贺兰山矿区4种灌木树种造林对比试验.pdf

宁夏农林科技，Ningxia Journal of Agri.and Fores.Sci.&Tech.2023，64（06）：15-18，53基金项目：中央财政林业科技推广示范项目“贺兰山矿区蒙古扁桃等驯化树种生态修复技术示范与推广”（2021ZY01）。作者简介：李英武（1969），男，甘肃兰州人，正高职高级工程师，主要从事林木种苗及森林旅游管理工作。收稿日期：2022-12-15修回日期：2023-06-07贺兰山矿区 4 种灌木树种造林对比试验李英武1，杨 洋2，朱 嵬2，全 卓2，贾国晶11.宁夏国有林场和林木种苗工作总站，宁夏 银川7500212.宁夏众森生态环境（集团）有限公司，宁夏 银川750021摘要：适宜树种的筛选和使用是矿区生态修复的关键，为解决贺兰山露天矿区生态修复中因植物选择及客土缺乏导致造林成活率不高的问题，本研究以蒙古扁桃、长柄扁桃、红花多枝柽柳和甘蒙柽柳 4 种灌木为试验材料，在贺兰山清水沟和头鑫矿区开展试验，通过统计成活率、生长量及调查造林效果，筛选出适宜矿区栽植的灌木树种。结果表明，4 种灌木 2 年生容器苗的成活率和新梢生长量均高于 1 年生容器苗。2 年生容器苗栽植第二年，红花多枝柽柳成活率最高，为 87.8%91.7%；长柄扁桃成活率最低，为 75.5%；蒙古扁桃和长柄扁桃的成活率均以清水沟矿区最高，红花多枝柽柳和甘蒙柽柳成活率均以头鑫矿区最高。蒙古扁桃和长柄扁桃 2 年生容器苗栽植第二年，树穴覆盖黑色膜较对照可提高成活率 8.0%、13.0%。因此，在清水沟矿区适宜客土栽植蒙古扁桃和长柄扁桃 2 年生容器苗，在头鑫矿区适宜栽植红花多枝柽柳和甘蒙柽柳 2 年生容器苗。贺兰山矿区 4 种灌木树种造林对比试验可为相近立地条件矿区生态修复苗木选择提供实践依据。关键词：贺兰山矿区；生态修复；灌木；植树造林中图分类号：S725文献标识码：A文章编号：1002-204X（2023）06-0015-04doi:10.3969/j.issn.1002-204x.2023.06.006Comparison Experiment on Afforestation of Four Shrub Speciesin Helan Mountain Mining AreaLi Yingwu1,Yang Yang2,Zhu Wei2,Quan Zhuo2,Jia Guojing1(1.Ningxia State-Owned Forest Farm and Seedling Work Station,Yinchuan,Ningxia 750021;2.Ningxia ZhongsenEcological Environment(Group)Co.,Ltd.,Yinchuan,Ningxia 750021)Abstract The selection and use of suitable tree species are crucial for ecological restoration in mining areas.Inorder to address the low survival rate of afforestation due to plant selection and the lack of topsoil in theopen-pitminingareaofHelanMountain,thisstudyselectedfourshrubspecies,includingAmygdalusmongolica,Amygdalus pedunculata,Caragana microphylla,and Caragana monosperma,as test materials,andconducted experiments in Qingshuigou and Touxin mining areas of Helan Mountain.Through the analysis ofsurvival rate,growth,and afforestation effect,suitable shrub species for planting in the mining area wereidentified.The results show that the survival rate and new shoot growth of two-year-old container seedlings arehigher than those of one-year-old container seedlings.In the