礦山生態修復工作中植被調查技術方法與應用

袁立濤

礦山生態修復工作中植被調查技術方法與應用

袁立濤

（四川省冶金地質勘查局六0六大隊，成都 611700）

本次在調查區內設置樣線1條、樣方7個，其中森林樣方6個、灌木樣方1個，系統調查了區內各樣方內的生境條件及植被群落類型、結構、組合等。調查區內植被群落可劃分為喬木層、灌木層、草本層，其中灌木層及草本層植被種類較豐富，多以單生、小叢為主，分布不均勻；喬木層植被類型單一，以大斑塊為主。通過對調查區內采用樣線法及樣方法進行植被調查，調查區共有維管束植物17科25種，其中：蕨類植物2科2種，裸子植物1科2種，被子植物14科21種。結果表明：調查區內植物種類、數量較少，植物多樣性相對較低，生態系統穩定性差；區內優勢種喬木為云南松、赤桉、蒙自榿木，灌木為車桑子、清香木，草本植物為禾草；礦山生態修復時林地宜采用喬+灌+草的配置模式，灌叢宜采用灌+草的配置模式；研究結果可為礦山后期生態修復提供參考依據。

植被；樣方法；群落；組合；礦山生態修復

礦山開采活動導致植被生境破壞，致使當地生物多樣性的結構破壞、功能失調，最終造成原始自然生態系統退化，生物種類、數量的減少和生態平衡的破壞。植物是生態系統中最主要的生產者，是植被重建與生物多樣性重組與保護的重要對象；在礦山生態修復全過程中，對礦山及其周邊地區開展植物及植被群落的調查，掌握當地植被群落的類型、特征、組成及演化規律，顯得尤為重要。

礦山植被調查主要內容包括礦山及周邊地區的植被類型、組成、結構、分布、面積、覆蓋率（郁閉度）、生長情況等，有無國家重點保護的或稀有的野生植物，當地的主要生態系統類型(森林、草原、濕地等)與現狀，重點調查當地的鄉土樹種、優勢植物；對存在潛在污染風險的金屬礦山，還應有針對性調查指示植物、耐性植物和超富集植物；對已實施生態修復工程治理的礦山，應調查在治理工程的時間、措施類型、植被生長、原始及殘留植被、自然恢復植被等情況。

通過對礦山及其周邊地區的植物及植被群落的調查，有利于掌握當地植物種類、生長習性與植被群落的類型、組合等；因此，對選擇適宜植物品種，構建目標植被群落，最終實現礦山的近自然修復工作十分有利。通過實踐表明，礦山植被調查成果是礦山生態修復設計的重要依據（方星等，2019）。

1 調查區概況

調查區隸屬會理市綠水鎮管轄，中心坐標：東經101°57′23″，北緯26°12′16″；位于綠水鎮330°方向，直距3km，有鄉村公路相通，對外交通便利。

調查區為低中山地貌，地勢北高南低，海拔1920～2130m，相對高差210m；區內地形地貌簡單，切割輕微，地形坡度一般20°～35°。

屬季風高原型亞熱帶氣候區，冬暖夏涼，四季不分明，全年6～10月為濕季，11月至次年5月為干季；年平均氣溫15.2℃,最高氣溫34.7℃，最低氣溫-5.8℃；主導風向為北風；年降水量1160mm以上，多集中在7～9月。

2 調查方法

2.1 目的任務

植被調查的目的是通過調查礦山的植物、植被群落生長與分布規律，為礦山生態修復工作中植被重建措施的制定、植物品種的篩選與配置等提供科學的理論依據。

植被調查任務包括礦山當地的天然植被調查與人工植被調查。天然植被調查內容主要包括地帶性植物群落的類型、組成、結構、分布、覆蓋度（郁閉度）和高度等。人工植被調查包括當地栽植的喬木林、灌木林、人工草地及農作物等。通過對礦山植被的調查，為生態修復、利用方向、生物復墾措施提供依據和參考（國土資源部土地整理中心，2011）。

