王楚含,徐海量,趙新風(fēng),苑塏燁
(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830052;2.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所,新疆 烏魯木齊 830011)
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補(bǔ)水對(duì)采金廢棄礦區(qū)恢復(fù)效益的影響
王楚含1,徐海量2,趙新風(fēng)2,苑塏燁1
(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830052;2.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所,新疆 烏魯木齊 830011)
以阿勒泰兩河源自然保護(hù)區(qū)采金廢棄礦區(qū)為研究對(duì)象,從地形、水、土和生物多方面開展礦山生態(tài)恢復(fù)試驗(yàn),分析了推平、覆土、撒羊糞、水分補(bǔ)給、補(bǔ)植、撒種、羊群駐扎和漫溢措施對(duì)礦區(qū)植被的影響,結(jié)合每種措施的成本,選出恢復(fù)成效好、成本低的措施。結(jié)果顯示,1)對(duì)廢棄礦區(qū)進(jìn)行人工灌溉后,物種數(shù)增加了21.7倍,土石比增加了4.5倍;2)滴灌、漫灌和噴灌3種措施中,漫灌措施下成效最好,對(duì)土壤的恢復(fù)中:覆土后,漫灌下的土石比分別較滴灌與噴灌高38.0%和33.1%;撒羊糞后,分別高出21.7%和11.4%;撒種后,分別高8.9%和8.5%;補(bǔ)植種黑加侖(Ribes nigrum)后,分別高24.2%和2.9%;3)不同灌溉方式下成本高低為滴灌>噴灌>漫灌,其中漫灌受地理位置限制,而噴灌則適用性廣泛。阿勒泰礦山恢復(fù)中,可注重礦區(qū)的自然恢復(fù)并輔以漫灌和人工覆土等措施。本研究為其廢棄礦區(qū)修復(fù)提供了一定的理論依據(jù)。
灌溉方式;人工恢復(fù)措施;采金廢棄礦區(qū);兩河源保護(hù)區(qū)
阿勒泰地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的自然礦產(chǎn)資源,素有“金山銀水”之稱。近三十年來當(dāng)?shù)氐V產(chǎn)資源遭到掠奪性開采,使阿勒泰山兩河源保護(hù)區(qū)的草地千瘡百孔,到2010年兩河源庫爾木圖廢棄礦區(qū)總面積高達(dá)333多hm2[1]。掠奪式采金是將森林、草地地表土壤切除,堆放于空曠草地,沿古河床位置大面積采挖,采挖深度20 m以上,底部石塊被上翻、切碎,并用河水沖刷、淘洗,將“金片”與巖層分離,采金結(jié)束后對(duì)已破壞生態(tài)環(huán)境置之不理,未對(duì)其進(jìn)行任何修復(fù)措施。
阿勒泰山兩河源保護(hù)區(qū)于2010年開始,從地形、土壤、水和生物4個(gè)方面對(duì)庫爾木圖采金廢棄礦區(qū)全面開展恢復(fù)試驗(yàn)。地形恢復(fù)采用推平措施;土壤恢復(fù)采用覆土與撒羊糞措施,其中撒羊糞不僅可提高當(dāng)?shù)刂脖环N源,也可補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì);水分補(bǔ)給采用滴灌、漫灌、噴泥漿措施;生物方面采取補(bǔ)植黑加侖(Ribesnigrum)以及播撒當(dāng)?shù)刂脖环N子,還包括羊群駐扎、河水漫溢等其它方式。
阿勒泰山兩河源自然保護(hù)區(qū)采金廢棄礦區(qū),地形起伏較大,有的地勢險(xiǎn)峻(圖1),導(dǎo)致試驗(yàn)布置不能像以往研究達(dá)到精確布置,難點(diǎn)包括:1)羊群駐扎時(shí)間不受控制;2)覆土、撒羊糞的厚度達(dá)不到理論精確值;3)地形坡度大,灌溉、補(bǔ)種和羊群駐扎等措施有較大的誤差,對(duì)于此類難以避免的問題,本研究通過加大樣方數(shù)量以減少誤差。
通過分析不同人工措施下植物多樣性、土石比和生物量等指標(biāo)以及不同措施的成本,本研究提出以下科學(xué)問題:1)人工恢復(fù)措施是否能促進(jìn)采金廢棄礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)?2)不同人工恢復(fù)措施下效益如何?本研究既是對(duì)之前恢復(fù)效果的鑒定,也為推進(jìn)廢棄礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工作提供理論參考。