second year of planting,Caragana microphylla hasthe highest survival rate,ranging from 87.8%to 91.7%,while Amygdalus pedunculata has the lowest,75.5%.The highest survival rates of Amygdalus mongolica and Amygdalus pedunculata are in Qingshuigou,while thehighest survival rates of Caragana microphylla and Caragana monosperma are in Touxin.In the second year ofplanting,using black film to cover the tree pits can increase the survival rate of two-year-old containerseedlings of Amygdalus mongolica and Amygdalus pedunculata by 8.0%and 13.0%compared to the control.林业与草业 15Therefore,two-year-old container seedlings of Amygdalus mongolica and Amygdalus pedunculata are suitable forplanting inQingshuigoumining area,andtwo-year-oldcontainer seedlings of CaraganamicrophyllaandCaragana monosperma are suitable for planting in Touxin mining area.This experiment can provide practicalbasis for selecting seedlings for ecological restoration in mining areas with similar site conditions.Key words Helan Mountain mining area;Ecological restoration;Shrub;Afforestation64 卷 06 期李英武，等贺兰山矿区 4 种灌木树种造林对比试验贺兰山是我国位于北方的生物多样性中心，也是我国西部重要的植被分界线，作为我国中温带半干旱、干旱及荒漠草原生态系统的典型代表，其生态环境直接影响着黄河、银川平原、河套平原及西北其他地区的生态安全1-2。贺兰山矿产资源丰富，由于历史原因，在贺兰山自然保护区内各类矿企无序、过度和分散开发，导致地表裸露，土层缺失，植被荒芜，渣土和煤矸石遍地3，对贺兰山土壤、地表水、固体废物环境及生物多样性等产生了严重影响4-5。近年来，宁夏全面启动了贺兰山矿区整治修复工作。经过场地平整、削坡回填、废渣清运、边坡覆土、撒播草籽等手段，初步完成生态治理工作6。但贺兰山矿区生态环境历经长期粗放式开发，仍然存在诸多问题：如土地的挖损及压占导致植被退化和土壤养分缺失7；回填客土结构差，覆土松软，容易遭受雨水冲刷流失；很多先进生态修复技术和工程措施成本过高8-9，难以大面积实施；矿区水资源短缺，乡土树种及容器苗的开发利用率不高，选择的修复植物耐瘠薄、耐旱等抗逆性差。总体来看，贺兰山矿区生态恢复形势依旧不容乐观。目前，关于贺兰山不同矿区立地条件灌木树种造林的研究较少。因此，本试验以具有代表性的贺兰山两类矿区为立地条件，选择 4 种乡土树种容器苗开展矿区生态修复研究，以期为贺兰山矿区生态环境改善和矿山植被恢复提供技术支撑。1材料与方法1.1试验地概况试验地位于宁夏贺兰山国家级自然保护区缓冲区内清水沟矿区和头鑫矿区。该地气候类型为温带大陆性气候，全年日照充足，年平均气温为 9.16 0.46，年平均最低气温为-21.3 1.13，年平均最高气温为 34.31.10；年平均降水量为 167.5188.8mm，降雨集中在 68 月；蒸发强烈，年蒸发量为 1 708.72 512.6 mm；空气干燥，无霜期短。清水沟矿区（以下简称清水沟）试验地为覆土煤矸石地，土壤含盐量为 0.21.1 g/kg；苗木灌溉水为试验地附近蓄积的矿坑水，其含盐量为 0.81.7 g/kg，pH 值为 7.58.1。矿区周围天然优势植物群落为酸枣、蒙古扁桃、猪毛菜等。