豆科牧草植物在西藏矿区生态恢复中的作用

郭荣明 李斌奇 孙建春

摘 要：西藏自治区作为我国重要的生态屏障和矿产战略储存地，在生态系统中具有重要地位。然而采矿过程中容易引起采矿区及周边区域生态的严重破坏，为此，本文分析了西藏矿区的开采过程中存在的生态问题及矿区生态恢复的重要作用，论述了豆科牧草植物在西藏矿区生态恢复中的作用及意义，提出了开发利用西藏当地豆科牧草的观点，旨在为西藏矿区生态恢复提供一定科学参考依据。

关键词：豆科牧草;矿区;生态恢复;西藏

中图分类号：S181 文献标识码：A  DOI：10.19754/j.nyyjs.20191030003

西藏自治区位于我国西南边陲，具有丰富的动植物资源、水资源和矿产资源，是我国主要河流发源地和重要战略资源储存地，同时也是我国的重要生态屏障，在我国生态环境保护中具有举足轻重的地位[1，2]。近年来，西藏地区随着矿区开采规模的不断加大，对西藏經济发展起到巨大的推动作用，但在带来巨大经济收入的同时，矿山迹地随之增加，水土污染严重，对西藏本就脆弱的生态环境来说无疑是雪上加霜，采矿区及周边区域严重的生态破坏，影响矿区及周边农牧民的生活生产和地方经济的可持续发展[3]。实现西藏矿产资源的持续发展对其经济社会发展具有重要意义，而进行矿区生态植被恢复是实现西藏矿产资源可持续发展的一个重要途径。

西藏矿产资源开发利用过程中，不仅需要考虑经济问题，更应顾及矿区生态环境，积极考量矿产资源开发利用与脆弱生态保护的关系，实现绿色、协调可持续矿业发展[4]。诸多研究证明，西藏矿产资源的开采，造成了矿区土壤和水体的严重污染，致使矿区及其周边地区的植物生存环境适宜性下降，生物多样性减少，生态系统脆弱性增加[4，5]，从而使矿区面临严峻的植被退化形势。因此，矿区植被生态恢复成为近年来生态恢复研究中的热点和焦点[6]，但关于西藏地区矿区生态恢复的研究并不多见，矿山迹地恢复治理缺乏理论指导和技术支撑。为此，本文查阅大量国内外矿区生态恢复资料基础上，对西藏矿区进行实地调查，分析西藏自然条件的基础上，探究矿区生态恢复的重要性和矿区的开发现状及存在问题，从生态学的角度论述了豆科牧草在西藏矿区生态恢复中的作用及意义，旨在为西藏矿区生态恢复提供一定的科学参考依据。

1 西藏矿区开发现状及存在的问题

1.1 西藏矿产资源开发利用现状

西藏矿产资源开发利用具有悠久的历史。解放前，已经对砂金矿等矿种进行小规模开采;解放后，矿产资源开发利用得到大力发展，尤其近年来，矿产资源探明和开采种类逐年增加，开采规模不断扩大，开采企业不断增加，矿业产值在国民经济和社会发展中的地位越来越重要。但西藏矿产资源开发利用起步比较晚，矿产资源开发利用过程中，由于科学技术投入较少，缺乏科学的指导依据，矿产资源管理机构不健全，矿业投资渠道单一及生态环境遗留历史问题多等各种因素，且对矿区生态恢复治理的意识薄弱，致使西藏矿产资源开采过程中忽视了矿区生态环境和资源开发的可持续发展，造成严重资源浪费和生态环境破坏[7]。

1.2 矿区开发中的生态环境问题

1.2.1 土地资源的破环

采矿活动和废弃物的堆放严重侵占和破环了土地资源，形成了大量的矿山迹地。敬久旺等[8]在拉屋矿区研究中证明该矿区及周边高寒草甸表层土壤中Cu、Zn和Cd重金属的含量依次是我国土壤质量二级标准的3.27倍、2.47倍和89.6倍，属于重污染，尤以矿渣中心和矿区路面污染最为严重。同时矿产资源开发利用过程中修建矿山辅助建筑和交通道路等占用了大量的土地资源。截止2013年，西藏地区已发现矿产种类102种，矿产资源地1858处，勘探活动异常点1300个[9]。其中甲玛矿区开采前期破环土地共91.46hm2，矿区建设破坏土地共311.28hm2，采矿过程中挖损土地5.38hm2，矿场开采占地28.95hm2，尾矿库在建设使用过程中挖损和压占破坏土地76.90hm2，共计破坏土地面积为513.94hm2[10]。

1.2.2 废水污染

采矿过程中矿坑、洗矿和选矿造成大量的废水，这些废水一般酸度高、悬浮物浓度大、重金属（Cu、Zn、Pb、As、Cd等）含量高[11]。矿业废水通过地表径流流入江河湖泊或渗入到地下水中，造成整个矿区及周边，甚至更大区域的水资源污染，影响整个生态系统。

1.2.3 矿区及周边植被的破坏

西藏大多数矿区为露天开采，在其过程中表土的剥离和废弃物的堆放造成大量的植被破坏，地表千疮百孔，废矿石堆林立。同时，汽车进入矿区时，没有固定的路线，随性驾驶，致使周边大量的草地植被遭到破坏，运输过程中洒落的矿产原矿造成周边植物生长环境的破坏，从而造成严重的草地退化，加重了该地区的草畜矛盾。据统计，截至2012年，仅尼玛县自采矿以来，已破坏天然优质草场3135hm2，车辆碾压破坏的草场面积1700hm2。长此以往，西藏的草地面积只能是有减无增，草地质量也逐年下降，草畜矛盾日益尖锐。

