锦丰金矿露天采坑的植被恢复方案研究

庞 丽 兰永文 荣欢欢 张明豪

(1.安顺学院农学院;2.贵州省科技厅特色果树品种展示与农村教融合创新基地；3.贵州省有色金属和核工业地质勘查局五总队，贵州 安顺561000)

我国矿区开发初期，大部分矿井采用了深凹露天开采，导致采场闭矿后形成了大小不同的露天采坑[1-3]。露天采坑不仅破坏了当地原始地质环境和生态环境，还形成了不稳定斜坡等地质灾害隐患[4]。目前，矿区大多采用露天采坑回填或改建尾矿库的方式对其进行利用和治理[5-8]，而回填或改建尾矿库的方式存在施工复杂、回填成本高和后期管护力度大等弊端。

植被恢复是针对现有露天采坑的特点和危害，在对矿区植被多样性、土壤条件、气候和水文因子等调查的基础上，筛选出适合该矿区的植被恢复模式和建植植物种类，以达到露天采坑和周边生态环境协调、和谐、共生的目的[9]。与其他露天采坑治理和修复技术相比，植被恢复具有经济有效性强、持续时间长和环境改善大等优点。因此，露天采坑的植被恢复成为生态恢复和景观生态研究的热点，探索典型废弃金矿适宜的植被恢复方案势在必行。

锦丰金矿露天采坑位于贞丰县沙坪镇，因矿山开采时对场地及周边山体进行了切方，破坏了原始地质环境和生态环境，形成了不稳定斜坡等地质灾害隐患[10]。矿山企业为履行和落实矿山地质环境保护和恢复治理义务，决定采用植被恢复技术对该矿区早期开采中形成的露天采坑进行治理。

1 锦丰金矿露天采坑概况

锦丰金矿位于贵州省贞丰县沙坪镇(25°08′00″-5°10′00″ N，105°51′00″-105°53′00″ E，海拔410-583 m)。该地区属于亚热带季风性湿润气候，年平均气温16.6 ℃，年均降雨量1356.9mm。经过多年开采，矿区形成了一个长约1029米、宽约656米、深约286米的露天采坑。本方案植被生态修复范围为该露天采坑+ 560 m标高台阶至上部境界线处(图1)。

2 分区恢复露天矿坑生态环境

2.1 不同地质环境部位的分区和前期施工措施

该露天采坑规模较大，根据其地质环境、地貌特征和现场调查，可以分为阶梯式采坑平台区、采剥坡面区、高陡边坡危岩体区和地质遗迹保护区等。(1)阶梯式采坑平台区采用覆土后人工种植植物的恢复方式。覆土厚度为60 cm，土壤为矿山存留的开采早期剥离出来的表土。土壤有机质含量为8.13g·kg-1，全氮1.26g·kg-1，全磷0.72g·kg-1，全钾22.02g·kg-1，碱解氮65.86mg·kg-1，有效磷15.70mg·kg-1，有效钾47.52mg·kg-1，pH 7.0。土壤有机质含量稍低，肥力中等，砾石含量高达 20%；(2)采剥坡面区坡度范围为35°～55°，采用双层网挂、喷播技术进行治理；(3)高陡边坡危岩体区前期施工包括清除不稳定岩体，局部坡面修整、局部放坡，用水泥浆充填夯实坡面上地裂缝等措施；(4)露天采坑的地质遗迹保护区有十分完整的褶皱和逆冲断层的构造组合，即十分强烈的北西向褶皱和逆冲断层依次叠覆出现(见图2)，仅对其表面进行清理和保护。

2.2 分区选择植被恢复模式

平台区覆土后土壤条件相对较好，参考矿区周边生态系统植被调查结果，采用乔- 灌- 草结合的立体恢复模式。以小乔木和灌木为主，辅以草本植物，以充分利用地上和地下的光照和养分空间，从而有利于植物的生长发育及水土保持。同时，应适当密植，以便尽早形成生态景观，发挥露天采坑植被的生态功能。根据采剥坡面区的实际坡度情况，采取藤、草搭配的植被恢复模式。即采用在坡面基部或顶部种植藤本攀援、垂悬植物，以及坡面区喷播草籽相结合的绿化方式。高陡边坡危岩体区因进行了前期的安全措施处理，可采用单层挂网喷播方式进行复绿。