头鑫矿区试验地为露天煤矿废弃渣土场（以下简称头鑫），土壤中主要含有石灰石、砂砾、石英、风化岩石等，土壤含盐量为 0.94.0g/kg，pH 值为 7.49.2；矿坑水含盐量 1.83.8 g/kg，pH 值 7.88.5。矿区周围天然优势植物为柽柳、沙蒿、霸王、红砂、芨芨草、白茎盐生草等。1.2试验材料本试验选取 4 种乡土植物作为试验树种，分别为蒙古扁桃（Amygdalus mongolica(Maxim.)Ricker）、长柄扁桃（Amygdalus pedunculata Pall.）、红花多枝柽柳（Tamarix ramosissima Ledeb.）、甘蒙柽柳（Tamarix aus原tromongolica Nakai），要求植株健壮、无病害、根系完整。各试验苗木规格如表 1 所示。1.3试验设计于 2021 年 4 月 3 日开始，在具有代表性的 2 种立地类型的贺兰山煤矿试验地分别开展 1 年生和 2年生 4 种灌木容器苗的栽植对比试验。采用随机区组试验设计，每个树种设 3 次重复，每个试验小区面积为 600 m2，栽植 150 株，株行距为 2 m2 m，每个小区随机选取 20 株挂牌，用于测定生长量。苗木栽植采用人工打点，机械挖坑，树坑长宽深约为 40 cm40 cm50 cm。栽植前所有容器苗在茎高 2025 cm 处截干，起苗运输前 3 d 左右灌透水 1次。现场栽植时，容器苗先脱袋，再栽植于更换了种植土（黄土掺施 5%有机肥）的树坑内。所有苗木栽植后表 1试验树种苗龄及容器规格树种苗龄/a容器规格/（cmcm）苗木规格/cm备注蒙古扁桃121314株高：2535，地径：0.30.6播种苗长柄扁桃121314株高：2535，地径：0.30.6播种苗红花多枝柽柳121012/1620株高：3550，地径：0.51.0扦插苗甘蒙柽柳121012/1620株高：3550，地径：0.51.0扦插苗16表 5不同灌木树种2 年生容器苗新梢生长量对比单位：cm树种2021 年2022 年清水沟头鑫清水沟头鑫蒙古扁桃 8.20.53Ac6.80.46Bd13.90.4Ad10.61.13Bc长柄扁桃 9.50.95Ac8.40.52Ac15.40.8Ac12.10.7Bc红花多枝柽柳63.12.98Aa49.20.36Ba37.30.72Ba54.70.35Aa甘蒙柽柳 30.40.8Bb34.71.11Ab31.60.2Bb38.40.53Ab64 卷 06 期李英武，等贺兰山矿区 4 种灌木树种造林对比试验灌定根水 1 次，之后每隔 10 d 灌水 1 次，共灌水 4 次。试验期间采取相同的抚育管理措施。抚育期间着重预防病虫害，清理树坑中被洪水冲刷进去的泥土。分别于 2021 年 9 月和 2022 年 8 月调查成活率、测定生长量。1.4数据处理与分析用 Microsoft Excel 和 SPSS 软件进行方差分析和多重比较。2结果与分析2.1不同矿区立地类型对灌木树种造林成活率的影响成活率可直接反映植物对环境的适应能力。由表2 可知，2021 年和 2022 年 4 种灌木 1 年生容器苗在清水沟和头鑫造林成活率均表现为红花多枝柽柳最高，长柄扁桃最低。与 2021 年相比，2022 年两类矿区4 种灌木的成活率均有下降，清水沟下降最多的是红花多枝柽柳，为 9.8%；头鑫下降最多的是长柄扁桃，为 12.2%。在 2022 年，2 种扁桃的成活率表现为清水沟显著高于头鑫，而 2 种柽柳的成活率表现为头鑫显著高于清水沟。由表 3 可以看出，2021 年 4 种灌木 2 年生容器苗在清水沟和头鑫矿区的成活率差异不显著；在2021 和 2022 年，同一矿区 4 种灌木中红花多枝柽柳成活率最高，且显著高于甘蒙柽柳、长柄扁桃和蒙古扁桃。2022 年在两类矿区仅长柄扁桃的成活率有显著差异，其他灌木间差异不显著。2.2不同矿区立地类型对灌木树种新梢生长量的影响新梢生长量是植物生命力是否旺盛的直接体现。由表 4 可见，2 种扁桃 1 年生容器苗生长缓慢，2 种柽柳生长较为旺盛。在 2021 年，头鑫蒙古扁桃新梢生长量最低，为 5.2 cm；红花多枝柽柳新梢生长量在两类矿区间差异显著，且在同一矿区显著高于甘蒙柽柳、蒙古扁桃和长柄扁桃。在 2022 年，头鑫红花多枝柽柳新梢生长量最高，为 59.2 cm；同一灌木的新梢生长量在两类矿区间差异显著，2 种扁桃新植生长量在清水沟显著高于头鑫，而 2 种柽柳新植生长量在头鑫显著高于清水沟；且同一矿区，4 种灌木新梢生长量间差异显著。由表 5 可知，在不同灌木 2 年生容器苗造林中，2021 年蒙古扁桃新梢生长量最低，为 6.8 cm；红花多枝柽柳新梢生长量最高，达到 63.1 cm。