1.2.4 引发次生灾害

矿山的开采过程中对当地地质造成强烈干扰，在雨水的侵蚀下极易形成水土流失、滑坡、塌陷等次生灾害。从而造成河床的堵塞和大量土地的污染，给采矿员工和当地农牧民生活生产带来巨大影响。

2 豆科牧草在矿区恢复中的作用及意义

西藏受独特的高原气候影响，海拔高，气候寒冷干旱，自然条件特殊，生态环境脆弱，矿区生态环境恢复，工作压力大[12]。因此，在矿区恢复中不能照搬我国其它地区的治理经验，而是在分析研究西藏气候环境和现有种植作物的基础上，针对矿区开发中的生态环境问题，提出豆科牧草在西藏矿区生态恢复中的作用，对西藏矿山迹地环境治理具有重要的指导作用。

2.1 西藏矿区自然环境条件分析

西藏拥有独特的高原地理环境和自然环境。地势由西北的5000m多逐渐下降到西南的3000m左右，整体海拔较高。西藏矿区多分布于一江两河流域的藏中地区，该区域矿物分解程度低，粘粒含量少，细土物质少[13]。年降水量一般为600～1000mm之间，干湿季比较明显，降雨主要集中于5—10月之间，东南部雨季来得更早，结束得更晚。且降雨多集中于夜间，白天光照充足，地面吸收太阳辐射，温度急剧升高，有利于植物光合作用的进行，快速增加干物质积累量，故而对农作物的生产十分有利[14]。

2.2 豆科牧草的生态学概述

豆科牧草是豆科草本植物，是目前国内外种植最广泛的苜蓿属牧草。具有生产力稳定，产草量高，利用年限长;营养成分高，富含蛋白质;适口性好，饲喂家畜效果好;蓄水保土，防风固沙，提高土壤坚实度;改土肥田，促进土壤有机质、全氮在土壤表层的积累，恢复植被，保护生态的诸多功能[15-17]。故而成为矿区生态恢复先锋作物，为以后植被的多样性演替提供基础。据研究表明，当年生苜蓿可结合土壤中的氮约35～305kg/hm2[18]，且豆科牧草对环境的适应性强[19]，能适应西藏一江三河流域的独特高原气候和土壤条件，根壮且深，枝叶繁茂，并能安全越冬[20-23]。

2.3 豆科牧草在矿区恢复中的作用

2.3.1 累积、降解重金属

矿区开采中经常造成大量的废渣堆放和矿业废水，高指标的重金属含量和极端的pH造成严重的极端原生裸地，形成极端的生态环境。对尾矿进行生物修复和植被重建，是治理其污染和危害的最有效途径[24-27]。豆科牧草在矿区生态恢复中则能够净化矿区废水，对各种重金属（Zn、Ni、Cr、Cu、Pb和Mn等）具有净化作用，被植物的根部吸收、积累[28-29]，进行重新固定。据报道，紫花苜蓿根部对镍和铜离子具有较高的富集作用，是一种应用前景广阔的土壤修复植物[30-32]，延长其种植时间或增加作物的播种次数有利于重金属的降解[33]，从而达到生态修复的重要作用。

2.3.2 稳固矿区土壤，防止水土流失

豆科牧草是治理矿区水土流失和重金属扩散的良好地被植物。其具有较发达的根系，枝繁叶茂，覆盖度大，可形成良好的被覆，防止雨水对地面的直接冲刷，延缓沿坡而下的形成地表径流，削弱其对土壤的冲刷破坏力，具有很强的水土保持作用[34]。同时其强大的根系盘结和积聚的有机物质，建立了稳固的团粒结构，既固定了表土层，又创造了土壤良好的吸水力和渗水力，另外田间种植豆科牧草能够阻止风沙对农田侵袭，有效减少地面尘土飞扬，保持空气清洁，净化美化环境，减少农地污染，维护生态环境[35]。所以，豆科牧草对矿区水土保持有着强大的功效。

2.3.3 提高土壤肥力

西藏矿区大多数土地比较瘠薄、重金属含量高，种植豆科牧草后，其根际作用使土壤中微生物数量增加，脱氢酶活性提高，从而改善土壤的理化性质，促进豆科牧草对土壤中重金属污染物的修复进程。同时种植豆科牧草可以改良土壤、提高土地肥力，为后期植被生态恢复提供基础。据研究表明：豆科牧草一般栽培条件下每年可固氮100～300kg/hm2[36]，使土壤pH值升高。此外，由于豆科牧草的根系多为深根系，能够较好的从土壤深层吸收钙素，加之其根系分泌物能够促进土壤磷酸盐的分解。根系经腐解形成有机胶体，可使土壤形成较为稳定的团粒结构，从而达到改善土壤理化性状的目的[37]。

3 小结

综上所述，豆科牧草对重金属具有较好的净化和固定作用，可以稳固矿区土壤，防止水土流失，提高土壤肥力，是西藏矿区植被生态恢复的一类重要植物。同时西藏地区由于特殊的地理位置和环境条件，在后期的矿区豆科牧草种植筛选过程中需要统筹兼顾，不仅要选择具有较好金属富集能力的豆科牧草，更要选择能够适应当地气候条件的豆科牧草。此外，注重西藏本地当家草种的筛选和培育。

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作者简介：

郭荣明（1992 -）男，助理畜牧师，研究方向：牧草及饲料作物种植、加工和贮藏等草业相关工作。

基金项目：西藏自治区草牧业统计监测“草原监测与全国饲草业调查监测”（项目编号：131821301112422046）