煤矸石山复垦造林区苗木生长状况调查与分析

李常猛

(辽宁努鲁儿虎山国家级自然保护区管理局,辽宁 朝阳 122000)

长期以来，因煤矿开采剥离物的露天排放，致使抚顺地区形成了 5个主要排土场，其中位于市区南部的 3 个排土场已形成了占地面积2 004 hm2的矸石山。矸石山不仅占压土地, 浪费土地资源[1]。另外，排除的矸石在受太阳辐射、降水、风力等生态因子的作用下，不断向大气中释放大量的 SO2、CO2、CO 等有害气体，对大气 、土壤和水体造成了严重污染[2]。因此，改善矸石山的自然条件维护其生态稳定、加快植被恢复对保障矿区的生产和生活具有重要作用。调查分析不同人工林内植物种在植被恢复过程中的分布规律，以期为该地区矸石山台地人工造林加速植被恢复时在树种选择和经营方式方面提供依据 。

1 研究地概况

抚顺市位于辽宁省东北部，属北温带季风性气候，平均气温6.6 ℃，极端最高温 39.6 ℃，极端最低温-40.5 ℃，日照时数2 255～2 517 h，年降水量700～850 mm，年均相对湿度71%[3]。矸石土壤堆弃物主要为绿页岩 、油页岩、煤矸石，表层矸石土壤即为这些页岩、矸石的风化物[4]。研究区位于西排土场顶部矸石台地上，海拔174～178 m ，地势较平坦，植被为2001年植苗营造的人工林。造林树种为锦新杨、家榆、刺槐、火炬树、山杏、紫穗槐、锦鸡儿、沙棘等8 种。

本文主要调查了抚顺西排土场煤矸石山顶部台地8个造林树种的苗木生长状况，分析了苗木各个生长指标的差异，为煤矸石山顶部台地极难立地条件下适生造林树种的选择提供理论依据。

2 调查内容与方法

2.1 样地选择

2012年8月, 在抚顺西排土场顶部台地复垦造林区内，按照8个不同的造林树种分别做标准地，各标准地面积均为4 000 m2。同时在复垦造林区周围裸地选取标准地做对照组。标准地自然概况见表1。

表1 实验区标准地自然概况

2.2 调查内容与方法

在标准地内各造林树种随机选取50～80株, 调查各自的造林保存率。应用测树学的方法，用围尺测苗木地径，用测高器、钢卷尺测定树高和枝下高等指标。初步评价树木生长发育状况。

2.3 数据处理

主要运用SPSS、Excel统计软件进行处理。

3 结果与分析

3.1 保存率

由表2可知，保存率按照高低顺序排列为：火炬树>紫穗槐>锦鸡儿>刺槐>家榆>沙棘>山杏>锦新杨。火炬树保存率依次与后7树种保存率倍数关系为：1.06、1.08、1.11、1.21、1.30、1.46、2.88倍。

表2 不同造林树种生长指标及生长状况

统计分析得知，各树种的保存率差异极显著(F(7,16)= 68.731﹡﹡)。经多重比较得知(表3)，火炬树、紫穗槐2个树种的保存率与家榆、沙棘、山杏、锦新杨4个树种的保存率差异显著；锦鸡儿、刺槐2个造林树种的保存率与沙棘、山杏、锦新杨3个树种的保存率差异显著；家榆的保存率与山杏、锦新杨2个树种的保存率差异显著；沙棘、山杏2个造林树种的保存率与锦新杨的保存率差异显著。其余树种间的保存率差异均不显著。

表3 各造林树种保存率多重比较 %

3.2 平均树高

统计分析得知，各树种的平均树高差异极显著(F(7，232)= 942.32﹡﹡)。经多重比较得知(表4)，锦新杨的平均树高与家榆的平均树高差异不显著；紫穗槐的平均树高与沙棘的平均树高差异不显著；其余树种间的平均树高差异均显著。

表4 各造林树种平均树高多重比较 m

3.3 平均地径

统计分析得知, 各造林树种的平均地径差异极显著(F(7,232)= 356.73﹡﹡)。经多重比较得知(表5)，锦新杨的平均地径与火炬树的平均地径差异不显著；紫穗槐的平均地径与锦鸡儿的平均地径差异不显著；其余树种间的平均地径差异均显著。