在 2022 年，同一灌木新梢生长量在两类矿区间均差异显著；在清水沟不同灌木的生长量也存在显著差异，2 种扁桃在清水沟的新梢生长量显著高于头鑫，而 2 种柽柳在头鑫的新梢生长量显著高于清水沟。表 2不同灌木树种1 年生容器苗造林成活率对比单位：%树种2021 年2022 年清水沟头鑫清水沟头鑫蒙古扁桃 75.50.36Ac72.00.7Bc69.30.36Ac65.60.4Bc长柄扁桃73.00.7Ad71.40.61Bd65.40.53Ad62.70.61Bd红花多枝柽柳92.40.53Aa91.60.79Aa83.30.56Ba86.70.75Aa甘蒙柽柳87.00.6Ab86.31.1Ab80.70.96Bb830.85Ab注：表中同列数据肩标小写字母不同，表示差异显著（P0.05）；同行同年大写字母不同表示差异极显著（P0.01）。表3、表 4、表 5 同。表 3不同灌木树种2 年生容器苗造林成活率对比单位:%树种2021 年2022 年清水沟头鑫清水沟头鑫蒙古扁桃84.80.8Ac83.42.3Ac80.41.41Ac77.43.24Ac长柄扁桃85.31.6Ac842.0Ac80.41.50Ac75.51.54Bc红花多枝柽柳94.71.85Aa95.61.85Aa87.82.15Aa91.71.66Aa甘蒙柽柳 87.61.15Ab88.32.82Ab82.41.06Ab85.32.36Ab表 4不同灌木树种1 年生容器苗新梢生长量对比单位：cm树种2021 年2022 年清水沟头鑫清水沟头鑫蒙古扁桃5.60.3Ac5.20.1Ac11.40.3Ad8.70.6Bd长柄扁桃6.80.7Ac6.10.7Ac13.70.7Ac11.80.46Bc红花多枝柽柳52.33.21Aa39.62.46Ba37.11.45Ba59.24.94Aa甘蒙柽柳 28.51.12Ab27.90.7Ab27.60.9Bb36.40.6Ab17表 6头鑫 2 年生灌木容器苗栽植穴内覆盖黑膜与未覆盖造林成活率比较单位：%灌木名称2021 年2022 年覆盖黑膜未覆盖覆盖黑膜未覆盖蒙古扁桃 86.70.92a83.42.26a83.60.9a77.41.86b长柄扁桃87.90.4a84.01.15b85.30.61a75.50.89b红花多枝柽柳95.30.7a95.61.07a94.40.87a91.70.96a甘蒙柽柳 89.11.73a88.31.82a86.90.67a85.31.37a注：表中同行同年数据肩标小写字母不同，表示差异显著（P0.05）。64 卷 06 期李英武，等贺兰山矿区 4 种灌木树种造林对比试验（下转第 53 页）2.3栽植穴内覆盖与未覆盖黑膜造林成活率比较为了进一步探究矿区造林技术，试验开展了覆膜造林试验研究。在苗木栽植时，于头鑫矿区开展了 2年生容器苗栽植穴内覆盖黑膜的对照试验，结果如表6 所示。由表 6 可知，2021 年长柄扁桃覆盖黑膜较未覆盖黑膜可显著提高成活率 4.6%；2022 年 2 种扁桃在栽植穴内覆盖黑膜与未覆盖黑膜之间的成活率差异显著，覆盖黑膜可提高成活率 8.0%、13.0%。2021 年和2022 年 2 种柽柳覆盖黑膜与不覆盖黑膜的成活率间差异不显著。3结论与讨论矿区废弃地的植被恢复与重建工作受到世界各国高度重视，也成为许多国内外学者的研究热点。谷金锋等10针对鸡西市矿区植被恢复模式提出客土能够促进植物生长，苗木成活率和生长量较高。邱汉周1 1 研究了煤矿区植被恢复模式，筛选出适宜煤矿区种植的植物：刺槐、臭椿、苜蓿。李富平等12对马兰庄铁矿区排土场采用覆土重建模式，并选择刺槐、紫穗槐、沙棘等先锋树种和适宜树种。本试验在贺兰山清水沟和头鑫矿区试验地栽植蒙古扁桃、长柄扁桃、红花多枝柽柳和甘蒙柽柳，对比分析了 2 种苗龄容器苗成活率和生长量。试验结果表明，4 种灌木 2 年生容器苗的成活率和新梢生长量均高于 1 年生容器苗，2 年生容器苗的成活率由高到低依次为红花多枝柽柳、甘蒙柽柳、长柄扁桃、蒙古扁桃，新梢生长量由大到小依次为红花多枝柽柳、甘蒙柽柳、长柄扁桃、蒙古扁桃。4 种灌木 2 年生容器苗栽植第二年，2 种扁桃在清水沟的成活率高于头鑫，2种柽柳在头鑫的成活率高于清水沟。红花多枝柽柳成活率最高，为 87.8%91.7%；其次为甘蒙柽柳和蒙古扁桃；长柄扁桃成活率最低，为 75.5%。蒙古扁桃和长柄扁桃 2 年生容器苗栽植穴内覆盖黑膜较不覆盖黑膜栽植，第二年可提高成活率 8.0%、13.0%。本试验选择抗逆性强的容器苗在 2 类立地类型矿区进行造林，试验发现，2 类矿区 4 种灌木容器苗越冬后第二年的成活率均会有不同幅度下降，2 种柽柳在清水沟成活率的下降幅度高于头鑫，而 2 种扁桃头鑫成活率下降幅度高于清水沟；同时在造林越冬后苗木出现新梢生长缓慢、发黄等现象。