石門縣新關鎮石灰石礦區土壤和植被主要特征分析

蔣輝

摘 要：石門縣新關鎮是以水泥生產為主的工業鎮，多年的石灰石開采，造成嚴重的生態問題。本文通過對石灰石開采場的土壤和植被類型進行調查分析，結果表明，礦區土壤肥力低，原生植被破壞嚴重，正逐漸形成次生灌叢。這為今后石灰石礦區的生態恢復提供了理論依據。

關鍵詞：石門縣；石灰石；生態恢復

中圖分類號：TQ172.4+1 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.10.028

Analysis of Soil and Vegetation Characteristics of Limestone Mining Area in Xinguan Town of Shimen County

JIANG Hui

（College of Horticulture and Landscape， Hunan Agriculture University， Changsha， Hunan 410128，China）

Abstract： Xinguan town of Shimen County is industrial town which cement production is the main project， Strip mining for many years deforms the landscape and lead to serious ecological problems. In this paper， investigation and analysis of soil and vegetation of limestone mine area were done， the results showed that soil fertility was low and the vegetation was serious destroyed， the second shrub are forming. It would be provides a theoretical basis for ecological restoration in the future.

Key words： Shimen County； limestone； ecological restoration

礦山的露地開采不僅侵占土地資源，而且對生態環境造成巨大的破壞。采石礦區的大肆開采，使地表層植被剝離，廢棄地土壤結構被破壞，且肥力差。隨著裸露巖石的逐年風蝕，巖石表面也發生一系列的變化，并逐漸演替出相對穩定的植物群落[1]。但是自然演替時間長，且景觀效果差，因此及時進行采石廢棄地的生態恢復治理至關重要。

新關鎮為石門縣工業重鎮，距離縣城西北9 km，渫水下游和澧水匯交之處，該鎮礦藏豐富，地下埋藏著豐富的石灰石、鐵、石煤、白云石等礦產資源，該鎮以水泥為龍頭企業，“壩道”、“東峰”兩大水泥品牌享譽全國，素有“水泥之城”、“化肥之都”之稱。經歷多年的礦石開采，也帶來嚴重的生態問題，如植被被毀、水土流失、地質災害頻發以及其他次生環境問題，如水資源污染、固體廢棄物污染、區域生態系統破壞[2]，直接危害居民健康和農業可持續發展。筆者著重對新關鎮石灰石礦區的開采歷史、礦區土壤理化特性和周邊植被現狀進行調查分析，旨在為今后新關鎮的生態恢復提供參考依據。

1 材料和方法

1.1 自然概況及開采歷史調查

采用資料收集法，在當地相關部門查閱相關文件和記載。

1.2 植被現狀調查

記錄生境因子，如調查地點具體情況、經緯度、海拔、坡度、坡向、土壤環境等。在石灰石礦區選取6個10 m×10 m的樣方，在樣方中調查植物種類及植被類型，并進行分析。

1.3 土壤養分調查

在每個樣方中分別采集土壤樣本，采集后，自然風干，去除沙礫、植物根系等異物，充分研磨后過0.85 mm土壤篩，對每一份樣本采用四分法取樣，過0.15 mm土壤篩，將處理好的土壤分別裝袋備用。

土壤養分的測定，即土壤有機質以及全氮、全磷、全鉀的含量。全磷采用堿熔-鉬銻抗比色法，全鉀采用堿熔-火焰光度法，全氮采用半微量凱氏法，速效磷采用氟化銨-鹽酸浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法，有機質采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法。

2 結果與分析

2.1 開采歷史及現狀

石門縣位于湖南省西北部，處湘鄂邊陲，東連澧縣、臨澧，南接慈利、桃源，西抵桑植、鶴峰，北毗五峰、松滋。地處東經110°29'～111°33'，北緯29°16'～30°08'之間，屬中亞熱帶向亞熱帶過渡的季風氣候區。

據記載，石門縣新關鎮一帶白云巖資源估算儲量約為200億t，從1976年開始陸續建成多家采石廠，進行小規模開采，并逐步形成三大開采片區，分別是七松村-賀家山、新關社區及松林片-簡家山-香爐山一帶、新橋社區及長嶺村-月亮凸-南山一帶，在開采區周邊也迅速建立了水泥廠和化肥廠。據統計，目前石門縣內有7家生產能力很強的采石場，其中海螺賀家山石場年開采量在400萬t左右，其他幾家年生產量約為20萬t。新關鎮境內與礦產相關的企業眾多，目前有壩道水泥公司、強盛水泥公司、石新橋水泥公司、西北建筑公司、玉葉化肥公司、合磷化工公司、裕豐化工公司等骨干企業。

