伊敏煤田排土場恢復植被類型配置探究

劉思瑩，吳祥云，李廣芬，孫若崢

（遼寧工程技術大學環境科學與工程學院，遼寧 阜新 123000）

林牧業復墾所需復墾的土地質量要求不太嚴格，是礦區排土場等廢棄地最經濟、最可靠的復墾方式[1-2]。土壤整治是復墾最重要的環節之一[3]，其中，植被恢復又是最主要的，也是最關鍵的。因為幾乎所有的自然生態系統的恢復總是以植被恢復為前提，故根據具體環境條件與需要選擇適宜的植物種是生態恢復的關鍵技術之一，是生態恢復與重建的核心[4-5]。有效地治理和改善排土場生態環境，使排土場植被得到恢復，從而推動排土場植被恢復工作快速健康發展。

礦產資源的開發利用，既為經濟發展提供了重要的原材料和能源，對經濟發展起了巨大的推動作用，同時也對環境產生了重大影響[6]。隨著煤炭開發力度明顯加大，煤炭資源開發所面臨的生態保護形勢更加嚴峻。排土場是在露天開采過程中人工堆墊形成的特殊巨型地貌[7]，土地植被稀少、有機質和腐殖質含量低，土地生產力極為低下，由此而導致草原面積減少、地形地貌變化，進而破壞草原生態平衡，影響地方畜牧業的發展，使草原小氣候趨于干旱化[8]。如何在排土場上進行快速、高效的植被恢復與重建，是當前生態環境保護所面臨的緊迫任務，是必須要解決的問題[9]。

本研究對伊敏露天煤礦排土場植被恢復情況進行調查，目的是科學地配置恢復植被類型[10]，從而提出最佳的類型，迅速提高伊敏露天煤礦植被覆蓋率和利用率，為伊敏露天煤礦植被恢復與重建奠定基礎。

1 研究區自然概況

伊敏礦區位于伊敏河中游的伊敏河鎮境內，屬內蒙古自治區海拉爾市鄂溫克自治旗管轄。其地理坐標為：東經 119°39′20″～119°46′35″，北緯48°33′00″～48°36′24″。該區地處大興安嶺西麓呼倫貝爾草原、海拉爾盆地東部、伊敏河中游地區，地貌景觀以低山丘陵為主，位于寒溫帶與中溫帶過渡性地帶，該區氣候屬寒溫帶大陸性氣候，春季多風，夏季溫和并且時間短，夏秋季多雨，冬季嚴寒并且時間長。據氣象臺統計，該區年平均氣溫-0.1℃，年平均降水量266.25 mm，年均蒸發量1258 .75 mm，無霜期119 d。特殊的地理條件決定了該區的植被特征，也決定了其土壤類型及分布，分析和掌握土壤類型及分布對于有效利用土地及采礦后復土造田具有重要意義。

2 研究內容和研究方法

2.1 研究內容

以內蒙古海拉爾市伊敏露天煤礦排土場為研究對象，通過對排土場植被種類的調查，篩選出一批適合于礦區排土場生長的優良植物種，找出最佳的植被恢復與重建模式，迅速提高伊敏露天煤礦植被覆蓋率和利用率，為露天煤礦植被恢復工作提供理論參考。

2.2 研究方法

在伊敏露天煤礦復墾區（西排土場）和未復墾區（內排土場）選擇典型樣地，分別在樣地的坡頂、坡中、坡底隨機選取樣點進行植被調查，調查內容（喬木和灌木種類及數量較少，所以不對其進行細致的分析）包括：草本植物的種類、蓋度、高度和生物量。草本樣方面積為1 m×1 m。本研究以重要值為測度指標，計算排土場上不同位置植物的種類。

蓋度是指群落中某種植物遮蓋地面的百分率；頻度是指某物種在調查范圍內出現的頻率。

頻度＝物種出現的樣方數/樣方總數×100%；相對頻度＝一個種的頻度/所有種的總頻度×100%；相對蓋度＝一個種的蓋度/所有種的總蓋度×100%；相對高度＝一個種的高度/所有種的總高度×100%；相對生物量＝一個種的生物量/所有種的總生物量×100%；草本植物重要值＝（相對頻度＋相對蓋度＋相對高度+相對生物量）/4。