这可能与本试验树坑换土量少，苗木适应时间短有关。清水沟矿区试验地为覆土煤矸石地，土壤粒间空隙大，养分含量低，保水保肥能力极弱，热容量较小，土壤温度变幅较大；而头鑫矿区土壤中粗砾、砾石含量高，其下为母岩风化的碎屑物，盐碱度较高。废弃矿区作为一种特殊的立地类型，极大地限制了一些抗性差的树种存活与生长，但从造林成本、成活率角度考虑，结合本试验结果，建议在贺兰山煤矸石山树坑客土栽植 2 年生蒙古扁桃和长柄扁桃容器苗，在废弃渣土地栽植 2 年生红花多枝柽柳和甘蒙柽柳容器苗。参考文献：1 刘秉儒，张秀珍，胡天华，等.贺兰山不同海拔典型植被带土壤微生物多样性J.生态学报，2013，33（22）：7211-7220.2 陶艳春.银川市废弃硅石矿区生态修复技术研究D.杨凌：西北农林科技大学，2019.3 赵艳玲，刘慧芳，王鑫，等.基于无人机影像的复垦排土场地形因子与土壤物理性质的关系研究J.中国煤炭，2018，44（9）：117-122.4 杨倩茹，杨正科.贺兰山国家级自然保护区生态环境现状调查与保护恢复建议J.共产党人，2018（4）：41-44.5 侯建海.宁夏贺兰山生态环境保护与建设中存在的主要问题及对策C/中国环境科学学会.西部经济发展与环境保护-百千万人才工程学术技术专题论坛.桂林：中国环境科学学会，2004：240-243.6 李鲲鹏.用新技术为大山覆土植绿N.银川日报，2018-07-02（1）.7 于昊辰，牟守国，卞正富，等.北方草原露天煤矿区植被退化因素分析J.生态与农村环境学报，2019，35（1）：1-8.188 白中科，周伟，王金满，等.再论矿区生态系统恢复重建J.中国土地科学，2018，32（11）：1-9.9 廖芳芳，郑嵩，葛皓.煤矸石山生态修复方法综述J.环保科技，2012，18（1）：21-25.10 谷金锋，蔡体久，肖洋，等.工矿区废弃地的植被恢复J.东北林业大学学报，2004，32（3）：19-22.11 邱汉周.淮南潘集煤矿区植被恢复模式及其土壤修复效应研究D.长沙：中南林业科技大学，2012.12 李富平，夏冬，李延忠.马兰庄铁矿排土场生态重建技术研究J.金属矿山，2010（2）：152-154，181.责任编辑：达海莉64 卷 06 期刘鹏兵，等宁夏两次区域性大到暴雨过程的对比分析（上接第 18 页）着时间的推移，低空急流强度的增加，在过程前期，各对流参数在不同的地区有向有利于对流活动发生转变，但在过程 1 中，北方较弱而南方相对较好，过程 2中则相反，各参数的变量是南方在持续转差，而北方前期转为有利后期转为不利，与 2 次过程中短强分布较为一致。（3）检验表明，WRF 模式对宁夏夏季降水的模拟较好，EC 对稳定性锋区降水的模拟效果较好。各数值模式对于锢囚锋及锢囚形势的模拟能力有限。参考文献：1 冯建民.宁夏天气预报手册M.北京：气象出版社，2012：257.2 周翠芳，石瑞玲，贾宏元，等.宁夏石嘴山地区初夏 2 次连阴雨及最强降水时段特征对比分析J.宁夏工程技术，2014，13（4）：302-308.3 陈豫英，陈楠，谭志强，等.2012 年 6 月 2629 日宁夏强降水成因J.干旱气象，2014，32（4）：599-607.4 寿绍文.中尺度气象学M.3版.北京：气象出版社，2016：60-61.5 慕建利，谌云，李泽椿.一次陕西关中强暴雨环境条件及中尺度系统分析J.大气科学学报，2014，37（5）：591-604.6 张楠楠，桑建人，杨侃，等.宁夏中雨及以上降水过程气候特征统计分析J.干旱气象，2010，28（2）：173-178.7 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理与方法M.4版.北京：气象出版社，2007：375-381.8 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理与方法M.4版.北京：气象出版社，2007：67-68.9 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理与方法M.4版.北京：气象出版社，2007：393-398.10 欧阳首承，陈刚毅，林益（美）.信息数字化预测M.北京：气象出版社，2009.11 欧阳首承.天气演化与结构预测M.北京：气象出版社，1998.12 叶爱芬，肖伟军.最不稳定层的确定及应用J.气象研究与应用，2007（1）：29-31.13 王秀明，俞小鼎，周小刚，等.雷暴潜势预报中几个基本问题的讨论J.气象，2014，40（4）：389-399.责任编辑：达海莉53