2.2 植物種類及植被類型

通過劃分樣方，統計各樣方內主要植物種類，從表1可以看出，植被以灌木和草本植物為主，沒有喬木，在統計的樣方內，共有19種植物，其中8種灌木，11種草本，覆蓋量最大的是狗牙根。形成兩種典型的植被類型，分別是：牡荊+鹽膚木幼苗+狗牙根的灌木與草本結合的植物群落，以及以臭牡丹和假奓包葉為主的混合灌木叢。在第一種植被類型中，上層的灌木以牡荊為主，還有少量的小葉黃楊，牡荊平均高120 cm，蓋度為25%左右；中層有鹽膚木幼苗和胡枝子，高度約10 cm，蓋度約73%；狗牙根植株低矮，平均4 cm，覆蓋地面的能力很強，蓋度為70%左右。以臭牡丹和假奓包葉混合的灌木叢生活在石塊居多的樣方內，僅在石縫間有疏散的土粒，臭牡丹植物的高度均在40 cm；亂石塊堆邊緣的土層稍厚，土粒呈紅色，分布有大量的假奓包葉灌叢，高約120 cm。endprint

2.3 土壤理化特性

由表2所示，礦區土壤pH值在8.3以上，土壤為堿性土，因為石灰石礦產主要成分為CaO。現場取樣調查得知，礦區內土層厚度最厚為12 cm，平均厚為9.3 cm，覆蓋層的頂部一般為腐殖土與黃土，其下為坡積層，主要由石灰巖碎塊、滾石及黏土組成，下部為殘積物，成分主要是紫紅色黏土、石灰巖碎塊，有少量頁巖和砂巖的混雜物，局部為泥質或鈣質膠結。礦區土壤基本理化性質見表2。

所有樣方中土壤樣本有機質含量均低于20 g·kg-1，為有機質缺乏的土壤類型。其中樣方1和3中有機質含量尤其低。

土壤中全氮含量是評價土壤氮素肥力的一個重要指標，我國土壤除少數類型外，一般含氮量都在2.0 g·kg-1以下，甚至有許多土壤含氮量不足1.0 g·kg-1，自然土壤表層的含氮量大多在0.4～7.0 g·kg-1之間[3]。調查樣方的平均全氮含量在1.0 g·kg-1。由此可以看出，水泥石灰巖礦區含氮量屬正常偏低，土壤肥力不足。

土壤中磷含量很大程度上決定了土壤磷素肥力，我國土壤的磷含量大致在0.2～1.1 g·kg-1[3]。調查樣方中全磷含量為0.5 g·kg-1左右，屬正常值。

土壤全鉀含量一般在16.1 g·kg-1左右，調查樣方全鉀含量在20 g·kg-1左右，高于標準值，水泥石灰巖礦區全鉀含量較高的原因一方面可能石灰巖礦區的土壤為鹽漬性土壤，全鉀含量本身偏高，另一方面與礦區土層較薄，取樣深度較淺有關。

所調查樣方中速效磷的含量均低于5 mg·kg-1，含量極低，屬于速效磷極缺乏性土壤。

速效鉀的含量很高，含量豐富。

3 討 論

土壤是人類生存環境的一個重要組成部分，科學評價土壤肥力不僅能使我們更加了解土壤本質，更好地利用土壤資源，而且對于指導農業、林業生產具有重要的意義[4]。通過對石門縣新關鎮石灰石礦區調查得知，礦區土層薄，土壤有機質含量低，土壤肥力較低，特別是缺氮和缺磷嚴重。因此樣地無喬木層，以地被和灌叢為主，由于礦區及其周圍環境破壞嚴重，土壤結構性差，因此不利于植物生長和其他生物的活動，對礦區進行植被的恢復難度很大。

植被恢復不僅起到構建退化生態系統初始植物群落的作用，還可促進土壤結構、肥力的恢復以及土壤微生物與動物的繁殖，從而促進整個生態系統結構、功能的恢復與重建。在石灰石礦區修復時可以通過種植一些豆科植物，利用它們的固氮功能增加土壤氮素肥力[5-7]；通過定向地調節磷素狀況和合理施用磷肥的方式，來提高土壤磷素肥力。有研究表明[8]，草地中自然植被的覆蓋有利于土壤磷素肥力的保持。樹種的選擇是植被恢復當中的重要環節，應該選擇生長快、適應性強、抗逆性好的樹種，優先選擇固氮樹種（如沙棘）、鄉土樹種和先鋒樹種，也可以引進外來速生樹種[9-10]。根據石灰石礦區土壤特征，可推薦的復墾植物有沙棘、紫穗槐、桑樹、構樹、白茅、狗尾草等，恢復時可搭配種植，恢復物種多樣性。禾本科與豆科植物屬于先鋒物種，將喬木、灌木、草本、藤本多層次配植，進行多植被間種、套種、混種，以形成豐富的生態系統，獲得持久穩定的植被體系。

參考文獻：

[1] 張毅川，喬麗芳，陳亮明，等.廢棄地的景觀與生態恢復研究[J].環境科學研究，2005，18（1）：17-21.