2.2 調查方法

植被調查方法主要有樣方法、樣線（帶）法及全查法。

樣方法：指在樣地上設立一定數量的樣方，對樣方中的物種進行全面調查研究的方法。該方法適用于物種豐富、分布范圍相對集中、分布面積較大的地段。

樣線（帶）法：是指調查者按一定路線行走，調查記錄路線左右一定范圍內出現的物種，路線寬度可根據實際情況確定。該方法適用于物種不十分豐富、分布范圍相對分散，種群數量較多的區域。

全查法：直接調查統計調查區域內物種的全部個體，實測其分布面積，真實地反映資源量的客觀情況。該方法適用于物種稀少，分布面積小，種群數量相對較少的區域。

2.3 樣方布置

樣方布置：根據地形地貌布設樣方并進行調查記錄，樣方面積依據物種多樣性來確定。一般森林樣方面積設為（20～30m）×（20～30m），然后再在樣方的四個角和對角線交叉點設立灌木和草本小樣方；灌木類型的樣方面積通常設為（5～10m）×（5～10m）；草本樣方的面積通常設為（1～2m）×（1～2m）。樣方數量：面積5～50hm2設2～3個樣方，50～500hm2設5個，面積>500hm2的每增100hm2增設1個。

表1 調查樣方信息表

在開展調查工作之前，首先對涉及調查區的植被資料進行收集，共收集《中國植被圖》（中國科學院中國植被圖編輯委員會，2007年8月）及《四川植被》（四川植被協作組，1980年7月），對涉及調查區的植被圖進行修編，大致了解調查區內植被類型、分布情況。

本次植被調查工作首先在調查區內，按照地形地貌布設樣線，再根據地形、高程、坡向、坡位、地質、土壤、植被群落類型、結構等特點，在樣線上布設調查樣方，森林樣方按20m×20m設置，灌木樣方按10m×10m設置；本次共設置樣方7個（表1），其中森林樣方6個，灌木樣方1個（圖1）。

圖1 調查區植被調查樣方布置圖

2.4 調查內容

2.4.1 儀器與工具

調查表、記錄表、木樁、測繩（皮尺）、鋼卷尺、GPS、地質羅盤、全站儀、地形圖、相機、標本夾。

2.4.2 調查過程

（1）樣方圈定。采用GPS測定樣方位置，在樣方四角打入木樁，用測繩連接四角，進行圈定。

（2）生境條件調查。①采用GPS、地質羅盤測量樣方的地貌特征，記錄樣方的經緯度、海拔、面積、地貌類型、坡向、坡度、坡位、坡形；②調查樣方內的地質特征；記錄樣方范圍內的土壤層、巖石、構造、水文等情況；③調查樣方內的人類活動、自然災害等影響情況。

（3）植被調查。首先應對樣地內各類型植被進行分層，主要劃分為喬木層、灌木層、草本層；記錄優勢種的主要特征:種名、高度、胸徑、郁閉度（覆蓋度）、數量等；同時標明在水平地帶或垂直地帶上屬于何種植被類型；其次對每種植物的仔細調查,包括種名、季相、高度、郁閉度（覆蓋度）、群集度等特征。具體調查方法如下：

①種名鑒定。在開展調查工作之前，應收集《中國植物志》、《中國高等植物圖鑒》、當地植物志，熟練掌握調查區內各類植物信息，能夠熟練鑒別，輔助以植物識別軟件（如形色app），對一些尚難確定的植物則需采集標本進行專業鑒定；在鑒定同時需拍攝典型植物照片。

②高度測量。高大喬木宜采用全站儀進行測量，低矮灌木及草本植物可采用鋼卷尺進行測量。

③郁閉度（覆蓋度）調查。

郁閉度：指單位面積上林冠覆蓋林地面積與林地總面積之比，指森林中喬木樹冠遮蔽地面的程度，它是反映林分密度的指標，以十分數表示，其值范圍為0.1～1.0，0.70（含0.70）以上的郁閉林為密林，0.20～0.69為中度郁閉，0.20（不含0.20）以下為疏林。一般采用簡單易行的樣點測定法，即在調查中，機械設置100個樣點，在各樣點位置上用抬頭垂直昂視的方法，判斷該樣點是否被樹冠覆蓋，統計被覆蓋的樣點數，利用以下公式計算林分的郁閉度：