表5 各造林树种平均地径多重比较 cm

3.4 郁闭度

由表1可知，郁闭度(%)按照高低顺序排列为：锦鸡儿>沙棘>火炬树>紫穗槐>刺槐>家榆>锦新杨>山杏。锦鸡儿郁闭度依次与后7树种郁闭度倍数关系为：1.01、1.03、1.15、1.16、1.24、1.44、1.54倍。

统计分析得知，各造林树种的郁闭度差异极显著(F(7 ,16)=44.1﹡﹡)。经多重比较可知(表6)，锦鸡儿、沙棘、火炬树3个树种的郁闭度与紫穗槐、刺槐、家榆、锦新杨、山杏5个树种的郁闭度差异显著；紫穗槐、刺槐、家榆3个树种的郁闭度与锦新杨、山杏2个树种的郁闭度差异显著；其余树种间的郁闭度差异均不显著。

表6 各造林树种郁闭度多重比较 %

3.5 枯落层厚度

由表2可知，8个造林树种人工林下枯落层厚度( cm)按照高低顺序排列为：火炬树>山杏>刺槐=锦新杨>家榆>锦鸡儿>沙棘>紫穗槐。5种乔木造林树种人工林下枯落层厚度高于3种灌木树种对应值。草本+木本混合经营的人工林，小乔木山杏林下枯落层厚度仅低于火炬树林对应值，高于其他3种乔木树种纯林林下枯落层厚度；小灌木树种锦鸡儿、沙棘林下枯落层厚度高于紫穗槐纯林林下枯落层厚度。

4 讨论

植物复垦技术是生物技术的重要方面，是恢复矿区生态环境的必由之路(周树理，1995年)。利用植物进行生态修复的方法，具有成本低、不破坏土壤生态环境、造成二次污染的机会较少等特点。

在辽宁省抚顺市西排土场煤矸石山废弃地，就复垦造林树种而言，①保存率较高的树种有火炬树、紫穗槐、锦鸡儿、刺槐、家榆、沙棘，保存率均在70%以上，适合于在煤矸石山顶部台地极难立地条件下生长；保存率中等的树种为山杏；保存率较低的树种为锦新杨。②平均树高较高的乔木树种有锦新杨、家榆2种，达6.5 m以上；刺槐、火炬树次之，达4.5 m以上；小乔木山杏树高生长最慢。锦鸡儿是3种灌木树种树高最高者；沙棘最低。乔木平均树高高于灌木。③除锦新杨、火炬树以及紫穗槐、锦鸡儿这2组内部比较结果显示平均地径差异不显著外，其余造林树种之间差异显著。地径生长较快的乔木树种有家榆、山杏，达6.0 cm以上；锦新杨、火炬树达到5.5 cm以上；刺槐是平均地径较小的乔木造林树种。3种灌木树种地径值在2.1～2.6 cm之间。④郁闭度较高的造林树种有锦鸡儿、沙棘、火炬树，在92.7%～90.3%；紫穗槐、刺槐、家榆次之，郁闭度在80.3%～74.7%之间；锦新杨、山杏郁闭度较低，不足65%。⑤火炬树林下枯落层厚度最高，达到4 cm以上；其次为山杏，高于另外3种乔木树种；紫穗槐林下枯落层厚度最低。按照造林模式，草本+木本混合经营人工林下枯落层厚度>纯林林下枯落层厚度(火炬树除外)。

5 结论

综合分析成活率以及生长量等生长指标可得出，在抚顺西排土场煤矸石山顶部台地极难立地条件下，较适合于复垦造林树种有火炬树、刺槐、锦鸡儿、紫穗槐。家榆、沙棘为辅助造林树种。锦新杨大量死亡，保存率很低，不适合煤矸石山顶部台地的初期复垦造林。在复垦造林加速煤矸石山植被恢复、加速煤矸石土壤风化过程中，建议采用乔灌带状混交、灌草混交的配置模式。