3 結果與分析

3.1 排土場植被特征研究

通過調查，內排土場未進行人工恢復，植物恢復較少，覆蓋率較低，草本植物平均高度為8.66 cm。而經過人工恢復的西排土場，草本植物生長旺盛，平均高度為14.88 cm。調查得出，該區喬、灌木種類很少，且大都是耐干旱、耐瘠薄的植被類型，其中，喬木1種（油松），灌木1種（主要是沙棘）。草本植物主要包括禾本科和菊科2類，在調查的樣方中，共記錄7科10屬18種。常見的植物種類列于表1。

表1 排土場植物種類

3.2 排土場草本植物的特征分析

經調查，排土場自然恢復的草本植物主要有菊科、禾本科2種，主要優勢種有北苔草、貝加爾針茅、狗尾草。各樣地與總蓋度、平均高度、總生物量之間的關系如圖1所示。

由圖1可知，總蓋度樣地1～6呈遞增趨勢，總生物量變化從小到大，平均高度變化不大，樣地4以后稍微有增高的趨勢。這3項指標總體上呈遞增的趨勢，且各群落中植被的生物量和蓋度具有一定的相關性，而高度受到的影響較小。

樣地1的植物種類與重要值之間的關系如圖2所示。

樣地1位于內排土場坡頂，由分析得知，該區植被覆蓋率較低，經自然恢復，植被種類較少，大多數都是當地物種，沒有外來物種的入侵。該區經自然恢復的植物種以多年生的北苔草、貝加爾針茅、羊草為主，北苔草和貝加爾針茅的重要值較大，豬毛菜和狗尾草的重要值較低。樣地2位于內排土場坡中，根據調查，該處的覆蓋率比坡頂的要低，主要是由于水力侵蝕使得植被自然恢復所需水分得不到滿足，植物生長緩慢。該區主要是以狗尾草、北苔草、貝加爾針茅為主的耐旱、耐貧瘠的草本植物，其中，狗尾草和北苔草的重要值比較大。樣地3位于內排土場坡底，植被覆蓋率比坡中和坡頂要高，主要是由于該區排矸年限比較長、坡底土壤含水量較高。該區植物以堿蓬和羊草為主。

樣地4的植物種類與重要值之間的關系如圖3所示。

樣地4位于西排土場坡頂，西排土場排矸年限達到8～10a，并且經過了人工植被恢復。由圖3可知，植物種類達到12種，多年生植物以北苔草和貝加爾針茅為主，其在植被群落中所占的比例較大。

樣地5位于西排土場坡中，植物種類有14種，表明西排土場坡中已得到較好恢復，人工恢復植物大多數已成活。沙打旺、北苔草和紫花苜蓿的重要值要比其他草本植物的高，在以后的排土場植被恢復配置中可以選擇沙打旺、北苔草和紫花苜蓿等物種。樣地6位于西排土場坡底，以多年生草本植物為主，貝加爾針茅和北苔草占很大比例，重要值分別為23.6%和20.4%，由于受環境影響和制約，一年生植物在植被群落中所占比例較小，植被群落的穩定性較高，群落結構漸趨復雜。

以上分析得出，植被蓋度隨著矸石山排矸年限的增長而增加，植物種類也隨之越來越豐富。西排土場經過人工恢復和自然恢復的共同作用，其平均蓋度達到84.97%，植物種類也有了增加，排土場整體基本得到恢復。而未進行人工恢復的內排土場上的植被蓋度較低，其平均蓋度僅為27.4%，植物種類較少，主要以多年生的貝加爾針茅、羊草和北苔草為主。

3.3 植被的配置模式

物種多樣性是生態系統穩定的基礎，擁有多種植物的生態系統其抗干擾能力遠遠要比僅有單種或少數幾種植物的生態系統強。在進行植被恢復時，應注意將灌、草多層配置結合起來，在配置時應遵循生態位原理，充分考慮種群密度、種群生長和繁殖以及種間關系等。另外，根據不同的生態治理要求，因地制宜，選擇不同的植被配置模式。適宜礦區生長的主要植物種類列于表2。