1.1 研究區(qū)概況
兩河源保護(hù)區(qū)位于46°31′31.63″-48°33′27.85″ N,88°57′56.61″-91°04′05.90″ E,分布有967種高等維管束植物。研究區(qū)庫爾木圖位于兩河源保護(hù)區(qū)內(nèi),海拔1 500~1 800 m,年均溫在-2 ℃左右,降水量300~350 mm,年蒸發(fā)量為838.3~1 469.6 mm。
圖1 采金礦區(qū)廢棄地Fig.1 Abandoned field in the gold mining area
研究區(qū)草地植被樣方中共出現(xiàn)36種植物(表1),分屬17科36屬;其中一年生草本8種,多年生草本25種,灌木3 種。研究區(qū)環(huán)境特殊性造成多年生草本植物物種數(shù)目占總物種數(shù)目的比例相對(duì)較高,多年生草本占69.44%,一年生草本占22.22%,灌木占8.33%。
1.2 樣地設(shè)置
在研究區(qū)選擇地勢較為平坦的區(qū)域布置6個(gè)500 m×500 m的大樣地,各樣地距離間隔1~3 km。先通過大型機(jī)械對(duì)樣地進(jìn)行機(jī)械推平,再給樣地周邊添加圍欄,以免動(dòng)物的踐踏和啃食。在推平的基礎(chǔ)上,每個(gè)大樣地有15種處理,分別為:直接滴灌、漫灌和噴灌,以及覆土、撒羊糞、撒種和補(bǔ)植后在不同灌溉方式下的處理;對(duì)照為未采取任何措施的廢棄礦區(qū)和未受干擾的原始草地(因樣地內(nèi)無原始草地,故原始草地樣方取自附近的原始草地),每個(gè)處理6個(gè)重復(fù),共102個(gè)小樣地。
表1 草地植被樣方出現(xiàn)的植物Table 1 Occurring species in the sample
1.3 試驗(yàn)方法
本研究于2012年5月15日進(jìn)行覆土、撒羊糞、補(bǔ)植(黑加侖)、補(bǔ)種。同年6月15日進(jìn)行滴灌、漫灌和噴灌。同年7月15日引入羊群駐扎(做好臨時(shí)羊圈的圍欄防護(hù),避免對(duì)樣地造成干擾)。人工恢復(fù)措施的具體實(shí)施方法如表2所示。
表2 人工恢復(fù)措施及具體實(shí)施方法Table 2 Artificial recovery measures and specific implementation
注:下文圖中,人工恢復(fù)措施用代碼表示。
Note:Artificial recovery measures were represented by its code, in the figure below.
樣地每年7月底,以梅花點(diǎn)設(shè)樣方法進(jìn)行1 m×1 m樣方的地表植被調(diào)查。樣方內(nèi)植被調(diào)查指標(biāo)有:植物種類、每種植物個(gè)體數(shù)、植被蓋度、每種植物高度和冠幅[2]。地上生物量對(duì)于研究草食動(dòng)物的環(huán)境容納量、草地植被恢復(fù)是必不可少的定量指標(biāo)[3],生物量測定是將1 m×1 m樣方內(nèi),所有地表植被齊地剪掉并稱其鮮重。
土壤調(diào)查指標(biāo)是土石比,即體積為50 cm×50 cm×50 cm中的土壤質(zhì)量與石頭質(zhì)量之比(用孔徑2 mm的土篩)。
1.4 數(shù)據(jù)處理
統(tǒng)計(jì)1 m×1 m樣方內(nèi)的所有植被指標(biāo),并計(jì)算同種處理(包括對(duì)照)相同指標(biāo)內(nèi)6個(gè)重復(fù)的平均值,即可求出原始草地、廢棄礦區(qū)和灌溉下植被的物種數(shù)(即植物種類)、蓋度和土石比等指標(biāo)。
植被多樣性指數(shù)計(jì)算如下[3-4]:
式中:Pi是物種相對(duì)重要性 (由頻率計(jì)算出)。物種相對(duì)重要性的計(jì)算公式為:
Pi=Wi/W;
式中:Wi是物種i的個(gè)體數(shù),W是樣方內(nèi)所有物種的個(gè)體數(shù)。
式中:Pi為屬于種i的個(gè)體在全部個(gè)體中的比例。
Pielou均勻度指數(shù)J=H′/lnS;
