豆科牧草植物在西藏礦區生態恢復中的作用

郭榮明 李斌奇 孫建春

摘 要：西藏自治區作為我國重要的生態屏障和礦產戰略儲存地，在生態系統中具有重要地位。然而采礦過程中容易引起采礦區及周邊區域生態的嚴重破壞，為此，本文分析了西藏礦區的開采過程中存在的生態問題及礦區生態恢復的重要作用，論述了豆科牧草植物在西藏礦區生態恢復中的作用及意義，提出了開發利用西藏當地豆科牧草的觀點，旨在為西藏礦區生態恢復提供一定科學參考依據。

關鍵詞：豆科牧草;礦區;生態恢復;西藏

中圖分類號：S181 文獻標識碼：A ?DOI：10.19754/j.nyyjs.20191030003

西藏自治區位于我國西南邊陲，具有豐富的動植物資源、水資源和礦產資源，是我國主要河流發源地和重要戰略資源儲存地，同時也是我國的重要生態屏障，在我國生態環境保護中具有舉足輕重的地位[1，2]。近年來，西藏地區隨著礦區開采規模的不斷加大，對西藏經濟發展起到巨大的推動作用，但在帶來巨大經濟收入的同時，礦山跡地隨之增加，水土污染嚴重，對西藏本就脆弱的生態環境來說無疑是雪上加霜，采礦區及周邊區域嚴重的生態破壞，影響礦區及周邊農牧民的生活生產和地方經濟的可持續發展[3]。實現西藏礦產資源的持續發展對其經濟社會發展具有重要意義，而進行礦區生態植被恢復是實現西藏礦產資源可持續發展的一個重要途徑。

西藏礦產資源開發利用過程中，不僅需要考慮經濟問題，更應顧及礦區生態環境，積極考量礦產資源開發利用與脆弱生態保護的關系，實現綠色、協調可持續礦業發展[4]。諸多研究證明，西藏礦產資源的開采，造成了礦區土壤和水體的嚴重污染，致使礦區及其周邊地區的植物生存環境適宜性下降，生物多樣性減少，生態系統脆弱性增加[4，5]，從而使礦區面臨嚴峻的植被退化形勢。因此，礦區植被生態恢復成為近年來生態恢復研究中的熱點和焦點[6]，但關于西藏地區礦區生態恢復的研究并不多見，礦山跡地恢復治理缺乏理論指導和技術支撐。為此，本文查閱大量國內外礦區生態恢復資料基礎上，對西藏礦區進行實地調查，分析西藏自然條件的基礎上，探究礦區生態恢復的重要性和礦區的開發現狀及存在問題，從生態學的角度論述了豆科牧草在西藏礦區生態恢復中的作用及意義，旨在為西藏礦區生態恢復提供一定的科學參考依據。

1 西藏礦區開發現狀及存在的問題

1.1 西藏礦產資源開發利用現狀

西藏礦產資源開發利用具有悠久的歷史。解放前，已經對砂金礦等礦種進行小規模開采;解放后，礦產資源開發利用得到大力發展，尤其近年來，礦產資源探明和開采種類逐年增加，開采規模不斷擴大，開采企業不斷增加，礦業產值在國民經濟和社會發展中的地位越來越重要。但西藏礦產資源開發利用起步比較晚，礦產資源開發利用過程中，由于科學技術投入較少，缺乏科學的指導依據，礦產資源管理機構不健全，礦業投資渠道單一及生態環境遺留歷史問題多等各種因素，且對礦區生態恢復治理的意識薄弱，致使西藏礦產資源開采過程中忽視了礦區生態環境和資源開發的可持續發展，造成嚴重資源浪費和生態環境破壞[7]。

