青藏高原南部成礦帶植被生態修復技術研究

旦 增

（中國地質調查局應用地質研究中心西藏地質調查所，西藏 拉薩 850000）

我國對礦產資源的需求不斷提高，礦產資源短缺的問題日益嚴重，因此，我國工業發展面臨著嚴峻的挑戰[1]。青藏高原地處我國西南部，具有豐富的礦產資源，目前西藏的礦種多達90余種。青藏高原是大陸板塊碰撞成山帶，具有成礦時間短、成礦規模大、礦產類型豐富和保存較為完善等特點，其是我國最有找礦潛力的地區之一。然而，隨著對礦區資源的不斷開發，對成礦帶的生態環境造成了嚴重的破壞，影響了土壤穩定、涵養水源以及生態安全屏障等保護功能。青藏高原南部成礦帶分布范圍廣、荒漠化嚴重、氣候環境惡劣、冷暖氣溫波動大、治理任務重和加之處于地質災害頻繁地區，青藏高原生態系統從森林型變為草甸型植被，湖泊萎縮、草場退化以及雪線升高，導致青藏高原南部成礦帶植被生態環境脆弱，雖然，治理生態環境后的生態功能有所提升，但是距離原始生態環境下的生態系統功能仍有很大差距，恢復效果有待于進一步提高，因此，對青藏高原南部成礦帶植被生態修復技術的研究刻不容緩。

1 青藏高原南部成礦帶植被生態修復技術

1.1 無人機采集成礦帶植被生態信息

利用無人機對青藏高原南部成礦帶生態環境進行信息采集，正射影像是信息采集的基礎，為了便于研究，選擇一塊近期修復的區域作為試驗區[2]。組合植被的光譜波段值的差異特性以及計算植被指數，得到特征較明顯的植被信息，進而反映植被的生長狀況。本文采用的是無人機影像的可見光波段差異植被指數，具體公式如下：

式（1）中，G、R、B為影像中綠、紅、藍的波段值。利用像元閾值法，剔除背景值與異常值，分離背景與植被，根據像元數量和預期面積以及相應覆蓋度，確定植被覆蓋率。式（2）中，VFC為復墾地區植被覆蓋度，QVDIN為大于閾值的像元數量；w為像元面積；S為地區地塊面積。對植被統計與健康分析利用提取的修復后的植被相關數據，進行精細化管理。通過無人機影像對復墾植被進行定位和計數，基于計數結果，參考前文的波段影像，統計分析植被的相對長勢，并且通過與原始影像對比，存在在區域邊緣，由于與其他植被混交，發生錯分和漏分的現象，因此，進一步提取參數改進算法，利用影像的不同波段值差異能夠得到植被的葉綠素含量。利用熱點分析工具可以分析復墾區域的植被健康空間聚類情況，識別高值聚類區和低值聚類區，便于后文相應的修復技術的運用。

1.2 控制水土流失穩定排土場

由于青藏高原南部成礦帶地區沙漠化嚴重，因此涵養水源是穩定土壤的重中之重[3]。土壤的安全穩定是生態修復的基礎，而影響土壤穩定的因素主要是排土場坡面角度是否安全，如果坡面過大，極易造成水土流失，影響生態恢復。通過仿照適宜植被生長控制水土流失的坡面形態，如自然山體地貌形和波浪形等，較好地控制徑流對坡面的沖擊力。同時，由于青藏高原南部成礦帶是水土流失的重災區，植被再建難度較大，控制水土流失，主要是對排土場進行地形重塑，通過對坡面坡度的調整，使坡面角度穩定，達到保水控蝕效果。因地制宜采取改良重構措施對排土場土樣進行研究，采取等比例的黏土和沙土，配制一定量的草炭和有機肥，使土質和肥力與腐殖土相一致，該方法可以解決表層土壤稀缺的問題，再添加秸稈、微生物菌肥等配料能夠改善土質和土壤肥力，經過水土流失和土壤的重構改良排土場，有利于排土場的穩定，滿足穩定后，栽培植物，組成多層次植物部落生長繁殖的需要。