郁閉度=被樹冠覆蓋的樣點數/樣點總數

覆蓋度：指植物體地上部分的垂直投影面積占樣地面積的百分率，又稱投影蓋度。它反映了植物（個體、種群、群落）在地面上的生存空間，也反映了植物利用環境及影響環境的程度；小面積樣地可采用蓋度框法進行測定，大面積樣地宜采用遙感手段進行測量。

④季相觀測。季相：植物在不同季節時間的表現，以水稻為例分為：插秧期、返青期、分蘗期、拔節期、抽穗開花期、乳熟期、蠟熟期。

⑤胸徑測量。胸高位置在平地是指距地面1.3m處，在坡地以坡上方1.3m處為準；胸高處出現節疤、凹凸或其他不正常的情況時，可在胸高斷面上下距離相等面干形較正常處，測直徑取平均數作為胸徑值；胸高以下分叉的樹，可以當作分開的兩株樹分別測定每株樹胸徑。④胸高斷面不圓的樹干，應測相互垂直方向的胸徑取其平均數。胸徑可采用鋼卷尺進行測量（孟憲宇，2006）。

⑥群集度觀測。表示植物是孤立地生長還是聚集地生長的群集狀態，一般分為：單生、小叢、大叢或小斑塊、大斑塊、密集群叢。

3 調查結果

3.1 調查區植物種類

調查區所在區域人口分布密集，村莊、礦山分布較廣，屬社會經濟活動頻繁區域。由于人類活動頻繁，采礦悠久，區域自然環境受人為干擾比較嚴重，植被類型的組成和結構比較單一，大多以人工狀態呈現，無珍稀植物分布。主要有云南松、赤桉、蒙自榿木等，農作物主要有土豆、玉米等，經濟林植物主要為李、梨等。

通過實地調查和查閱文獻資料，區內共有維管束植物17科25種，其中：蕨類植物2科2種，裸子植物1科2種，被子植物14科21種，調查區主要植物群落特征（表2）。

3.2 調查區植被類型

（1）赤桉林（常綠闊葉林植被類型）

赤桉林為人工林，分布在調查區東南部，林分結構單一，林相整齊，樹干通直，生長快，樹高8～12m，胸徑10～20cm，郁閉度0.6，一般8年左右采伐利用。由于林內干燥，致使林下灌木、草本植物稀少；灌木為車桑子，高度70cm，蓋度0.5%；草本植物為禾草，高度6～10cm，蓋度15%，少量紫莖澤蘭。

（2）蒙自榿木林（落葉闊葉林植被類型）

蒙自榿木林為天然林，主要分布在調查區東部，林分結構單一，林相整齊，樹干通直，樹高10～15m，胸徑10～18cm，郁閉度0.6一般10年左右采伐利用。林下灌木層和草本層均不發育；灌木為川梨，高度220cm，蓋度2.5%，車桑子，高度70cm，蓋度0.5%，少量黃泡；草本植物為禾草，高度6～10cm，蓋度20%，紫莖澤蘭，高度80cm，蓋度20%，其次為青蒿、鐵線草。

（3）云南松林（常綠針葉林植被類型）

云南松林為人工林主要分布調查區北部，南部有少量分布；群落喬木層種類較單一，為云南松純林。平均胸徑6～12cm，樹高4～7.1m，郁閉度0.5～0.6；灌木層以車桑子為主，少量火棘、川梨、黃毛青岡、馬桑等，稀疏或團狀分布于林緣或林窗下，植株通常較低矮，蓋度10%；草本植物以禾草為主，禾草等，蓋度70%～75%，其次為少量大狼毒。

（4）稀樹灌叢（灌草叢植被類型）

稀樹灌叢主要分布于調查區南部，北部有少量分布；喬木為少量赤桉、云南松；灌叢主要為車桑子、清香木等混生灌叢，蓋度在10%左右，高80～120cm；草本植物為禾草，蓋度80%，為優勢種，少量紫莖澤蘭。