[2] 宋丹丹.石灰巖礦山廢棄地生態恢復與景觀營建研究[D].石家莊：河北農業大學，2012.

[3] 魯如坤.土壤農業化學分析方法[M].北京：中國農業科技出版社，1999：2-4，9-10.

[4] 駱伯勝，鐘繼洪，陳俊堅.土壤肥力數值化綜合評價研究[J].土壤，2004，36（1）：104-106.

[5] 李斌，陳月華，童方平，等.采礦廢棄地植被與可持續景觀營造研究[J].中國農學通報，2010，26（9）：273-276.

[6] 溫慶忠.廢棄石灰巖礦山植被恢復方法探討[J].林業資源管理，2008，8（4）：108-111.

[7] 劉磊，施龍青，邱梅，等.露天石灰巖礦山綜合整治模式研究[J].礦產保護與利用，2012，10（5）：49-51.

[8] 孟廣濤，方向京，柴勇，等.礦區植被恢復措施對土壤養分及物種多樣性的影響[J].西北林學院學報，2011，26（3）：12-16.

[9] 楊濤，彭立君，武富強，等.石灰巖礦山生態恢復方法和實踐[J].礦產保護與利用，2009（2）：37-42.

[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（12）：1 304-1 306.endprint

2.3 土壤理化特性

由表2所示，礦區土壤pH值在8.3以上，土壤為堿性土，因為石灰石礦產主要成分為CaO。現場取樣調查得知，礦區內土層厚度最厚為12 cm，平均厚為9.3 cm，覆蓋層的頂部一般為腐殖土與黃土，其下為坡積層，主要由石灰巖碎塊、滾石及黏土組成，下部為殘積物，成分主要是紫紅色黏土、石灰巖碎塊，有少量頁巖和砂巖的混雜物，局部為泥質或鈣質膠結。礦區土壤基本理化性質見表2。

所有樣方中土壤樣本有機質含量均低于20 g·kg-1，為有機質缺乏的土壤類型。其中樣方1和3中有機質含量尤其低。

土壤中全氮含量是評價土壤氮素肥力的一個重要指標，我國土壤除少數類型外，一般含氮量都在2.0 g·kg-1以下，甚至有許多土壤含氮量不足1.0 g·kg-1，自然土壤表層的含氮量大多在0.4～7.0 g·kg-1之間[3]。調查樣方的平均全氮含量在1.0 g·kg-1。由此可以看出，水泥石灰巖礦區含氮量屬正常偏低，土壤肥力不足。

土壤中磷含量很大程度上決定了土壤磷素肥力，我國土壤的磷含量大致在0.2～1.1 g·kg-1[3]。調查樣方中全磷含量為0.5 g·kg-1左右，屬正常值。

土壤全鉀含量一般在16.1 g·kg-1左右，調查樣方全鉀含量在20 g·kg-1左右，高于標準值，水泥石灰巖礦區全鉀含量較高的原因一方面可能石灰巖礦區的土壤為鹽漬性土壤，全鉀含量本身偏高，另一方面與礦區土層較薄，取樣深度較淺有關。

所調查樣方中速效磷的含量均低于5 mg·kg-1，含量極低，屬于速效磷極缺乏性土壤。

速效鉀的含量很高，含量豐富。

3 討 論

土壤是人類生存環境的一個重要組成部分，科學評價土壤肥力不僅能使我們更加了解土壤本質，更好地利用土壤資源，而且對于指導農業、林業生產具有重要的意義[4]。通過對石門縣新關鎮石灰石礦區調查得知，礦區土層薄，土壤有機質含量低，土壤肥力較低，特別是缺氮和缺磷嚴重。因此樣地無喬木層，以地被和灌叢為主，由于礦區及其周圍環境破壞嚴重，土壤結構性差，因此不利于植物生長和其他生物的活動，對礦區進行植被的恢復難度很大。

植被恢復不僅起到構建退化生態系統初始植物群落的作用，還可促進土壤結構、肥力的恢復以及土壤微生物與動物的繁殖，從而促進整個生態系統結構、功能的恢復與重建。在石灰石礦區修復時可以通過種植一些豆科植物，利用它們的固氮功能增加土壤氮素肥力[5-7]；通過定向地調節磷素狀況和合理施用磷肥的方式，來提高土壤磷素肥力。有研究表明[8]，草地中自然植被的覆蓋有利于土壤磷素肥力的保持。樹種的選擇是植被恢復當中的重要環節，應該選擇生長快、適應性強、抗逆性好的樹種，優先選擇固氮樹種（如沙棘）、鄉土樹種和先鋒樹種，也可以引進外來速生樹種[9-10]。根據石灰石礦區土壤特征，可推薦的復墾植物有沙棘、紫穗槐、桑樹、構樹、白茅、狗尾草等，恢復時可搭配種植，恢復物種多樣性。禾本科與豆科植物屬于先鋒物種，將喬木、灌木、草本、藤本多層次配植，進行多植被間種、套種、混種，以形成豐富的生態系統，獲得持久穩定的植被體系。

