補連塔煤礦沉陷區立地類型劃分

楊廷華

（內蒙古準格爾旗水土保持局，內蒙古 準格爾旗 010300）

1 引言

補連塔煤礦是目前世界第一大井工礦井，位于內蒙古自治區鄂爾多斯市境內，井田面積為106.43km2，2011年生產原煤達到2620萬t。礦區氣候干旱，風大沙多，水土流失劇烈，自然條件惡劣。經過近10多年的努力，對礦區進行了大量綠化，使礦區的環境面貌得到明顯改善。但隨著公司采煤量的增加，采煤塌陷區面積也在迅速增加，已影響到當地土地的使用及耕種，對采煤塌陷區進行生態恢復已成為該礦區一項重要的戰略任務。而對塌陷區造林地進行立地類型劃分，是進行生態恢復的首要條件，本文從塌陷區造林地進行立地類型劃分方面進行探討，以期為煤礦塌陷區生態恢復提供技術借鑒。

立地類型是某些立地因子相同或相近，并且有同等生產力水平地段的總和。立地類型劃分是將立地條件及林木生產效果相近的造林地歸并為同一類型。立地分類及立地質量評價是對立地性能的認識。引進立地分類及立地質量評價，對摸清經營范圍內的立地條件，提高造林和經營水平，充分發揮林地生產潛力具有重要意義。

長期以來，世界各國對森林立地分類進行了大量的研究、實踐和探索。產生了各種各樣的分類系統。大致有植被因子途徑、環境因子途徑和綜合多因子途徑3種[1]。在我國關于森林立地類型劃分的方法有很多，陶國祥運用模糊數學理論，選擇地形、土壤、坡向、海拔和土層厚度為主導立地因子，依據貼近原則，計算貼近度來劃分立地類型亞區、立地類型組和立地類型[2]。隆孝雄在劃分立地區的基礎上，根據地形、地貌、海拔、土壤、植物、氣候等因子，劃分立地亞區、立地類型小區和立地類型組[3]。趙雨森采用土壤物理因素指標、化學因素指標和生物因素指標，運用定量和定性相結合的方法，對立地類型和土坡生產力劃分為優、良、可、劣4個等級[4]。上述的各種立地類型劃分方法適用于大區域的立地劃分，而神東公司補連塔沉陷區造林地面積小，須擬定適合研究區實際情況的立地類型劃分方案。

2 礦區概況

補連塔煤礦位于內蒙古自治區鄂爾多斯市境內，井田面積為106.43km2，采煤方式為地下式開采。

礦區屬典型的干旱半干旱大陸性季風氣候區，干旱少雨，風大沙多，水土流失劇烈。礦區為水蝕和風蝕共同作用形成的地貌－蓋沙黃土丘陵和風蝕黃土丘陵，地表為流動沙及半固定沙所覆蓋，沙漠化及潛在沙漠化土地面積約占總面積的85%。處于草原與森林草原的過渡地帶，成土母質主要為殘積物和風成沙，以耐旱、耐寒的沙生植物、旱生植物為主，呈現稀疏灌叢植被，植被覆蓋率僅為3%～11%，其代表群系為油蒿（Artemisia ordosica Kraxch）群系，形成單優勢群落，主要伴生植物為一年生的雜草類。

3 研究內容與方法

3.1 研究內容

研究區選在神東礦區補連塔沉陷區，研究目的是全面了解本區的土壤肥力狀況、地形特征、植被類型，在此基礎上對該區域內將要造林的造林地進行立地類型劃分。為引種造林工作提供基礎數據。

3.2 研究方法

3.2.1 野外調查

通過野外踏查，以地貌為一級指標可將整個區域劃分為溝和梁兩類。由于溝比較狹窄，高差太大，兩側坡度較陡，不適宜造林，所以在立地類型劃分中不予考慮。梁地以有無覆沙為二級指標可分為有覆沙梁地和無覆沙梁地兩類，在研究區內按照這兩類梁地選擇觀測點，觀測點的選擇盡量做到在整個區域均勻分布，觀測內容包括地形特征、植被類型等，同時對具有代表性的樣點挖剖面取土進行室內分析。

