廢棄礦區生態修復技術分析

黃 金，王慧娟，汪江萍，鄧揚悟，2

（1.江西離子型稀土工程技術研究有限公司/國家離子型稀土資源高效開發利用工程技術研究中心，江西 贛州 341000；2.江西理工大學，江西 贛州 341000）

廢棄礦區是一種極端裸地，生境破碎，水土流失嚴重，植被、微生物、動物等基本消失。在無人為干擾下，遺棄地需經歷土壤自凈，植物群落由先鋒植被到頂級群落漫長的演替年代，因此，必須借助人工技術對廢棄礦區進行土地復墾，加速生態恢復[1]。

然而，廢棄礦區土壤具有物理結構不良，持水保肥能力差、N、P、K及有機質含量極低、重金屬毒性大、干旱或者鹽分過高等十分惡劣的立地條件[2]，因此，必須對廢棄礦區土壤進行改良，并提高植物的生存能力，實現快速有效定植。

1 客土覆蓋技術

土質條件是植物生長最關鍵的因素，在廢棄礦區之所以植物難以定植主要是表土層被移走后土壤變為生土，甚至是含重金屬的“毒土”，而客土覆蓋技術是將結構良好，養分充足的異地熟土覆蓋于待修復的礦區廢棄地表面，直接改良廢棄地土壤的理化性質，因此其修復效果顯著[3]。但是異地熟土土源少、轉移熟土工程量大、費用高、管理也不便等，該技術只能在極少數條件允許的礦區適用。

2 土壤改良技術

土壤改良技術的本質是通過物理或者化學的方式改善廢棄礦區土壤物理或者化學性質。比如針對過于緊實的土壤，可以進行挖松等工程措施改善。

土壤過酸則可以通過添加石灰提高pH，過堿則可以投加硫酸亞鐵適當降低pH。而針對大部分礦山缺乏有機質、N、P等營養元素，則可以針對性的施加化肥。但不管通過物理還是化學方法改良土壤都需要投入大量人力、物力，較難管理，效果難以持續[4]。

3 叢枝真菌與植物修復技術

植被修復有修復面積廣、不易造成二次環境破壞且效果持續等優點，被認為是礦區生態恢復的關鍵[5]。但由于礦區惡劣的立地條件，即使通過土壤改良，一般植物也難以生長，植被恢復的速度差強人意。

叢枝菌根（Arbuscular mycorrhiza，以下簡稱AM）真菌是廣泛存在于土壤生態系統中的一類由植物根系與菌根真菌形成的共生體，幾乎能與陸地上80%以上高等植物形成叢枝菌根共生體。

在這種共生關系中，AM真菌利用宿主植物的光合產物來滿足自身生長繁殖需要的同時，提高宿主植物逆境中的生存能力。叢枝菌根的優良特性對廢棄礦區的生態恢復有顯著的作用效果。

3.1 改良土壤

AM真菌的根外菌絲形成的網絡能將土壤小團聚體聯成穩定的大團聚體，從而改善土壤團粒結構，團聚體中菌絲長度達50m/g，形成團聚體的“骨架”，加強團聚體的穩定性，提高土壤耐水性。

相關研究也證明，在AM真菌共生的植物生長的土壤中，土壤的團聚體、孔隙度和滲透勢都有所改善。此外，AM真菌還能通過自身的生長繁殖將營養物質固化在根際土壤中，而自身較易腐爛的特性，也使得能向土壤輸入豐富的有機質。

因此，AM真菌的不僅能改良土壤結構還能改善土壤營養狀況[6]。

3.2 促進宿主植物對土壤養分的吸收

AM真菌菌絲的存在增加了宿主植物根系的養分吸收面積，可以吸收根系以外的養分，從而為宿主植物提供更多的養分，這也是AM真菌對植物最直接的作用。

另外，許多前人的研究表明，AM真菌能促進植物對N、P、K、Zn、Cu等礦質營養元素的吸收，從而促進宿主植物生長。其中，對改善植物的磷素營養上最為突出，相關研究結果顯示AM菌絲能將根系的磷吸收范圍增大60倍[7]。

3.3 提供宿主植物的抗逆性

AM真菌非常長的根外菌絲能促進植株吸收到更多的水分，同時還能通過改善宿主體內的礦質營養和激素水平，提高植株的氣孔導度、蒸騰作用及凈光合速率，從而影響植物的水分代謝，提高抗干旱能力。

另外，AM真菌能通過改變宿主植物體內的氨基酸、碳水化合的組成及含量，改變根組織滲透平衡，進而減輕由離子引起的生理毒害作用，增加宿主植物的耐鹽堿性。此外，相關研究表明，AM真菌能與病原菌競爭根系侵染點位從而抑制病原菌的入侵和繁殖，提供宿主的抗病性。更突出的是，AM菌絲體對重金屬具有更高的吸附能力，且被菌絲體吸附的重金屬可聚集在宿主植物的根細胞而不向植株上部分運輸，從而減輕重金屬對植物造成的傷害，提高植株對重金屬的抗脅迫能力[8]。

4 結語

廢棄稀土礦區土壤結構不良，營養缺失，保水保肥能力差，往往還具有干旱或鹽分高，重金屬脅迫等惡劣的立地條件，植被修復效果差。客土覆蓋技術局限性大，難以實施，而簡單的土壤改良技術也難以讓植物有效定植。叢枝菌根能改良土壤結構，改善土壤營養狀況，提高宿主植物對水分和礦質營養元素的吸收，促進植物生長，同時還能提高植物的抗脅迫能力，可為加強、加快礦區植被恢復提供更有效途徑。