三门峡市铝土矿矿区生态修复植被选取调查研究.pdf

第 卷第 期能源与环保 年月 收稿日期：；责任编辑：陈鑫源 ：基金项目：河南省地市级生态修复项目（三公资采（）号）作者简介：李好飞（），男，河南伊川人，工程师，年毕业于河南理工大学，现从事矿产资源勘查，生态环境治理，地质灾害防治等相关工作。引用格式：李好飞，乔西鼎 三门峡市铝土矿矿区生态修复植被选取调查研究 能源与环保，（）：，（）：三门峡市铝土矿矿区生态修复植被选取调查研究李好飞，乔西鼎（河南省资源环境调查二院，河南 郑州 ）摘要：针对三门峡市铝土矿不合理的开发利用造成了生态环境的破坏，导致生态环境问题日益突出，以三门峡市铝土矿矿区为研究对象，通过实地调查、取样分析等手段对铝土矿矿区周边植被的物种构成特征及生长环境进行研究。通过植物样方调查，项目区乔木优势度从大到小为：刺槐 榆树 臭椿 柽柳 楝树；灌木优势度从大到小为：黄荆 黄刺玫 金银花。通过地境样坑调查，研究区土壤含水率在 、土壤温度在 ，处在植物生长的适宜范围内。通过不同习性植物物种合理搭配种植，对恢复矿山和湿地生态环境有良好的促进作用。研究可为此区域今后开展矿山生态修复工作提供技术支撑。关键词：三门峡市；铝土矿；生态修复；植被选取；乔木优势度；灌木优势度；含水率；温度中图分类号：文献标志码：文章编号：（），（，）：，：，：；党的十八大以来，习总书记提出的山水林田湖草沙是生命共同体的理念为矿业发展提出了新要求，绿色、循环、可持续的发展观念成为指导矿业健康发展的新思路，同时，美丽中国建设也增加了人民对和谐美好生活环境的向往。然而随着矿业活动的飞速发展，特别是露天矿山粗放型、高强度的开采，产生了一系列矿山地质环境问题，造成了地形地貌景观的损毁，使植被原生环境遭到破坏，严重威胁了区域生态安全。如何将因采矿活动破坏的生态系统恢复为开采前的自然状态，使其与周边环境相协调，是生态修复的关键。而生态系统的恢复和重建是以植被恢复为前提，修复植被的选取是生态重建成败 年第 期能源与环保第 卷的前提与基础 。三门峡市是河南省西北部重要的成矿地带，矿产资源极为丰富，富集了黄金、铝土矿、煤炭三大优势矿产资源，其中铝土矿资源储量和开采量均居全省第一。矿产资源开采为三门峡市经济发展提供了强有力的支撑，但不合理的开发利用造成了生态环境的破坏，导致生态环境问题日益突出，受损的地形地貌景观急需开展生态修复工作。本文以三门峡市铝土矿区为研究对象，通过实地调查、取样分析等手段，对铝土矿区周边植被的物种构成特征进行研究，为此区域今后开展矿山生态修复、植被重建工作提供技术支撑。研究区概况三门峡市铝土矿区位于三门峡的东北部，包括湖滨区、陕州区、渑池县，面积约为 ，地处低山丘陵黄土区，地势西南高、东北低，海拔为 ，属暖温带大陆性季风气候，多年平均气温为 。年平均降雨量 ，季节分配不均，多集中在 月。根据实地对 个铝土矿区进行调查，主要存在的地质环境问题为地质灾害、地形地貌景观破坏、含水层破坏和土地资源破坏。（）地质灾害。崩塌是该区主要地质灾害，岩质崩塌主要分布于渑池县、陕州区等地基岩山区，土质崩塌主要分布于陕州区，崩塌灾害一般发育于矿区采场边缘。成因类型主要为自然降雨型和风化剥蚀卸荷型，次为人工挖掘型或爆破型，主要发育特征是以坠落、滚动、翻倒等方式。（）地形地貌景观破坏。经实地调查，区域内遍布大小不一的采坑和渣堆，原始地形地貌破坏严重，项目区的渣堆不仅占压土地，造成地形地貌景观的破坏，而且是引发水土流失和不稳定斜坡的主要因素。（）含水层破坏。含水层破坏主要位于湖滨区、陕州区，由于多年来的连续矿坑开采排水，对地下水的补给条件、地下水水化学成分造成影响同时引起深层地下水位下降，破坏含水层。（）土地资源破坏。矿山开采对生态环境造成了严重破坏，弃渣的随意堆放改变了原来的地貌景观，使部分平整的土地变得坑洼不平，致使耕地和林地被长期压占、闲置、荒芜，土地利用率下降。