3.2.2 土壤調查、土樣采集與處理

由于覆沙梁地的沙土分層不明顯，故按照固定深度取樣，每層25cm，分3層取樣，剖面的深度控制在75cm；無覆沙梁地土壤分層明顯，按照土壤發生層取樣，深度控制在70～90cm。每一層土壤用鋁盒取兩個平行樣，進行土壤含水量的測定，測定養分的土樣直接用密封袋采集，同時對樣點附近的地貌、植被等進行記錄。測定養分的土樣取回后置于室內風干，將風干后的土樣混勻后按照四分法取土，過篩，裝袋。土壤含水率直接烘干測定。

3.3 室內分析

分析指標包括土壤的含水量、有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量，其中含水量采用烘干法；有機質用重鉻酸鉀容量法測定；堿解N用堿解擴散法測定；用0.5mol／L的碳酸氫鈉提取土壤樣品后，用鉬銻抗比色法測土壤速效P；用1mol／L的中性醋酸鈉提取土壤樣品后，用火焰光度計測速效K[5]。土壤各項指標的測定采用重復一次的方法。

3.4 數據處理

綜合考慮研究區域內的各項因子，最終確定在測定的各項土壤理化指標中，選用土壤含水量為主導因子并結合土壤有機質含量對研究區進行土壤等級的劃分。運用SAS軟件對土壤含水量和土壤有機質含量做聚類分析，以土壤含水量聚類分析的結果為主導并結合有機質含量的聚類結果，對整個調查區的土壤進行等級劃分，并結合野外調查的其他記錄對劃分后的立地類型進行描述。

4 結果分析

4.1 立地類型區劃分

通過野外踏查，研究區內大多為無林地或少林地，地表植被覆蓋度低，植物種類較少，因此在進行立地類型的劃分時以地貌為主導因子進行劃分。以地貌為一級指標將整個研究區可劃分為溝和梁地兩個立地大區，對于梁地依據有無覆沙分為覆沙梁地和無覆沙梁地兩個立地區，覆沙梁地依據地形起伏狀況劃分為沙丘覆蓋的梁地和均勻覆沙的梁地兩個立地小區；無覆沙梁地依據坡度大小劃分為坡度小于15°的緩丘梁地和坡度大于15°的陡坡梁地兩個立地小區。由于溝谷狹窄，溝坡坡度較大，不適宜造林，不予考慮。

4.2 土壤等級劃分

在室內分析過程中，對土壤機械組成的測定得出調查區內的土壤大多是沙土，極少一部分為砂壤土，因此用土壤質地對立地類型區進行土壤等級的劃分不符合實際情況，而且不同觀測點土壤的速效磷、速效鉀、堿解氮含量變化不明顯，所以利用速效N、P、K劃分土壤等級也很不理想。調查區多年的生產實踐表明水分是當地造林的限制因素，而有機質在一定程度上可以反映當地土壤的肥力狀況，所以對土壤含水量和有機質含量進行聚類分析可以較好的反映不同觀測點之間土壤的差異性，可以相對科學的對土壤進行等級劃分。土壤含水量和有機質含量聚類分析結果如下所示（圖1、圖2）。

根據對土壤含水量和土壤有機質含量的聚類分析結果（圖1、圖2）得出土壤含水量和土壤有機質含量的劃分界限如表1。

圖1 土壤含水量聚類分析結果

圖2 土壤有機質聚類分析結果

表1 土壤等級劃分標準

綜合考慮研究區土壤含水量和有機質含量，并依據聚類分析的結果，可將研究區土壤劃分為4個等級。

Ⅰ：含水量高，有機質含量高：樣點21、26；Ⅱ：含水量高，有機質含量低：樣點25；Ⅲ：含水量低，有機質含量高：樣點34、35、39；Ⅳ：含水量低，有機質含量低：樣點22、28、33、36、37、40。