1.3 組成多層次植物部落修復生態

青藏高原南部成礦帶的生態修復需要采用覆土和栽種植被的方式，基于對前文對植被生態信息的采集發現，在青藏高原南部成礦帶的生態恢復前期，應盡量避免種植深根系的樹種，植物種類以草灌木為主，后期配以喬木種植，通過該方法避免深根系植物影響青藏高原南部成礦帶礦體的穩定性。

由于青藏高原在自然狀態下很難恢復植被，因此，需要人工干預進行植被生態恢復，栽培中應優先種植鄉土植物，使其能夠適應生長條件，組成對于多層次植物部落，形成結構化的生態系統。由于草本植物適應能力較好、生長迅速，并且自身生長受外界干擾較小，其是土地復墾和植被修復過程中最佳的選擇。草本植物在覆土厚度較低的地層存活，在降雨時間較短時，泥沙流量較小，存活率較大。在覆蓋度和保肥持水能力較差時，其存活率也較低。

青藏高原南部成礦帶的灌木植物豐富多樣，如典型的鐘花杜鵑和長松蘿等，灌木的種植配以保水劑進行栽培，有效提高存活率。喬木植物的高大決定了它的適應能力，在低覆蓋厚度時，喬木存活率普遍較低，隨著覆土厚度和降雨時間的增加，喬木泥沙含量變少，適宜本土生長環境的喬木植物能夠起到固土修復，保持養分的作用。在對青藏高原南部成礦帶的研究中發現，該區域多種植物并存，將草本、灌木和喬木三種不同層次的植物作為植被修復的先驅，將多種植物復合培養，通過保水劑和保水緩釋肥控制存活率，形成低中高但中層次的植被體系。

2 實驗論證分析

土壤微生物含量具有轉化土壤中物質，促進養分流動的作用，其是能夠反映生態系統能量循環的參數。由于開采過的成礦帶的生態環境受到破壞，嚴重影響了土壤中的細菌數量，土壤微生物能夠敏銳地洞察其土壤環境的變化，從而反映出生態功能的變化，其是土壤中有生命的成分。因此，本文通過以青藏高原南部成礦帶的土壤細菌數量作為研究對象，驗證本文方法的有效性。選取擴增帶數多的5對引物植被生態修復前后的土壤細菌樣品進行擴增，形成原始數據矩陣，對比分析引物的多態性信息含量值，公式為：

式中，Gt為多態性位點百分率；Δt為多態性條帶數；y為總條帶數。土壤細菌總多態性信息含量信息如表1所示。

表1 各年土壤細菌多態性信息統計

由表1可知，相比開采前后，修復后的擴增點位有所增加，多態性位點百分比均在90%以上，多態性信息含量值均在0.86以上，具體多態性信息含量值變化趨勢如圖1所示。

圖1 土壤細菌多態性信息含量變化

由圖1可知，修復后的植物多態性信息含量高于成礦帶開采前和開采后，呈上升趨勢，其多態性含量比開采前高7.77%。土壤微生物多樣性與土壤的有機質含量關系密切，土壤微生物含量的增加說明土壤中有機物含量也逐年增加，說明土壤有機物與土壤細菌多樣性呈正相關，該方法有助于土壤細菌的生長，經過土壤的改良以及植被修復，為植物和微生物的生長提供了有利的環境，從而提高了植物多態性和土壤微生物多樣性，因此，說明本文方法具有較好的效果，能夠逐漸恢復生態平衡。

3 結語

生態修復是實現成礦帶生態環境保護及治理的有效途徑，本文通過對土壤的穩定，植被的栽培以及無人機檢測方法對青藏高原南部成礦帶的生態修復進行了一定研究的同時，取得了一定的成果，但是仍存在不足之處。我國礦產資源存在著管理體系不完備，私采濫挖等現象，造成了大量資源的浪費和生態環境的破壞。因此，在采礦過程中，應通過科學的采礦技術與工程措施盡量降低對周邊生態環境的污染和危害，通過土地復墾和生態修復對青藏高原南部成礦帶的生態環境進行綜合治理與保護的研究中，土地占壓、生態結構破壞和功能失調等問題還需進一步研究。后續研究依然堅持生態優先的原則，秉承可持續發展理念，改善和修復成礦帶生態環境具有重要的經濟意義和社會效益。