（）水土流失。研究区属中低山丘陵黄土区，受地势高差、土壤瘠薄、降雨集中等自然因素制约，加上人为活动过度，植被覆盖率低，森林质量及功能退化，水源涵养及水土保持能力下降，植被抑尘功能减低，水土流失问题较为突出。矿区植被特征研究调查方法在项目野外实地调查过程中，为详细了解项目区现有植物的生长状况及特征等，根据不同地段上分布的植物群落类型设置不同的样方调查区，进行专项植物样方调查以及对植物根群及地境结构进行专项地境样坑调查（表 ）。表 调查内容 项目内容样方调查种类、数目、盖度、高度、胸径、基径、生长状况、密度、优势度样坑调查根系片层生长情况、土壤含水率、土壤温度 植物样方调查对项目区进行植被调查，植被有乔木、灌木及草本。本次植被调查中，选取坡面植被具有代表性的样方进行调查。共调查样方 个，调查记录了每个样方内植物名称、数量（株数 密度）、盖度、高度、胸径、基径、生长状况。并计算样方内的各物种优势度，计算方法如下 ：优势度 样方内某种植物的胸高、断面积样地面积本次野外调查植物样方 个，各样方分布调查统计见表 。表 项目区样方调查统计 调查点编号植被样方（）坡度（）调查点位置样方 三门峡大坝风景区西南角样方 高庙乡七里沟北 黄河边样方 高庙乡七里沟东北角 黄河边样方 大王镇北村东北 黄河边样方 郭家凹村东北 山坡处样方 采石场 地境样坑调查在距离植被样方 处开挖样坑，共 个。样坑长 ，宽 ，深度大于 ，并用土壤水分 温度计现场测定各层土壤的水分、温度。样坑剖面如图 所示。本次植物地境调查共有 个植物样坑，样坑规格为 ，具体调查内容包括植物根群片层调查、土壤含水率及温度调查，调查中各部分工作量见表 。年第 期李好飞，等：三门峡市铝土矿矿区生态修复植被选取调查研究第 卷图 样坑剖面示意 表 地境样坑调查内容 项目数量调查内容描述工作量根群片层调查土壤 深度，每 深度测量 组数据 ，共 组土壤含水率调查土壤 深度，每 深度测量 组数据 ，共 组地层温度调查土壤 深度，每 深度测量 组数据 ，共 组以 为最小统计面积，统计 深度内各个层片根系生长数量。计数时按粗根（根茎 ），中根（根茎为 ）和细根（根茎 ）三级划分，分别记录各网格出现的数目。矿区植被特征研究调查结果 植物样方调查结果（）号样方。号样方范围 ，坡度 。号样方植物分布如图 所示，植被样方调查统计见表 。图 号样方植物分布 表 号样方调查记录 种名密度盖度（）胸径 基径 高度 生长状况乔木构树 良好楝树 良好构树 良好构树 良好楝树 良好构树 良好楝树 良好构树 良好臭椿 良好楝树 良好楝树 良好构树 良好构树 良好臭椿 良好构树 良好臭椿 良好构树 良好构树 良好构树 良好臭椿 良好构树 良好楝树 良好臭椿 良好臭椿 良好楝树 良好楝树 良好楝树 良好楝树 良好臭椿 良好构树 良好臭椿 良好构树 良好构树 良好臭椿 良好臭椿 良好榆树 良好刺槐 良好刺槐 良好刺槐 良好草本 蛇葡萄 一般（）号样方。号样方范围 ，坡度 。号样方植物分布如图 所示，植被样方调查统计见表 。（）号样方。号样方范围 ，坡度 。号样方植物分布如图 所示，植被样方调查统计见表 。（）号样方。号样方范围 ，坡度 。号样方植被样方调查统计见表 ，植物分布如图 所示。年第 期能源与环保第 卷图 号样方植物分布 表 号样方调查记录 种名密度盖度（）胸径 基径 高度 生长状况乔木构树 良好槐树 良好榆树 良好槐树 良好构树 良好臭椿 良好构树 良好构树 良好榆树 良好构树 良好柽柳 良好构树 良好构树 良好构树 良好构树 良好刺槐 良好刺槐 良好刺槐 良好刺槐 良好刺槐 良好灌木黄荆 良好黄荆 株 良好黄荆 株 一般黄荆 良好黄荆 株 良好黄荆 株 良好黄荆 株 良好草本雀梅藤 良好雀梅藤 良好蛇葡萄 一般图 号样方植物分布 表 号样方调查记录 种名密度盖度（）胸径 基径 高度 生长状况乔木臭椿 良好臭椿 良好榆树 良好榆树 良好桑树 良好刺槐 良好刺槐 良好刺槐 良好灌木黄荆 良好枸杞 株 良好黄荆 株 良好黄荆 株 良好黄荆 良好黄荆 良好黄荆 良好黄荆 良好黄荆 良好表 号样方调查记录 种名密度盖度（）胸径 基径 高度 生长状况乔木刺槐 良好刺槐 良好刺槐 良好刺槐 良好 年第 期李好飞，等：三门峡市铝土矿矿区生态修复植被选取调查研究第 卷图 号样方植物分布 （）号样方。