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[9] 楊濤，彭立君，武富強，等.石灰巖礦山生態恢復方法和實踐[J].礦產保護與利用，2009（2）：37-42.

[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（12）：1 304-1 306.endprint

2.3 土壤理化特性

由表2所示，礦區土壤pH值在8.3以上，土壤為堿性土，因為石灰石礦產主要成分為CaO。現場取樣調查得知，礦區內土層厚度最厚為12 cm，平均厚為9.3 cm，覆蓋層的頂部一般為腐殖土與黃土，其下為坡積層，主要由石灰巖碎塊、滾石及黏土組成，下部為殘積物，成分主要是紫紅色黏土、石灰巖碎塊，有少量頁巖和砂巖的混雜物，局部為泥質或鈣質膠結。礦區土壤基本理化性質見表2。

所有樣方中土壤樣本有機質含量均低于20 g·kg-1，為有機質缺乏的土壤類型。其中樣方1和3中有機質含量尤其低。

土壤中全氮含量是評價土壤氮素肥力的一個重要指標，我國土壤除少數類型外，一般含氮量都在2.0 g·kg-1以下，甚至有許多土壤含氮量不足1.0 g·kg-1，自然土壤表層的含氮量大多在0.4～7.0 g·kg-1之間[3]。調查樣方的平均全氮含量在1.0 g·kg-1。由此可以看出，水泥石灰巖礦區含氮量屬正常偏低，土壤肥力不足。

土壤中磷含量很大程度上決定了土壤磷素肥力，我國土壤的磷含量大致在0.2～1.1 g·kg-1[3]。調查樣方中全磷含量為0.5 g·kg-1左右，屬正常值。

土壤全鉀含量一般在16.1 g·kg-1左右，調查樣方全鉀含量在20 g·kg-1左右，高于標準值，水泥石灰巖礦區全鉀含量較高的原因一方面可能石灰巖礦區的土壤為鹽漬性土壤，全鉀含量本身偏高，另一方面與礦區土層較薄，取樣深度較淺有關。

所調查樣方中速效磷的含量均低于5 mg·kg-1，含量極低，屬于速效磷極缺乏性土壤。

速效鉀的含量很高，含量豐富。

3 討 論

土壤是人類生存環境的一個重要組成部分，科學評價土壤肥力不僅能使我們更加了解土壤本質，更好地利用土壤資源，而且對于指導農業、林業生產具有重要的意義[4]。通過對石門縣新關鎮石灰石礦區調查得知，礦區土層薄，土壤有機質含量低，土壤肥力較低，特別是缺氮和缺磷嚴重。因此樣地無喬木層，以地被和灌叢為主，由于礦區及其周圍環境破壞嚴重，土壤結構性差，因此不利于植物生長和其他生物的活動，對礦區進行植被的恢復難度很大。

植被恢復不僅起到構建退化生態系統初始植物群落的作用，還可促進土壤結構、肥力的恢復以及土壤微生物與動物的繁殖，從而促進整個生態系統結構、功能的恢復與重建。在石灰石礦區修復時可以通過種植一些豆科植物，利用它們的固氮功能增加土壤氮素肥力[5-7]；通過定向地調節磷素狀況和合理施用磷肥的方式，來提高土壤磷素肥力。有研究表明[8]，草地中自然植被的覆蓋有利于土壤磷素肥力的保持。樹種的選擇是植被恢復當中的重要環節，應該選擇生長快、適應性強、抗逆性好的樹種，優先選擇固氮樹種（如沙棘）、鄉土樹種和先鋒樹種，也可以引進外來速生樹種[9-10]。根據石灰石礦區土壤特征，可推薦的復墾植物有沙棘、紫穗槐、桑樹、構樹、白茅、狗尾草等，恢復時可搭配種植，恢復物種多樣性。禾本科與豆科植物屬于先鋒物種，將喬木、灌木、草本、藤本多層次配植，進行多植被間種、套種、混種，以形成豐富的生態系統，獲得持久穩定的植被體系。

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[9] 楊濤，彭立君，武富強，等.石灰巖礦山生態恢復方法和實踐[J].礦產保護與利用，2009（2）：37-42.

[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（12）：1 304-1 306.endprint