须选择速生树种或大苗进行造林，才能尽快长出草灌层，而不被压制。本试验选择的草种、灌木、树种数量较少，测定时间较短，其结果有一定的局限性。

[1]邓聚龙.灰理论基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

[2]孟猛，宗美娟.矿山生态恢复原理与技术[J].中国矿业，2010，19(6)：60-62.

[3]侯晓龙，庄凯，刘爱琴，等.福建省紫金山金铜矿废弃地不同植被配置模式的恢复效果分析[J].水土保持通报，2012，32(6)：147-151.

[4]章家恩.生态学常用实验研究方法与技术[M].北京：化学工业出版社，2007：54，90.

[5]邓振伟，于萍，陈玲.SPSS软件在正交试验设计结果分析中的应用[J].电脑学习，2009，(5)：15-17.

[6]盛炜彤.杉木人工林的地力衰退及防治技术.人工林地力衰退研究[M].北京，中国科学技术出版社，1992.

[7]魏远，顾红波，薛亮，等.矿山废弃地土地复垦与生态恢复研究进展[J].中国水土保持科学，2012，10(2)：107-114.

Effect of Vegetation Restoration Testing on Wastelands of Yindingge Iron Mine of Datian County

ZENG Jian-xin

(FujiandetainCountyForestryBureauFujian，Datian366100，Fujian，China)

In order to explore iron ore waste to the effect of vegetation restoration，in Datian County silver top grid iron mine wasteland development：Grass shrub+Eucalyptusdunnii，ryegrass+EucalyptusdunniiandNeyraudia+Eucalyptusdunniiand single species ofEucalyptusdunniifour plants combined mode of vegetation recovery test.The results showed that the vegetation coverage is the iron ore waste to achieve fast recovery of vegetation in the key factor；grass shrub+Eucalyptusdunnii，ryegrass+Eucalyptusdunniitwo plant combination mode，in the year of rapid formation of vegetation and to soil and water conservation function and Bacillus subtilis degradation to the soil improvement effect，promote the growth of trees can be popularized and applied in the restoration of vegetation in the mining area.In the mining area (naked) on the ground with a single tree species for afforestation，forest canopy closure need 2 to 3 years of time in this stage can′t curb soil erosion.As a kind of herb，the inner surface could not be formed in 2～3 years，and the effect of soil and water conservation was not obvious.

plant combination pattern；iron mine waste land；vegetation restoration；experiment

2015-08-16；

2015-09-22

福建省科技计划(区域发展)项目(露天开采铁矿废弃区植被恢复关键技术研究，2015Y3003)

曾建新(1962—)，男，福建莆田人，福建省大田县林业局高级工程师，从事森林资源培育工作。E-mail：zjxdt@163.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.01.011

S718.57

A

1002-7351(2016)01-0053-04