1.2 礦區開發中的生態環境問題

1.2.1 土地資源的破環

采礦活動和廢棄物的堆放嚴重侵占和破環了土地資源，形成了大量的礦山跡地。敬久旺等[8]在拉屋礦區研究中證明該礦區及周邊高寒草甸表層土壤中Cu、Zn和Cd重金屬的含量依次是我國土壤質量二級標準的3.27倍、2.47倍和89.6倍，屬于重污染，尤以礦渣中心和礦區路面污染最為嚴重。同時礦產資源開發利用過程中修建礦山輔助建筑和交通道路等占用了大量的土地資源。截止2013年，西藏地區已發現礦產種類102種，礦產資源地1858處，勘探活動異常點1300個[9]。其中甲瑪礦區開采前期破環土地共91.46hm2，礦區建設破壞土地共311.28hm2，采礦過程中挖損土地5.38hm2，礦場開采占地28.95hm2，尾礦庫在建設使用過程中挖損和壓占破壞土地76.90hm2，共計破壞土地面積為513.94hm2[10]。

1.2.2 廢水污染

采礦過程中礦坑、洗礦和選礦造成大量的廢水，這些廢水一般酸度高、懸浮物濃度大、重金屬（Cu、Zn、Pb、As、Cd等）含量高[11]。礦業廢水通過地表徑流流入江河湖泊或滲入到地下水中，造成整個礦區及周邊，甚至更大區域的水資源污染，影響整個生態系統。

1.2.3 礦區及周邊植被的破壞

西藏大多數礦區為露天開采，在其過程中表土的剝離和廢棄物的堆放造成大量的植被破壞，地表千瘡百孔，廢礦石堆林立。同時，汽車進入礦區時，沒有固定的路線，隨性駕駛，致使周邊大量的草地植被遭到破壞，運輸過程中灑落的礦產原礦造成周邊植物生長環境的破壞，從而造成嚴重的草地退化，加重了該地區的草畜矛盾。據統計，截至2012年，僅尼瑪縣自采礦以來，已破壞天然優質草場3135hm2，車輛碾壓破壞的草場面積1700hm2。長此以往，西藏的草地面積只能是有減無增，草地質量也逐年下降，草畜矛盾日益尖銳。

1.2.4 引發次生災害

礦山的開采過程中對當地地質造成強烈干擾，在雨水的侵蝕下極易形成水土流失、滑坡、塌陷等次生災害。從而造成河床的堵塞和大量土地的污染，給采礦員工和當地農牧民生活生產帶來巨大影響。

2 豆科牧草在礦區恢復中的作用及意義

西藏受獨特的高原氣候影響，海拔高，氣候寒冷干旱，自然條件特殊，生態環境脆弱，礦區生態環境恢復，工作壓力大[12]。因此，在礦區恢復中不能照搬我國其它地區的治理經驗，而是在分析研究西藏氣候環境和現有種植作物的基礎上，針對礦區開發中的生態環境問題，提出豆科牧草在西藏礦區生態恢復中的作用，對西藏礦山跡地環境治理具有重要的指導作用。

2.1 西藏礦區自然環境條件分析

西藏擁有獨特的高原地理環境和自然環境。地勢由西北的5000m多逐漸下降到西南的3000m左右，整體海拔較高。西藏礦區多分布于一江兩河流域的藏中地區，該區域礦物分解程度低，粘粒含量少，細土物質少[13]。年降水量一般為600～1000mm之間，干濕季比較明顯，降雨主要集中于5—10月之間，東南部雨季來得更早，結束得更晚。且降雨多集中于夜間，白天光照充足，地面吸收太陽輻射，溫度急劇升高，有利于植物光合作用的進行，快速增加干物質積累量，故而對農作物的生產十分有利[14]。