（5）李子林（栽培植被類型）

李子林分布在調查區東南部，為人工種植，李是一種落葉水果，林分結構簡單，樹種和樹冠單一，樹枝伸展，高度一般不超過3m，郁閉度0.9。

3.3 植被調查對生態修復的分析與應用

礦山自然生態系統的恢復均以植被恢復為前提條件，因此根據礦山自然環境條件，合理選擇鄉土適生植物，則成為礦山生態修復中的關鍵環節之一。開展礦山植被調查工作，可有效的調查區內植被的群落類型、組成、結構、分布、覆蓋度（郁閉度）等特征，從而掌握各類植被群落的生境條件，為礦山生態修復工作中植物品種的選擇提供依據。

3.3.1 植被調查在生態修復工作中的作用

（1）準確掌握礦山植被基本情況

通過開展植被調查，準確掌握礦山及周邊植被群落類型、植物種類組成、空間分布、各植被群落生境條件（如海拔、地貌類型、坡向、坡度、坡位、坡形、氣溫、降水、土壤、地質、水文等情況）；初步了解礦山各類生態系統分布情況與周邊自然、人文景觀的相互關系。

（2）正確選擇適生植物

通過對礦山及周邊植被群落的綜合研究，可快速選擇出具備先鋒性、可演替性及持續穩定性的鄉土適生植物組合，可大大提高礦山生態修復的成功率。

（3）合理構建目標群落，構建穩定生態系統

根據礦山各損毀單元實際情況及礦山局部小氣候條件，結合前期各類植被群落生境條件，按照“區內相似、區際相異”的原則開展適宜性評價，合理構建各損毀單元生態修復目標群落。

遵循植被群落自然演替規律，初步構建層次簡單、數量適中、抗逆性強、互利共生的植被群落，通過人工管護，快速形成穩定植被群落，最終形成喬灌草多層次，抗干擾能力強的穩定生態系統。

3.3.2 植被調查在生態修復工作中應用

（1）適生植物的選擇

生態修復的關鍵在于植物種類的選擇，目前生態修復用林木多采用觀賞類喬木，草本植物多采用草坪植物，早期由于人工管護原因，修復效果較好；后期由于無法適應當地自然條件，效果逐漸變差。

鄉土適生植物是長期自然選擇的結果，更加適應當地自然條件，在涵養水源、水土保持、環境保護等方面發揮重要作用；其次，它體現了植物和人類長期活動的相互關系。

植物種類選擇是生態修復工作中的重要環節，在選擇優勢植物種類時，要求必須耐旱、耐熱、耐貧瘠、生長速度快、萌芽力及覆蓋能力強；同時具有一定的生態效益和經濟效益（周連碧等，2010）。

（2）調查區生態修復配置模式的確定

調查區生態系統主要為森林生態系統、灌叢生態系統、濕地生態系統和農地生態系統四種生態系統；通過對調查區內各損毀單元的適宜性評價，合理構建目標群落；區內主要生態修復方向為林地與灌叢；結合當地森林生態系統與灌叢生態系統的基本特征，林地宜采用喬+灌+草的配置模式：組合1（云南松+車桑子-火棘+禾草），組合2（赤桉+車桑子+禾草），組合3（蒙自榿木+川梨-車桑子+禾草）；灌叢宜采用灌+草的配置模式：組合1（車桑子-清香木+禾草）。

3.3.3 生態修復原則

植物種類不同的配置方式和密度會直接影響到植被群落的穩定性與工程成本；需根據修復目的、自然條件和植物品種的特性，進行科學合理配置，按照生態、經濟的方案實施礦山生態修復工作，構建與周邊生態環境相協調的目標群落。礦山生態修復工作應遵循以下原則：

（1）以生態保護與水土保持為主的原則

在礦山生態修復工作中，應按照生態學理論，遵循自然規律的原則，堅持以鄉土適生植物為主，兼具生態景觀效果；鄉土適生植物適應性好，抗逆性強，繁殖速度快，修復效果好。在礦山生態修復時，選擇耐貧瘠、抗干早、繁殖迅速、覆蓋效果好、根系發達的適生植物，可最大限度保證修復效果。