式中:H′是Shannon-Wiener指數(shù),S是樣方內(nèi)的物種數(shù)。
數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及作圖用Excel和SPSS 17.0完成,用Duncan多重比較檢驗(yàn)差異顯著性,顯著性水平為0.05。
2.1 廢棄礦區(qū)植被退化現(xiàn)狀及灌溉影響
兩河源采金礦區(qū)地表受到破壞后,其地表植被物種數(shù)顯著低于原始草地(P<0.05),利用人工灌溉對(duì)廢棄礦區(qū)進(jìn)行恢復(fù),灌溉區(qū)的植被物種數(shù)顯著高于廢棄礦區(qū)(P<0.05)(圖2),表明灌溉對(duì)采金廢棄礦區(qū)植被物種的恢復(fù)具有一定促進(jìn)作用;但灌溉后的物種數(shù)與原始草地物種數(shù)仍然有明顯差距,表明單一的水分補(bǔ)給對(duì)植被的恢復(fù)作用還不夠。
廢棄礦區(qū)采取人工灌溉措施后,樣地內(nèi)的土石比顯著增加(P<0.05)(圖2),說明單位體積內(nèi)土壤含量有所增加,即人工灌溉措施對(duì)采金礦區(qū)土壤恢復(fù)有促進(jìn)作用。
圖2 灌溉后與廢棄礦區(qū)物種數(shù)及土石比Fig.2 Effect of irrigation on number of plant species and the soil to stone ratio
2.2 不同灌溉方式對(duì)植物多樣性及土石比影響
得知灌溉對(duì)地表植被及植被的立地生存條件均有改善作用后,從滴灌、漫灌、噴灌3種不同灌溉方式出發(fā),分析不同灌溉方式對(duì)采金廢棄礦區(qū)地表植被及土壤環(huán)境的影響(圖3)。
漫灌條件下的Simpson、Shannon-Wiener和Pielou指數(shù)均最高,其次為噴灌,滴灌最低;漫灌條件下土石比最大,顯著高于噴灌和滴灌(P<0.05),其土石比分別為滴灌和噴灌的19.1和4.7倍。
2.3 覆土后不同灌溉方式下植被多樣性及土石比特征
灌溉措施中,漫灌的植物多樣性指數(shù)相對(duì)較高、土石比也相對(duì)較大,研究區(qū)植被恢復(fù)對(duì)單增水條件的響應(yīng)不大,廢棄礦區(qū)可能更缺乏土壤母質(zhì)。因此,對(duì)廢棄礦區(qū)地覆土1-2 cm,然后再比較不同灌溉方式對(duì)植被多樣性及土石比的影響(圖4)。
覆土后,漫灌下的Simpson、Shannon-Winner和Pielou指數(shù)均最高,其次為噴灌和滴灌;漫灌下土石比最高,其土石比分別較滴灌和噴灌高出38.0%和33.1%(圖4)。
2.4 撒羊糞后不同灌溉方式下植被多樣性及土石比特征
考慮到采金對(duì)研究區(qū)地表的破壞,不僅是土壤母質(zhì)的缺乏,可能更缺乏養(yǎng)分,現(xiàn)分析廢棄礦區(qū)在撒羊糞處理后,不同灌溉方式下植物多樣性指數(shù)及土石比特征(圖5)。撒羊糞后,Simpson和Pielou指數(shù)的最大值均出現(xiàn)于漫灌方式;其次為噴灌、滴灌,其土石比分別較滴灌和噴灌高出21.7%和11.4%;再一次證明漫灌對(duì)礦區(qū)植被恢復(fù)和土壤恢復(fù)均有促進(jìn)作用。
2.5 人工補(bǔ)種后不同灌溉方式下植物多樣性及土石比特征
在人工補(bǔ)種的基礎(chǔ)上比較不同灌溉方式下植物多樣性及土石比(圖6)。人工補(bǔ)種下植被的Simpson、Shannon-Wiener和Pielou指數(shù)及土石比在漫灌方式下最高;撒種后,漫灌處理下的土石比分別較滴灌與噴灌高8.9%和8.5%。
圖3 不同灌溉方式下植被多樣性指數(shù)與土石比Fig.3 Comparison of vegetation diversity index and soil to stone ratio under different irrigation
圖4 覆土后不同灌溉方式下植被多樣性指數(shù)與土石比Fig.4 Comparison of vegetation diversity index and soil to stone ratio after soil covering under different irrigations