3 物种选择和种群配置方案

采用野外调查的方式，统计了矿区、周边生态系统内主要分布的植物种类及其数量特征、生物学特性等，并参照矿山植物种植区内已试种植成功的植物种类，筛选出了适合矿区种植的植物种类(见表1)。调查结果表明，矿区及其周边生态系统内植物以银合欢、车桑子、盐肤木和火棘等小乔木或灌木为主，这与山地土被较贫瘠、浅薄、不连续等生境有关。乔木主要有苦楝、木荷等，但生物量均不高。矿山植物种植区位于矿区废石场旁边，其土壤也来自矿山开采早期剥离的表层土，土壤理化性质与露天采坑所用覆土基本一致。目前，矿区内种植试验栽植的主要植物种类及生长情况如下(见图3～图6)。

表1 适合矿区种植的主要植物种类及其生物学特性

(续表1)

因此，除去作为科研、参观用途的地质遗迹保护区，拟达到植被覆盖率超过 80%，其中小型乔木和灌木植物占 60%，大型乔木占 20%，草本和藤本植物占 20%。

根据各种植物的生物学特性和花期等，平台区采用苦楝+ 银合欢、火棘+ 毛蕨、狗牙根，或杨梅+ 车桑子、假连翘+ 高羊茅、狗牙根，或苦楝+ 盐肤木、黄花决明+ 高羊茅、狗牙根。坡面区采用喷播高羊茅、狗牙根，并在坡脚种植藤本植物常春藤、野葛。高陡边坡区采用喷播高羊茅、狗牙根混合种植的方式绿化。

4 结论与讨论

4.1 因地制宜的分区进行治理

由于露天采坑地理环境的特殊性，植被恢复时应具体考虑其高度、坡度、岩性、光照和水分等条件的异质性，分区采取不同的前期工程措施和植被恢复模式，以期达到有效的生态治理结果。本文根据现场调查，将烂泥沟金矿露天采坑分为了阶梯式采坑平台区、采剥坡面区、高陡边坡危岩体区和地质遗迹保护区等，并针对各区的特点，分别采取了覆土+人工种植植物、双层网挂喷播+种植藤本攀援植物、安全施工处理+单层挂网喷播、表面清理和保护等治理措施。

4.2 露天采坑物种选择及其优化配置

从植物的生态适应性、抗逆性、持续稳定性和生物多样性等方面出发，考虑选择具有水土保持功能的本地优势乔木、灌木和地被植物为主，非生物入侵性的引进树种为辅。通过野外调查，并参考了矿山植物种植区种植试验，从乡土植物中筛选出了苦楝、杨梅、银合欢、车桑子、黄花决明、火棘、毛蕨、野葛、高羊茅等恢复物种。另外，所选物种间应具有良好的共生性，后期才能够形成稳定的自我维持的生态系统，最终与周边自然生态环境相融合。在恢复物种的优化配置上，深根系与浅根系植物相结合，喜光与耐阴植物相结合，全面绿化与保护区裸露有机运用。本研究主要从其生态性、经济性和美观性等方面考虑，以达到立体绿化，生态恢复的效果。

4.3 植被恢复降低露天采坑治理的经济成本

因该矿山企业在露天采坑开采前，有意识地保留、堆存了剥离的大量表土，节省了购买覆土所需的费用，且保证了治理时覆土的厚度。本研究构建了木本类植物(深根系)和草本类植物(浅根系)地下根系的空间分布格局，从而起到涵养水源、保持水土的生态功能。大量豆科植物的种植，将对恢复土壤养分，改善土壤、小气候条件，提高土壤地力创造有利条件。露天采坑植被生态系统的恢复，能够形成一系列的生态过程，例如植物的光合作用、枯落物分解、根系的活动、根系分泌物产生和土壤动物微生物的作用等，将能够使生态系统进入良性循环，其能量输送、物质循环和信息传递的功能逐渐得以发挥，最终形成露天采坑稳定的独特的生态群落。