（2）遵循自然規律，優化植物配置，堅持生物多樣性的原則

植物品種的選擇除了要考慮生態習性外，還取決于生態位的配置，它直接關系到生態系統功能的發揮。在選擇植物時，應充分考慮植物在群落中的生態位特征，從空間、時間和資源生態位上來合理選配植物種類，使所選擇植物生態位盡量錯開；從而避免種間的直接競爭，保證植被群落生物多樣性的穩定、持久。

（3）鄉土植物與外來物種相結合的原則

在礦山生態修復工作中，充分選擇鄉土樹種，并積極推廣、引進取得成效的優良外來樹種。外來物種在植被恢復初期，可迅速形成植被覆蓋地表，改善礦山環境，為鄉土樹種正常生長創造良好的條件；鄉土樹種在植被恢復后期發揮主要作用，有利于實現穩定的目標群落，最終達到生態修復目的。

（4）灌草先行，喬灌草結合的原則

灌草先行，喬灌草結合的原則是礦山生態修復的需要，首先應通過人工修復的方式建立自然植物群落；前期以草本植物為主，灌木為輔，灌草結合；為后期喬木的生長創造條件。生態修復的最終目標就是達到與喬灌草多層次立體結構的一致性；植物自然群落的喬灌草三位一體多層次穩定結構，抗外界干擾能力強；為構建穩定的生態系統，必須合理配置喬木、灌木、草本植物，模擬自然群落，構建喬灌草相結合的復合群落結構，最終達到近自然修復的效果。

4 結論

（1）通過實地調查和查閱文獻資料，調查區共有維管束植物17科25種，其中：蕨類植物2科2種，裸子植物1科2種，被子植物14科21種。

（2）采用樣方法對調查區開展礦山植被調查，主要過程為①調查樣地內的植物的生境條件；②對樣地內各類型植被進行分層，主要劃分為喬木層、灌木層、草本層，記錄個類型植物的主要特征；③劃分植被群落類型，統計植物組成；④總結歸納各植被群落的生態系統類型。

（3）礦山在開展生態修復工作時，首先應通過人工修復的方式建立自然植物群落；前期以草本植物為主，灌木為輔，灌草結合；為后期喬木的生長創造條件；植物種植應以播種為主，移植為輔。

（4）通過對調查區的植被調查工作，大致了解各植被群落的組合類型；因此，調查區內林地宜采用喬+灌+草的配置模式：組合1（云南松+車桑子-火棘+禾草），組合2（赤桉+車桑子+禾草），組合3（蒙自榿木+川梨-車桑子+禾草）；灌叢宜采用灌+草的配置模式：組合1（車桑子-清香木+禾草）。

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Technique and Application of Vegetation Investigation in Mine Ecological Restoration

YUAN Li-tao

(No. 606 Team of Sichuan Bureau of Metallurgical and Geological Exploration, Chengdu 611700)

In this study, a transect and 7 quadrats were set up in the survey area, including 6 forest quadrats and 1 shrub quadrat. The habitat conditions, vegetation community types, structures and combinations in various quadrats were systematically investigated. The vegetation community in the survey area can be divided into tree layer, shrub layer and herb layer. The shrub layer and herb layer are enriched in vegetation species, which are mainly solitary and small clumps with uneven distribution. The vegetation type of tree layer is single, mainly large patches. A total of 17 families and 25 species of vascular plants were found in the survey area by using line transect and quadrat sampling method, including 2 species of ferns in 2 families, 2 species of gymnosperms in 1 family and 21 species of angiosperms in 14 families. The results showed that the species and quantity of plants in the survey area were small, and the plant diversity was relatively low, ecosystem stability deteriorates. The dominant species of trees in the area are Yunnan pine, Red eucalyptus, and Alnus munziana. The shrubs are Mulberry seed and Weinmannifolia, and the herbs are grass. In mine ecological restoration, the forest should adopt the pattern of tree + shrub + grass, and the shrub should adopt the pattern of shrub + grass. The research results can provide a reference for the later ecological restoration of mine.

vegetation; quadrat sampling method；community；assembly；method；Mine ecological restoration

P66

A

1006-0995（2022）04-0651-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.04.022

2022-01-03

袁立濤（1982— ），男，河北省高邑縣人，工程師，研究方向：主要從事地質找礦與水文地質、工程地質、環境地質調查