圖5 撒羊糞后不同灌溉方式下植被多樣性指數(shù)與土石比Fig.5 Comparison of vegetation diversity index and soil to stone ratio after soil covering under different irrigations
2.6 人工補(bǔ)植后不同灌溉方式下植物多樣性及土石比特征
在人工補(bǔ)植黑加侖后,除Simpson指數(shù)以外,其它多樣性指數(shù)及土石比在漫灌方式下最高,且漫灌方式下的土石比分別較滴灌和噴灌高出24.2%和2.9%(圖7)。
2.7 以經(jīng)濟(jì)投入為基礎(chǔ)的各措施可行性分析
根據(jù)各種單措施的最低需求,在恢復(fù)前期進(jìn)行不同程度的推平,并在推平的基礎(chǔ)上計(jì)算各單措施的經(jīng)濟(jì)投入(表3)。
圖6 補(bǔ)種后不同灌溉方式下植被多樣性指數(shù)與土石比Fig.6 Comparison of vegetation diversity index and soil to stone ratio after spreading seed under different irrigations
圖7 補(bǔ)植后不同灌溉方式下植被多樣性指數(shù)與土石比Fig.7 Comparison of vegetation diversity index and soil to stone ratio after replanting under different irrigations表3 基礎(chǔ)成本投入Table 3 Basic costs
措施Measure成本Cost/CNY·hm-2精推平Carefullybulldozed一般推平Generalbulldozed簡單推平Simplebulldozed其它成本Othercosts總成本Totalcost滴灌Dripirrigation900000022500112500漫灌Flooding0045004504950噴灌Sprinklerirrigation0375000540042900覆土Coveringthesoil03750002400061500撒羊糞Sheepdropping0375000375041250補(bǔ)種Sowingseed0375000450042000補(bǔ)植Replanting900000025500115500
由于采金過程對(duì)地表、地形改變較大,生成幾十米的深坑、溝壑,需在實(shí)施恢復(fù)措施前期,將深坑、溝壑填埋,以創(chuàng)造較為平整的地形,提高植被、土壤的修復(fù)速率。其中滴灌和補(bǔ)植對(duì)地面平整有較高要求,采用精推平措施;雖礫石廢礦堆對(duì)漫灌的影響不大,但為方便引進(jìn)河水,還需簡單推平。
疊加措施的成本以每一項(xiàng)措施投入之和計(jì)算,計(jì)算過程中,地表推平的成本不進(jìn)行重復(fù)計(jì)算。將每項(xiàng)人工措施成本進(jìn)行統(tǒng)計(jì),除以其中的最大值,以完成各措施的成本歸一化處理,得到不同措施經(jīng)濟(jì)投入的成本系數(shù)(圖8)。
不同灌溉方式下成本從大到小依次為滴灌>噴灌>漫灌,從而證明了3種灌溉方式中,漫灌對(duì)礦區(qū)恢復(fù)的意義重大。滴灌對(duì)地形要求嚴(yán)格,造成成本過高,恢復(fù)效果卻不及漫灌和噴灌,因此采金礦區(qū)的人工恢復(fù)中不建議采取滴灌補(bǔ)水;高成本的措施中,除與滴灌有關(guān)的措施外,與人工補(bǔ)植有關(guān)的措施成本也較高,相關(guān)措施下的植物多樣性指數(shù)不高、土壤含量低,因此也不建議用于采金礦區(qū)恢復(fù)。
綜上分析,在采金廢棄礦區(qū)的恢復(fù)中可將漫灌、漫灌+覆土、漫灌+撒羊糞、漫灌+補(bǔ)種4種措施重點(diǎn)考慮,既可較好地促進(jìn)地表植被多樣性恢復(fù),又可增加土壤含量、提升植被生長立地條件,但與漫灌有關(guān)的措施均受地理位置的限制,需位于距離河流較近時(shí)才能確保低成本、高效益的目標(biāo);鑒于此,其它措施如噴泥漿、噴灌+覆土、噴灌+撒羊糞、噴灌+補(bǔ)種,卻不受地理位置的限制,因此,在實(shí)際恢復(fù)中,覆土、撒羊糞和人工撒種均是可行的人工恢復(fù)措施。
圖8 不同人工措施下的經(jīng)濟(jì)投入比較Fig.8 Comparison of economic input of different measures
