金強河上游采金廢棄區生態修復模式研究

周忠三，陵軍成

(1.天祝藏族自治縣水務局，甘肅 天祝 733299； 2.天祝藏族自治縣林業工作站，甘肅 天祝 733299)

金強河地處甘肅省天祝藏族自治縣東南部，發源于祁連山冷龍嶺東麓的青峰嶺，是天祝藏族自治縣最大的兩個農牧業灌區金強河灌區和松山灌區的水源地。金強河上游自1983年開始出現群眾性的采金淘金活動以來，采金淘金規模不斷擴大，且由起初的小規模人工采挖逐步發展到大規模的機械采挖，整個河床遍布坑穴和槽井，植被破壞嚴重。1997年以來，采金區向兩岸臺地和上下游大范圍延伸，致使兩岸碎石涌向河流，砂礫隨意橫臥河床，嚴重阻礙了河道水流下泄，地表水通過礦坑下滲，游走于砂礫之下，地表徑流幾近干枯。2005年國家依法取締了金強河所有采金活動，關停了所有礦區，但對采金活動造成的植被破壞沒有采取人工措施進行生態修復。2015年甘肅省實施祁連山綜合治理，一系列政策落地生根。基于此，我們在金強河上游采金廢棄區進行了生態修復試驗，分別實施了回填、整地、覆土、種草、種樹、封育等修復措施及不同組合措施，研究了不同生態修復模式對試驗區植被數量及其多樣性、保存率、蓋度的影響，以及不同生態修復模式的水土保持效果，以期篩選出金強河上游采金廢棄區最佳的生態修復模式，并為今后祁連山生態治理和修復提供參考。

1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省祁連山國家級自然保護區華隆林區金強河上游采金廢棄區，面積610 hm2，海拔2 600～3 100 m。屬大陸性季風氣候區，年平均氣溫2.0 ℃，極端最高氣溫30 ℃，極端最低氣溫-26 ℃；年降水量350～400 mm，主要集中在7—9月，年水面蒸發量1 280 mm，無霜期90～120 d。試驗在金強河上游代乾鎮14 km河段內進行，該河段地形地貌為河谷灘地，受采金等人為活動影響，河灘遍布深15～35 m的礦坑和高15～20 m的砂石山包，遭受破壞的河床最寬處達1 500 m，最窄處僅50 m，試驗區礫石裸露，植被稀少，僅有少量沙棘(HippophearhamnoidesL.)和芨芨草[Achnatherumsplendens(Trin.)Nevski]，與周圍的原始植被景觀反差巨大。

2 材料與方法

2.1 試驗方法

試驗共設5種生態修復模式(處理)：①回填整地+覆土+種草+封育，即先回填礦坑，將砂石山包整成緩坡地，然后在其表面覆土20 cm，種植披堿草(ElymuscylindricusTurcz.)，披堿草播種量225 kg/hm2，種草完成后架設鐵絲圍欄圍堵，進行封育；②回填整地+種樹+封育，即先回填礦坑，將砂石山包整成緩坡地，然后栽植一年生沙棘苗，栽植密度2 m×2 m，栽植完成后架設鐵絲圍欄圍堵，進行封育；③回填整地+覆土+種樹+封育，即先回填礦坑，將砂石山包整成緩坡地，然后在砂石表面覆土20 cm，栽植一年生沙棘苗，栽植密度2 m×2 m，栽植完成后架設鐵絲圍欄圍堵，進行封育；④回填整地+覆土+種草+種樹+封育，即先回填礦坑，將砂石山包整成緩坡地，然后在砂石表面覆土20 cm，種植披堿草后(披堿草播種量225 kg/hm2)再栽植沙棘，栽植密度2 m×2 m，種草種樹完成后架設鐵絲圍欄圍堵，進行封育；⑤天然封育，即對照(CK)，只架設鐵絲圍欄圍堵，防止人畜進入，進行天然封育修復。各處理隨機區組排列，重復3次，小區面積1 hm2。

