灵武矿区煤矸石山9种灌木配置的生长效果评价

张新蕾，许 丽，刘 莹，丰 菲，刘瑞瑶

(内蒙古农业大学 沙漠治理学院，内蒙古 呼和浩特 010018)

1 引言

随着矿产资源需求的不断增加，矿山的开采日益频繁。羊场湾煤矿在煤炭生产过程中产生大量的煤矸石，其煤炭开采方式主要为井工开采，使排出的煤矸石逐渐堆积成山形成煤矸石山[1]。我国针对矿区环境保护和生态修复发布了一系列相关文件并实施了相关措施，建设绿色矿山，积极响应国家矿山复绿行动[2～4]。

植被恢复和煤矸石山植物物种选择与配置的改善是羊场湾煤矿排矸场急需解决的环境问题[5～7]。本文研究羊场湾煤矸石山平台的9种灌木及林下草本的植被配置方式生长效果并进行综合评价，为提出科学可行的煤矸石山不同植被配置方案，对指导矿区生态恢复和植被重建有着重要的意义，为建设绿色矿山打下了良好基础。

2 研究区概况

试验区位于宁夏回族自治区灵武市宁东镇羊场湾煤矿煤矸石山平台，地理位置E106°35′～106°36′，N37°59′～38°03′，高程在1230 m左右，属于半干旱半沙漠大陆性气候，年均气温9.4 ℃，全年日照充足，年降水量276～300 mm，年均蒸发量1682.8 mm，相对湿度7.6%～8.8%，研究区内无较大地表水，采用人工定期微灌处理方式补充水分。该煤矿以井工开采为主，其治理采取平整矸石堆、削坡、放台等措施，对矸石堆潜在不稳定边坡进行治理。削坡工程完成后，对表层进行压实、平整、覆土，平台土壤基质为30 cm左右的粘土，并对覆土后的平台进行人工植被重建[8]。研究区主要种植9种抗旱耐寒的灌木植物：花棒(Corethrodendronscoparium)、柽柳(Tamarixchinensis)、柠条锦鸡儿(Caraganakorshinskii)、紫穗槐(Amorphafruticosa)、沙枣(Elaeagnusangustifolia)、黑沙蒿(Artemisiaordosica)、黄刺玫(Rosaxanthina)、多枝柽柳(Tamarixramosissima)、蒙古莸(Caryopterismongholica)。灌木林下草本多为一年生草本植物，主要有白茎盐生草(Halogetonarachnoideus)、水稗草(Echinochloacrusgalli)、雾冰藜(Bassiadasyphylla)等。

3 研究方法

3.1 植被调查及取样

2019年7月下旬，通过对羊场湾煤矸石山试验区的考察，将经过2个生长季的9种灌木林，按照不同植物配置类型分别设置样地，灌木林样方5 m×5 m，选定标准株3株，林下草本植物样方1 m×1 m，3个重复。灌木调查内容包括：高度、盖度、冠幅、地茎、成活率和生物量；草本调查包括植被种类、数量、分盖度(种盖度)、总盖度(群落盖度)[9]。

表1 羊场湾煤矿的样地概况

3.2 Jaccard相似性系数

Jaccard相似性系数(C)计算公式如下：

C=c/(a+b-c)

(1)

式(1)中，c为两种生境类型的共有物种数；a、b分别为生境类型A、B所具有的物种数[10]。

3.3 数据处理

将各样地灌木群落及林下草本的数据进行整合，结果采用Excel软件进行制表制图以及统计分析。

4 结果与分析

4.1 不同灌木树种配置下的生长效果分析

煤矸石平台上样地的立地条件相同植被生长效果也有所不同，各林地生长指标由由图1可以看出，黑沙蒿林及紫穗槐林植被盖度最高，均为50%，；其次是多枝柽柳林、沙枣林、黄刺玫林，为45%、40%、35%；较低的是蒙古莸林、柠条锦鸡儿林、花棒林，均为30%；柽柳林植被盖度最低，为25%。

多枝柽柳林、紫穗槐林、柠条锦鸡儿林、黑沙蒿林及黄刺玫林的成活率最高，均达到100%，其次是沙枣林、蒙古莸林、柽柳林，分别为91.67%、85%、80%，最低的是花棒林，为75%。

由图2可知，多枝柽柳林、柠条锦鸡儿林、紫穗槐林和花棒林的平均高度生长占据优势，均在120 cm以上，分别为129.67±6.66 cm、126.67±5.77 cm、125.33±9.24 cm、120±14.00 cm；其次是黑沙蒿林和沙枣林，为112.00±14.93 cm、100.33±5.86 cm，而柽柳林、黄刺玫林以及蒙古莸林平均高生长处于劣势，分别为86.50±13.72 cm、7750±13.60 cm、63.33±5.51 cm。

由图3可知，紫穗槐林、多枝柽柳林和花棒林平均地径较大，分别为27.44±4.50 mm、23.23±7.13 mm、21.20±7.16 mm，占较大优势；其次是沙枣林、柠条锦鸡儿林、柽柳林，分别为19.58±9.41 mm、16.75±0.87 mm、15.82±1.99 mm；蒙古莸林、黑沙蒿林以及黄刺玫林平均地径较小，其中地径最小的是黄刺玫林，为5.93±1.43 mm，处于劣势。

由图4可知，多枝柽柳林的平均生物量最高，可达到182.80 g/m2，有较大优势；其次是蒙古莸林和紫穗槐林，平均生物量分别69.90 g/m2、60.20 g/m2；沙枣林、柽柳林、黄刺玫林以及花棒林的平均生物量较低；柠条林以及黑沙蒿林平均生物量最低，分别为8.95 g/m2、8.76 g/m2。

4.2 不同灌木树种配置下草本相似性

通过对不同群落进行相似性分析(表2)，多枝柽柳林和蒙古莸林的相似程度最大，为83.33%，其次是蒙古莸林和黑沙蒿林的相似度,为70.00%，而紫穗槐林和黄刺玫林之间的共有种最少，相似性最小，相似程度为20.00%。

图1 9种灌木林的盖度和成活率

图2 9种灌木林的高度和地径

图3 9种灌木林的冠幅

图4 9种灌木林的生物量

表2 不同人工灌木林群落的相似性系数

5 结论

在所研究的9种灌木林中，紫穗槐林和多枝柽柳林综合生长效果最好，树高突出，成活率较高，生物量最大，说明在试验区紫穗槐和柽柳最有优势，最能适应当地的生存环境，在羊场湾煤矸石山复垦的树种选择方面可作为优先考虑树种。沙枣林、花棒林、柽柳林、柠条锦鸡儿林及黑沙蒿林生长效果比优势树种生长效果略差；蒙古莸林和黄刺玫林的综合生长效果在9种灌木林中最差，是处于生长劣势。