3.1 當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)破壞的內(nèi)在原因
庫爾木圖礦山淘金的采挖行為導(dǎo)致土地結(jié)構(gòu)徹底顛覆、地形完全改變;開采所產(chǎn)生的礦渣堆積在原始草地表面,改變了土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)地;礦石在搗碎、淘洗過程中土壤母質(zhì)被沖走、土壤有機(jī)質(zhì)消失,造成植被生存困難。
經(jīng)過多年自然恢復(fù),發(fā)現(xiàn)10年內(nèi)礦區(qū)廢棄地?zé)o任何變化,這與國外礦山廢棄地自然恢復(fù)過程需要幾十年到一個(gè)世紀(jì)以上的研究觀點(diǎn)一致[5-7];對(duì)礦區(qū)只進(jìn)行地表平整,在4~5年自然恢復(fù)中,物種數(shù)只有2~3種,植被覆蓋度不到8%,地表植被恢復(fù)極為緩慢。由此說明,金礦開采所造成的強(qiáng)烈干擾遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了生態(tài)系統(tǒng)本身的自我恢復(fù)能力,因此,采金廢棄礦區(qū)只靠自然恢復(fù)不可取,應(yīng)加以人工措施輔助其恢復(fù),加快植被生態(tài)演替過程。
3.2 撒羊糞在生態(tài)恢復(fù)中的作用
施肥可以增加土壤的有效資源,改變植物地上、地下的競爭強(qiáng)度,也會(huì)引起植物群落多樣性格局的變化[8-10]。有些研究得出土壤養(yǎng)分的增加會(huì)引起植物多樣性的增加[11],施氮后物種豐富度比不施肥提高42.9%[12];有些研究結(jié)果則顯示施肥會(huì)顯著降低物種豐富度[13-14];還有研究認(rèn)為土壤養(yǎng)分的增加并未引起草地群落植物多樣性的明顯變化[15-18]。而本研究中撒羊糞這一措施對(duì)草地植被的恢復(fù)起到了一定的促進(jìn)作用,增加了物種數(shù),提高了地表植被與原始草地的相似性。
3.3 覆土在生態(tài)恢復(fù)中的作用
覆土、撒羊糞等措施為破壞礦區(qū)增加了土壤母質(zhì),提高了土壤肥力,當(dāng)?shù)卮蠖嘁苑拍翞樯捎帽憬莸难蛉厚v扎方式可為當(dāng)?shù)刂脖换謴?fù)創(chuàng)造良好的土壤條件。建議礦區(qū)開采初期,將地表土壤儲(chǔ)存,以解決修復(fù)過程中山區(qū)取土難、花費(fèi)大等問題,也可避免就地取土造成的二次破壞??紤]到廢棄礦區(qū)地表礫石堆積,覆土后土壤很容易漏至石縫中而不易留在地表,可將噴泥漿技術(shù)用于地表土壤修復(fù)。
覆土措施使研究區(qū)物種數(shù)顯著增加,覆土措施為植被的生長提供了土壤母質(zhì)。原始草地植被中多年生和一年生草本植物大概分別占60%和40%,而覆土和撒羊糞后,一年生草本比例下降(僅占14%~16%),由多年生草本和灌木所代替。引起群落結(jié)構(gòu)改變可能主要是覆土和撒羊糞過程中帶來的土壤種子所引起的,另一方面也說明了土壤種子庫的恢復(fù)潛力,連仲民等[18]的研究也證明了這一點(diǎn)。
3.4 建議多種措施相結(jié)合
單一的覆土只能對(duì)研究區(qū)土壤母質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)充,單一的灌溉只能對(duì)土壤水分進(jìn)行補(bǔ)充,單一的撒種也只能起到補(bǔ)充種源的作用,單一措施的弊端很明顯。而多種措施相結(jié)合,從水、土、氣、生物和地形等多方面進(jìn)行金礦廢棄地的生態(tài)恢復(fù),可達(dá)到相輔相成的目的,但更多結(jié)果尚需更深入的研究和探討,有研究認(rèn)為礦區(qū)恢復(fù)中應(yīng)注重水、肥耦合作用發(fā)揮的重要性[19-20]。
就庫爾木圖開礦方式而言,將廢棄礦區(qū)恢復(fù)至原貌,就必須以地表平整為基礎(chǔ),相對(duì)而言,某些本身地勢平坦的礦區(qū)即可省去這一 環(huán)節(jié),減少其成本。在本研究中,簡單推平的樣區(qū)有部分凹凸不平的微地形,低凹處的植被土壤恢復(fù)效果較好,有形成斑塊狀蔓延式恢復(fù)的趨勢,是一個(gè)新的發(fā)現(xiàn),在后續(xù)的恢復(fù)工作中,項(xiàng)目也將發(fā)展簡單推平作為生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)進(jìn)行推廣,其特點(diǎn)為成本低,耗時(shí)短,雖初期效果不明顯,但后期優(yōu)勢將逐漸顯現(xiàn),實(shí)際操作性強(qiáng)。
