阿尔泰山两河源自然保护区废弃矿山土壤修复成效评估

摘要：土壤修复是使矿区遭受破坏的土壤恢复正常功能的技术措施，通过采取植被修复、化学修复和生物修复等多种措施，将破坏的土壤恢复到与原始环境相符的状态，并对此进行成效评估。本文中，通过选择土壤含水率和土壤有机碳等2个恢复指标来评估阿克萨拉上坡矿点土壤恢复效果。可知，修复后的土壤含水量和土壤有机碳含量能够为矿区生态恢复提供良好的条件。

Assessment of the effectiveness of soil remediation of abandoned mines in Altay Shan Two Rivers Nature Reserve

Abstract：Soil restoration is a technical measure to restore the normal function of the damaged soil in the mining area， and the effectiveness of soil restoration is evaluated by adopting various measures such as vegetation restoration， chemical restoration and bioremediation to restore the damaged soil to a state consistent with the original environment. In this paper， two restoration indicators， namely soil water content and soil organic carbon， were selected to evaluate the effect of soil restoration at the Aksala uphill mine site. It can be seen that the soil water content and soil organic carbon content after restoration can provide good conditions for the ecological recovery of the mine site.

关键词：土壤修复；成效评估；废弃矿区

1引言

土壤修复是矿区生态修复重点内容之一，是植被修复的基础。矿产资源开采过程中，导致土壤养分与细颗粒物质流失、土石比减少、砾石堆积等生态问题，破坏当地生态环境。本文章研究的阿尔泰山两河源自然保护区废弃矿区，以库尔木图废弃矿区（矿区总面积约：5019亩）为研究靶区，进行大量的实地调研，并采取不同修复措施进行矿区土壤恢复试验。根据“环保优先，生态立区”的发展理念，开展阿尔泰地区矿区恢复工程，对废弃矿点和裸露沙石进行整治，恢复土壤环境，治理水土流失、修复生态伤疤，势在必行。

2材料与方法

2.1研究区概况

阿尔泰山两河源区是指位于阿尔泰山东南部，横跨富蕴、青河两个县境内的高山区域，主要保护发源于阿尔泰山东南部的额尔齐斯河和乌伦古河源头生态系统。本文所研究的区域主要集中在阿尔泰山两河源自然保护区库尔木图、阿克沙拉管护区域内，其地理坐标为东经87°30′～91°00′，北纬46°30′～48°10，总面积1.13×l06hm2。

2.2研究方法

为了评估两河源废弃矿区不同修复措施下的土壤恢复情况，选择阿克萨拉恢复样地进行土壤恢复指标进行调查与监测。选择采样地点时，分别选择修复区周边未破坏的原始草地和修复区迪昂行样地，选取土壤含水量和土壤有机碳2个重要指标来评估该样地土壤恢复情况，为矿区生态修复评估提供基础，调查过程如图1所示。

（1）土壤含水率：土壤含水率是指土壤中含水量的比例，它是描述土壤水分含量的重要参数，是土壤水分变化的重要指标，也是评价土壤水分条件和肥力条件的基本参数，具有重要的实际意义。

取样及计算方法：取铝盒在105℃烘箱中放置2h后，称重W，按需取约10g表层土样放入铝盒中，加盖后称重（铝盒加土壤重量），记为W1，去盖放入烘箱中，在105℃条件下烘8h，至恒重，取出加盖后称重（铝盒加干土的重量），记为W2，取3次重复，求其平均值即为该土壤质量含水量。计算公式为：

土壤含水率（%）=（W1-W2）/（W2-W）×100%（1）

式中，W1为铝盒加土壤重量，W2为铝盒加干土的重量，W为铝盒的重量；即土壤含水率（%）=（土壤中水分含量/土壤中干物质含量）×100。

（2）土壤有机碳：指土壤中存在于有机质中的碳元素，检测土壤中的有机碳含量，可以评估土壤质量、监测土壤健康。

取样及计算方法：利用土钻在样地内随机取3-4钻，获得的土壤样品混匀后，取150g左右装入封口袋内代表本样方的土壤，每钻土壤取样深度为50cm，共取5层。计算公式：