2.2 測定內容

所有生態修復模式(處理)2015年4月上旬開始施工，5月上旬完成。修復當年7月下旬，每小區隨機抽取3塊樣地，樣地面積667 m2，調查不同處理披堿草出苗率和沙棘成活率。2015、2016和2017年10月上旬，分別調查不同處理的植被數量(株/m2)、多樣性(種/m2)。2017年10月，分別調查不同處理的植被蓋度，樣地地表徑流痕跡(條)，披堿草和沙棘的高度、保存率，采用烘干法測定0～20 cm土層土壤相對含水量，并根據《甘肅省林業系統自然保護區生態修復驗收辦法》對修復后地表的土質疏松程度和修復效果進行綜合評價。所有數據求平均值，利用Excel 2003和DPS 6.01軟件進行統計分析。

3 結果與分析

3.1 不同修復模式(處理)對植被生長的影響

不同處理對植被生長的影響見表1。

表1 不同處理的植被生長表現

由表1可以看出，處理4(回填整地+覆土+種草+種樹+封育)的植被蓋度最高，為52.46%，較處理1、2、3和5分別提高了22.94%、74.05%、53.26%和143.77%；處理1(回填整地+覆土+種草+封育)的蓋度較高，為42.67%，較處理2、3和5分別提高了41.57%、24.66%和98.28%；從所有處理來看，處理1的出苗率和保存率高于處理2、3的成活率和保存率，即采取單一植物措施時，就植被恢復效果來看種草優于植樹，若采取林草間作則效果最好，因為處理4的披堿草出苗率、保存率和沙棘成活率、保存率均高于只有種草的處理1和只有種樹的處理2、3；對比處理2、3，可以看出覆土對沙棘成活率和保存率的影響較小，兩者的成活率和保存率接近，說明地表覆土對深根系木本植物沙棘的生長影響較小。

3.2 不同修復模式(處理)對植被數量和多樣性的影響

由表2可以看出，采金區采取生態修復措施后，不同年份的植被數量和多樣性均以處理4最高，不同處理2015—2017年植被數量和多樣性由高到低的排序均為處理4>處理1>處理3>處理2>處理5。

表2 不同處理的植被數量和多樣性

3.3 不同修復模式(處理)對治理成效的影響

生態修復第3年的治理成效見表3。

表3 2017年不同處理的治理成效

由表3可以看出，生態修復后地表雨水形成的徑流痕跡以處理4最少，且其0～20 cm土壤相對含水量最高，地表疏松程度表現為堅硬，修復效果綜合評價為優；從所有處理來看，覆土修復模式(處理1、3、4)0～20 cm土壤相對含水量均高于未覆土的修復模式(處理2、5)，且地表疏松程度表現為堅硬，而未覆土修復模式地表疏松程度表現為松散，說明覆土對松散的砂礫表面具有穩固和增加濕度的作用。

4 結論與建議

(1)在以砂礫石為主要構成的采金區進行生態修復時，應采取回填整地+覆土+種草+種樹+封育修復模式。該模式能發揮林草間作的互作效應，修復后地表植被數量、多樣性、保存率和蓋度最高，樣地內地表雨水形成的徑流痕跡為0，0～20 cm土層土壤相對含水量最高。

(2)回填礦坑和平整砂石山包的作用是恢復地表的連續性，使地形地貌盡可能恢復到破壞前的狀態，并與四周未破壞的地表形成一個連續整體，因此回填礦坑和平整砂石山包是采金區整個生態修復工程的基礎性工作，缺此不可。回填礦坑和平整砂石山包工作完成后，通過覆土在松散的砂礫地表形成覆蓋體，可為淺根系草本植物生長創造良好的土壤環境。

(3)種草短期效果好，但固土保水能力有限，必須配植根系較深的灌木。

(4)在修復區架設圍欄防止人畜進入，是生態修復一慣使用的措施，其目的是鞏固修復成果，應當堅決實施。