表2 各樣點土壤含水量聚類結果

根據土壤含水量聚類分析結果（表2）可知，除去上述4個等級所提及的12個樣點以外，30、31、38三點土壤含水量較高；23、24、27、32、29五個點土壤含水量較低。其中30、31兩個觀測點與21、26兩個樣點相比較有很多的相同點，如土壤含水量都較高，并且地形特征相似，都屬于梁地土壤，位置都位于緩坡坡中；土壤質地接近，土體的顏色相差不大；兩組觀測點所在區域植被種類相似，且都以禾本科植物為主，因此可將這兩組觀測點在土壤等級上劃分為一類。38點與25點與上兩組觀測點情況相似，也可以歸為一類。同樣，按上述方法可將23、24與34、35、39劃分為一類；27、29、32與22、37、33、40、36、28劃分為一類。綜上所述，這20個樣點劃分情況如表3。

表3 土壤等級劃分結果

4.3 立地類型劃分結果

通過野外調查和室內分析可將研究區劃分為2個立地區、4個立地小區，每個立地小區劃分為4個土壤等級，見表4。

表4 不同立地小區中的土壤等級劃分

不同觀測點的肥力指標見表5，土壤養分含量分級與豐缺度指標見表6。

根據野外調查記錄以及室內對土壤各項肥力指標的統計分析結果，將研究區劃分為3個類型區，對各個類型區的特征描述如表7所示。

表5 不同觀測點的肥力指標

表6 土壤養分含量分級與豐缺度指標

表7 立地類型劃分結果

5 結論與建議

5.1 結論

通過野外調查，以地貌為一級指標將研究區劃分為溝谷和梁地兩個立地大區，以有無覆沙為二級指標將梁地劃分有覆沙梁地和無覆沙梁地兩個立地區，覆沙梁地依據地形起伏狀況分為沙丘起伏的梁地和均勻覆沙的梁地兩個立地小區；無覆沙梁地依據坡度大小分為坡度大于15°的陡坡梁地和坡度小于15°的緩坡梁地兩個立地小區；根據室內分析結果，以土壤含水量的聚類分析結果為主導并結合有機質含量的聚類分析結果將各個立地小區劃分為4個土壤等級，但由于研究區內坡度小于15°的緩坡梁地不存在，又因為各個立地小區內部分土壤等級的缺省，所以將整個研究區劃分為8個林地斑塊（圖3）。

5.2 建議

（1）在坡度大于15°的陡坡梁地上挖魚鱗坑進行造林，以減少梁地上的水土流失。植物種可選擇適宜各個林地斑塊的經濟林進行栽植如酸棗、油松混交林，在坡底土層較厚的地段配置少量的文冠果、紅棗，這樣可以提高文冠果、紅棗的結實量，以達到兼顧生態恢復和經濟效益的雙重目的。

圖3 整個研究劃分

（2）在均勻覆沙的梁地上，地勢相對平坦，可栽植樟子松。

（3）在沙丘起伏的梁地上，栽植沙棘、楊柴、花棒等沙生灌木，可起到防風固沙的作用。

（4）在栽植過程中，施用適量的N、P、K肥，最好是羊糞，以提高土壤肥力；另外，栽植后應定期澆水，以提高造林的成活率。

[1]馬天曉.基于人工神經網絡的森林立地分類與評價[D].鄭州：河南農業大學，2006.

[2]陶國祥.模糊數學在林業立地類型劃分中的應用[J].林業調查規劃，1995（1）：1～5.

[3]隆孝雄.四川立地分區及適生樹種[J].四川林業科技，2001，22（4）：54～58.

[4]趙雨森.半干旱退化草牧場造林立地類型劃分、評價與適地適樹研究[J].中國生態農業學報，2001，9（3）：31～34.

[5]中國土壤學會.土壤農業化學分析方法[M].北京：中國農業科技出版社，2000.