Ss=S×A

式中，Ss是土壤碳汇储量（t）；S为土壤有机碳密度（MgCha-1）；Ti为第i层的土壤厚度（cm）；BDi为第i层土壤容重（g·cm-3）；Ei为第i层土壤有机碳含量（g·kg-1）；K为常数10-1；n为土壤的层数；A为研究区的总面积（hm2）。

3结果与分析

3.1土壤含水量检测结果分析

1、未被破坏原始区域土壤指标现状调查结果

在科学试验和研究中，干重和湿重是非常重要的概念；干重是指物体在去除水分后的重量，湿重是指物体含有水分时的重量。本实验中主要用于对土壤含水量的计算。

在矿点周边原始草地植被样方的基础上，取土壤45个，测得原始草地的土壤中，0-10cm深度上土壤含水量为23.76g、10-20cm深度上土壤含水量为19.10g、20-30cm深度上土壤含水量为15.87g、30-40cm深度上土壤含水量为7.68g、40-50cm深度上土壤含水量为8.67g；其含水率分别是34.42%、25.78%、20.99%、12.06%、12.08%，从土层深度上分析，整体呈现土层越深，土壤含水率越低的趋势；从土壤含水率比例中分析，阿克萨拉原始土壤0-50cm深度上，土壤水分状态相对湿润，不易于破坏，不容易受到侵蚀，土壤的通透性较好。

2、阿克萨拉矿点撒种后土壤恢复效果分析

土壤水分含率的变化反映了土壤水分的状态，直接影响土壤的物理、化学和生物性质，进而影响植物的生长发育情况。

根据土样中含水率分析情况看，阿克萨拉矿点撒种后，恢复区域0-10cm深度上土壤含水量平均3.83g、10-20cm平均含水量6.66g、20-30cm平均含水量4.90g、30-40cm平均含水量5.94g、40-50cm平均含水量5.27g；其含水率分别是3.79%、6.91%、4.93%、5.95%和4.94%，从土层深度上分析，土壤含水率目前呈现无规律分布，10-20cm土层上含水率明显高于其他土层；从土壤含水率比例中分析，阿克萨拉矿点撒种后，0-50cm的土壤含水率均小于10%，说明土壤中的水分状态仍不足，土壤易于破坏和受到侵蚀，土壤的通透性偏低。

相较于阿克萨拉原始土壤中的含水率，目前撒种后恢复区域不同土层深度上，土层越深土壤含水率恢复程度越好。

3.2土壤有机碳检测分析结果分析

矿区生态恢复的目的是为了将破坏的生态环境恢复到与原始环境相协调的状态。从原始草地和破坏后采取修复措施的土壤有机碳含量检测结果发现，阿克萨拉矿点周边对照样地（原始草地）在20～30cm的土壤有机碳含量最高，为109g/kg；30～40cm的土壤有机碳含量最小，为25.9g/kg，如图4（a）所示。在阿克萨拉修复样地内，在采取撒种、草皮移植、覆土、种植黑加仑、种植小云杉和补播措施的5个样方分别取样（依次为1、2、3、4、5号样方），结果可知，撒种子样地的土壤有机碳含量普遍偏高，采取并且30～40cm的土壤有机碳含量最高，为45g/kg。

3.3土壤恢复成效评估

从阿尔泰山两河源废弃矿区阿克萨拉矿点土壤恢复情况调查与分析得出，修复后的土壤含水率在10-20cm土层上明显高于其他土层。说明修复后的土壤含水量能够为植被提供所需要的水分；修复区土壤中的有机碳含量在20～30cm的土层较高，能够为植被恢复提供所需要的有机物和养分；然而，修复后的土壤恢复指标与原始草地相比，还达不到原始草地的土壤质量，但与修复前的土壤情况相比，明显达到了该矿区土壤恢复的目的，为两河源废弃矿区生态修复提供了科学的、可推广的修复模式。

参考文献

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