号样方范围 ，坡度 。号样方植被调查统计见表 ，植物分布如图所示。表 号样方调查记录 种名密度盖度（）胸径 基径 高度 生长状况乔木柿树 良好山桃 良好核桃树 良好刺槐 良好灌木黄刺玫 良好金银花 良好图 号样方植物分布 （）号样方。号样方范围 ，坡度 。号样方植被调查统计见表 ，植物分布如图 所示。表 号样方调查记录 种名密度盖度（）胸径 基径 高度 生长状况乔木刺槐 良好小叶杨 良好刺槐 良好灌木黄刺玫株 良好黄刺玫株 良好黄荆 良好图 号样方植物分布 通过本次野外植物样方调查，研究区常见的乔木有构树、刺槐、楝树、臭椿、槐树、榆树、柽柳、桑树、柿树、山桃、核桃树和小叶杨等。灌木有黄荆、枸杞、黄刺玫和金银花等。草本植物有雀梅滕、蛇葡萄等。为确定三门峡研究区内生态修复优势物种，对样方统计的植物情况计算物种优势度，计算结果见表 。由优势度统计可以得到，研究区乔木优势度从大到小为：刺槐 榆树 臭椿 柽柳 楝树；灌木优势度从大到小为：黄荆 黄刺玫 金银花。地境样坑调查结果（）根群片层调查结果。样坑 根系分布如图所示。根据植物样方调查结果，该区域生长有楝树、构树、刺槐、臭椿、黄荆等植物，为乔木、灌木（或小乔木）、草本混合生长。细根分布在 、深度存在波峰，这与草本 、年第 期能源与环保第 卷表 三门峡研究区样方物种优势度统计 样方物种优势度号样方构树 刺槐 楝树 臭椿 榆树 蛇葡萄 号样方柽柳 构树 槐树 榆树 臭椿 刺槐 黄荆 雀梅滕 蛇葡萄 号样方桑树 样方物种优势度号样方臭椿 榆树 刺槐 黄荆 枸杞 号样方刺槐 号样方柿树 山桃 刺槐 核桃树 黄刺玫 金银花 号样方刺槐 小叶杨 黄荆 黄刺玫 灌木 、乔木 的根系生长主要区域分别对应；粗、中直径的根一般以乔木、灌木生长为主，调查中粗根与中根的分布区域也与乔木、灌木根系生长的主要区域分别对应。此外，细根在垂向深度上累计分布呈现明显的指数趋势（），细根增长趋势随深度的增加逐渐减少。样坑 根系分布如图 所示。根据植物样方调查结果，该区域生长有楝树、构树、刺槐、臭椿、黄荆等植物，同样为乔木、灌木、草本混合生长。细根分布在 、深度存在波峰，这与草本 、灌木 、乔木 的根系生长主要区域分别对应。粗、中直径的根一般以乔、灌木生长为主，调查中粗根与中根的分布区域也与乔灌根系生长主要区域分别对应。此外，细根在垂向深度上累计分布呈现明显的指数趋势（），细根增长趋势随深度的增加逐渐减少。图 样坑 根系分布 图 样坑 根系分布 书书书 年第 期李好飞，等：三门峡市铝土矿矿区生态修复植被选取调查研究第 卷样坑 和样坑 中轴两侧不同距离细根分布对比如图 所示。图 样坑 和样坑 中轴两侧不同距离细根分布对比 通过图 发现，样坑 比较样坑 在 深度细根分布明显减少，并且在野外调查中发现，存在黑色根毛，推测是由于该深度土壤质地较为板结，透气性较差，导致植物根系缺氧，出现黑根，根系数量减少的情况。（）土壤含水率及温度情况。为调查样坑内土壤含水率及土壤温度的变化情况，在开挖的样坑内，每 深度测量含水率、温度。各样坑测量两组数据。样坑 、样坑 调查数据见表 。由于土壤过于干燥，仪器无法读取土壤电导率，因此，调查结果仅有含水率、温度 项数据。表 样坑 、样坑 含水率、温度调查结果 深度 样坑 含水率 均值温度 均值样坑 含水率 均值温度 均值 根据样坑 内的平均含水率以及平均温度，绘制含水率及土壤温度变化趋势如图 所示，坑内含水率在垂向上波动变化，但整体呈缓慢下降趋势；温度随深度增加逐步下降。