2.2 豆科牧草的生態學概述

豆科牧草是豆科草本植物，是目前國內外種植最廣泛的苜蓿屬牧草。具有生產力穩定，產草量高，利用年限長;營養成分高，富含蛋白質;適口性好，飼喂家畜效果好;蓄水保土，防風固沙，提高土壤堅實度;改土肥田，促進土壤有機質、全氮在土壤表層的積累，恢復植被，保護生態的諸多功能[15-17]。故而成為礦區生態恢復先鋒作物，為以后植被的多樣性演替提供基礎。據研究表明，當年生苜蓿可結合土壤中的氮約35～305kg/hm2[18]，且豆科牧草對環境的適應性強[19]，能適應西藏一江三河流域的獨特高原氣候和土壤條件，根壯且深，枝葉繁茂，并能安全越冬[20-23]。

2.3 豆科牧草在礦區恢復中的作用

2.3.1 累積、降解重金屬

礦區開采中經常造成大量的廢渣堆放和礦業廢水，高指標的重金屬含量和極端的pH造成嚴重的極端原生裸地，形成極端的生態環境。對尾礦進行生物修復和植被重建，是治理其污染和危害的最有效途徑[24-27]。豆科牧草在礦區生態恢復中則能夠凈化礦區廢水，對各種重金屬（Zn、Ni、Cr、Cu、Pb和Mn等）具有凈化作用，被植物的根部吸收、積累[28-29]，進行重新固定。據報道，紫花苜蓿根部對鎳和銅離子具有較高的富集作用，是一種應用前景廣闊的土壤修復植物[30-32]，延長其種植時間或增加作物的播種次數有利于重金屬的降解[33]，從而達到生態修復的重要作用。

2.3.2 穩固礦區土壤，防止水土流失

豆科牧草是治理礦區水土流失和重金屬擴散的良好地被植物。其具有較發達的根系，枝繁葉茂，覆蓋度大，可形成良好的被覆，防止雨水對地面的直接沖刷，延緩沿坡而下的形成地表徑流，削弱其對土壤的沖刷破壞力，具有很強的水土保持作用[34]。同時其強大的根系盤結和積聚的有機物質，建立了穩固的團粒結構，既固定了表土層，又創造了土壤良好的吸水力和滲水力，另外田間種植豆科牧草能夠阻止風沙對農田侵襲，有效減少地面塵土飛揚，保持空氣清潔，凈化美化環境，減少農地污染，維護生態環境[35]。所以，豆科牧草對礦區水土保持有著強大的功效。

2.3.3 提高土壤肥力

西藏礦區大多數土地比較瘠薄、重金屬含量高，種植豆科牧草后，其根際作用使土壤中微生物數量增加，脫氫酶活性提高，從而改善土壤的理化性質，促進豆科牧草對土壤中重金屬污染物的修復進程。同時種植豆科牧草可以改良土壤、提高土地肥力，為后期植被生態恢復提供基礎。據研究表明：豆科牧草一般栽培條件下每年可固氮100～300kg/hm2[36]，使土壤pH值升高。此外，由于豆科牧草的根系多為深根系，能夠較好的從土壤深層吸收鈣素，加之其根系分泌物能夠促進土壤磷酸鹽的分解。根系經腐解形成有機膠體，可使土壤形成較為穩定的團粒結構，從而達到改善土壤理化性狀的目的[37]。

3 小結

綜上所述，豆科牧草對重金屬具有較好的凈化和固定作用，可以穩固礦區土壤，防止水土流失，提高土壤肥力，是西藏礦區植被生態恢復的一類重要植物。同時西藏地區由于特殊的地理位置和環境條件，在后期的礦區豆科牧草種植篩選過程中需要統籌兼顧，不僅要選擇具有較好金屬富集能力的豆科牧草，更要選擇能夠適應當地氣候條件的豆科牧草。此外，注重西藏本地當家草種的篩選和培育。

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作者簡介：

郭榮明（1992 -）男，助理畜牧師，研究方向：牧草及飼料作物種植、加工和貯藏等草業相關工作。

基金項目：西藏自治區草牧業統計監測“草原監測與全國飼草業調查監測”（項目編號：131821301112422046）