3.3.1 坡頂植被配置模式 坡頂對礦區環境美化、防止粉塵污染和防風固沙等起著重要作用。坡頂將來可作林牧用地，按復墾的要求，鋪設1 m以上表土進行土地整治，在坡頂邊緣的兩邊栽植沙棘。其配置模式可以種植適合當地的草本植物，如貝加爾針茅、北苔草和狗尾草等耐旱植物。這幾種植物已經在西排土場進行種植，西排土場的植被覆蓋率得到了很大提高，收到了良好的效果。待草本植物恢復后，適當種植一些灌木，增加植物種類，達到生態系統的穩定性。

表2 適宜礦區生長的主要植物種及其特性

3.3.2 邊坡植被配置模式 根據環境保護、水土保持和復墾的要求，邊坡的利用方向是林草用地。邊坡上的表土不宜鋪得太厚，一般以20～30cm為宜，以促使植株根系縱深向石礫層發展。其上的植物應以栽植為主，主要栽植沙棘；以播種為輔，主要播種如沙打旺、紫花苜蓿、羊草、貝加爾針茅等耐干旱、瘠薄的草本植物。從恢復過的西排土場可觀察到其上種植的沙棘長勢良好、生長旺盛。

3.3.3 周邊植被配置模式 排土場周邊植被包括其周邊防護林帶和公路兩側的綠化。這類植被配置是把綠化美化功能與水土保持功能結合起來。排土場周邊防護林帶種植油松，中間套種沙棘，種植寬度可達20～30m。道路兩邊采用沙棘和油松配置起來，其中間可插播一些草本或者多年生花卉植物。

排土場植被恢復之后，還需要對植被進行養護，如除草、病蟲害控制等，還要定期進行管理。排土場植被恢復后的生態系統還很脆弱，任何自然和人為的干擾，都會對脆弱的生態系統構成威脅。所以，要嚴格避免人為不利的干擾，同時讓自然干擾最小化，盡量保護好恢復后的生態系統。

4 結論

植被恢復技術在排土場的生態治理中起著關鍵作用，本研究通過對伊敏露天煤礦排土場植被狀況調查和分析，得出：（1）未復墾排土場草本植物的種類較少；已復墾排土場植物種類遠大于未復墾排土場，植被結構漸趨復雜，一年生植物在群落中所占比例減小，多年生植物所占比例增加，植物群落的穩定性較高。（2）已復墾排土場草本植物的平均蓋度大于未復墾排土場。適合該地區恢復的主要植物種有北苔草、貝加爾針茅、沙打旺和紫花苜蓿等。（3）排土場復墾植被的配置應以草本為主，灌木為輔，其中，草本以貝加爾針茅、沙打旺、紫花苜蓿、北苔草和羊草為主，灌木以沙棘為主。排土場周邊植被配置以喬木和灌木為主，配置模式為油松×沙棘，可在喬灌木之間種植一些耐旱、耐貧瘠的羊草、北苔草、沙打旺等草本植物。

［1］胡振琪.土地復墾學研究現狀與展望 [J].煤礦環境保護，1996，5（2）：112-115.

［2］楊修.礦山廢棄地植被恢復與重建研究[D].北京：中國科學院生態環境研究中心，1999.

［3］周樹理.礦山廢地復墾與綠化[M].北京：中國林業出版社，1995：223-226.

［4］裴宗陽，胡振華，劉瑞龍，等.我國煤矸石山的水分研究進展[J].山西農業科學，2011，39（7）：751-753，763.

［5］胡振琪.露天煤礦土地復墾研究 [M].北京：煤炭工業出版社，1995：151-153.

［6］許劍敏，洪堅平，梁利寶.不同培肥對采煤塌陷地復墾土壤氮素變化的影響[J].山西農業科學，2012，40（5）：498-501.

［7］李晉川，王文英，盧崇恩，等.安太堡露天煤礦新墾土地植被恢復的探討[J].河南科學，1999（S1）：92-95.

［8］李凌宜，李卓，寧平.礦業廢棄地生態植被恢復的研究[J].礦業快報，2006，8（8）：25-28.

［9］暢功民，李建華，張強.山西省工礦區土地復墾現狀及發展對策研究[J].山西農業科學，2011，39（9）：972-974，980.

［10］劉寶勇，李艷軍.海州露天礦廢棄地植被優化配置模式研究[J].山西農業科學，2011，39（12）：1304-1306.