根据样坑 内的平均含水率以及平均温度，绘制含水率及土壤温度变化趋势如图 所示，坑内含水率在垂向上波动变化，但整体呈缓慢上升趋势；温度随深度增加逐步下降。通过样坑 及样坑 含水率对比可以发现（图 ），土壤含水率在 上下波动，波动的原因可能 年第 期能源与环保第 卷由于土壤中动物、微生物以及植物根系数量的不同或者地表植物盖度不同造成的日照差异造成的；土壤温度随深度下降，但个别深度存在温度上升的情况，可能是由于土壤中动植物以及微生物呼吸作用以及小范围内的土壤物理性质决定的。图 样坑 含水率及土壤温度变化趋势 图 样坑 含水率及土壤温度变化趋势 图 样坑 和样坑 含水率及土壤温度变化趋势对比 一般情况下，对于砂土（砂壤土）最大田间持水量为 （），当含水率低于 （），植物将出现凋萎现象。根据调查结果，该区域土壤含水率在 ，大部分区域满足植物生存所需的最小含水率。不同种类植物不同组织器官的适宜温度有所不同，一般植物根系在土温 时开始微弱生长，在 以上根系生长比较活跃，超过 时根系生长受到阻碍。根据调查结果，该区域土壤温度在 ，处在植物根系生长的适宜范围内。结论（）通过植物样方调查，项目区乔木优势度从大到小为：刺槐 榆树 臭椿 柽柳 楝树。灌木优势度从大到小为：黄荆 黄刺玫 金银花。（）通过地境样坑调查，研究区土壤含水率在 、土壤温度在 ，处在植物生长的适宜范围内。在生态修复工程中，土壤含水率较低的地区可以选择榆树、臭椿、柽柳、刺槐和黄荆等耐干、有一定抗旱能力、适应力强且较易生长的 年第 期李好飞，等：三门峡市铝土矿矿区生态修复植被选取调查研究第 卷植物。在含水率较高的地区，可以种植楝树等喜温暖湿润的植物。通过不同习性植物物种合理搭配种植，对恢复矿山和湿地生态环境有良好的促进作用。综合以上分析，在后期的生态恢复工程中，建议物种选择可以考虑以下植物，乔木以刺槐、榆树、臭椿、柽柳、楝树为主，灌木以黄荆、黄刺玫、紫穗槐、花椒为主，藤本植物以金银花、爬山虎、紫藤为主。在本次调查中发现一些物种具有景观价值，如黄栌、五角枫、连翘、迎春；另一些具有经济价值，如核桃、花椒等。这些物种也可在本区域生态修复建设中予以考虑。参考文献（）：陈阳，王西平，张冬冬，等 三门峡市黄河南岸铝土矿区山水林田湖草生态保护修复的必要性及对策探讨 环境生态学，（）：，（）：周斌，李雨鸿，李辑，等 岫岩偏岭矿区植被修复生态环境监测评估 航天返回与遥感，（）：，（）：杨瑞卿，张亚红，徐芳，等 废弃采石场植被修复效果的调查与研究 徐州工程学院学报（自然科学版），（）：，（），（）：王小利，张志辉 铝土矿矿山地质环境恢复治理工程设计 能源与环保，（）：，（）：杨艳丽 水体生态修复技术在河道整治工程中的运用 工程技术研究，（）：，（）：关军洪，曹钰，吴天煜，等 北京首云铁矿山废弃地植被修复调查研究 中国园林，（）：，（）：田安家，杜琴瑶，刘格升，等 矿山地质环境治理与土地复垦可行性分析 能源与环保，（）：，（）：，韩文斌 河南省某铝土矿山地质灾害评估和生态修复 世界有色金属，（）：，（）：檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶 （上接第 页）高俊华，刘莎莎，杨金中，等 基于遥感的露天煤矿集中区地质环境灰关联评价 以准格尔煤田为例 国土资源遥感，（）：，：，（）：周亚光 玉皇全采石场建筑石料用灰岩矿矿山地质环境治理工程设计 能源与环保，（）：，（）：王帅，曲万隆，张建伟，等 青岛地区历史遗留未治理矿山地质环境现状及治理建议 中国矿业，（）：，（）：陈琪，赵志芳，何彬仙，等 基于 和 技术的矿山环境恢复与治理规划 以云南省元阳某金矿矿集区为例 国土资源遥感，（）：，：，（）：韩琳琳，张华，范旭光，等 矿山地质环境治理与土地复垦工程设计研究 能源与环保，（）：，（）：