1)相對(duì)于未采取任何恢復(fù)措施,人工灌溉后的廢棄礦區(qū)物種數(shù)增加了21.7倍,土石比增加了4.5倍,說明灌溉對(duì)植被和土壤修復(fù)均有促進(jìn)作用。
2)滴灌、漫灌、噴灌3種措施中,漫灌下的土石比分別是滴灌、噴灌的19.1和4.7倍,說明漫灌對(duì)采金礦區(qū)植物多樣性的恢復(fù)效果最好。在對(duì)土壤的恢復(fù)中,覆土后,漫灌下的土石比分別較滴灌與噴灌高出38.0%、33.1%;撒羊糞后,分別高出21.7%、11.4%;撒種后,分別高出8.9%、8.5%;種黑加侖后,分別高出24.2%、2.9%。
3)礦山恢復(fù)中滴灌投入高、效果差,而漫灌方式成本低、成效明顯;漫溢區(qū)可輔以覆土、撒羊糞、撒種等恢復(fù)措施,但漫溢區(qū)受地理位置限制,針對(duì)礦區(qū)補(bǔ)水可考慮噴泥漿的灌溉方式。
References:
[1] 許玉鳳,楊井,陳亞寧,楊雅雪.近32年來新疆地區(qū)植被覆蓋的時(shí)空變.草業(yè)科學(xué),2015,32(5):702-709.
Xu Y F,Yang J,Chen Y N,Yang Y X.The spatial-temporal variations of vegetation cover in Xingjiang from 1982 to 2013.Pratacultural Science,2015,32(5):702-709.(in Chinese)
[2] 趙新風(fēng),徐海量,張鵬,張青青,涂文霞.養(yǎng)分與水分添加對(duì)荒漠草地群落結(jié)構(gòu)與物種多樣性的影響.植物生態(tài)學(xué)報(bào),2014,38(2):167-177.
Zhao X F,Xu H L,Zhang P,Zhang Q Q,Tu W X.Effects of nutrient and water additions on plant community structure and species diversity in desert grasslands.Chinese Journal of Plant Ecology,2014,38(2):167-177.(in Chinese)
[3] 任繼周.草業(yè)科學(xué)研究方法.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1998.
Ren J Z.Research Methods of Pratacultural Science.Beijing:China Agriculture Press,1998.(in Chinese)
[4] 孫儒泳,李博,諸葛陽,尚玉昌.普通生態(tài)學(xué).北京:高等教育出版社.1993.
Sun R Y,Li B,Zhuge Y,Shang Y C.General Ecology.Beijing:Higher Education Press,1993.(in Chinese)
[5] Milgrom T.Environmental aspects of rehabilitating abandoned quarries:Israel as a case study.Landscape and Urban Planning,2008,87(3):172-179.
[7] Novák J,Prach K.Vegetation succession in Basalt Quarries:Pattern on a landscape scale.Applied Vegetation Science,2003,6(2): 111-116.
[8] Goldberg D E,Miller T E.Effects of different resource additions of species diversity in an annual plant community.Ecology,1990,71:213-225.
[9] 陳文業(yè),趙明,李廣宇,魏強(qiáng),王芳,劉振恒,朱麗,張繼強(qiáng),孫飛達(dá).不同類型施肥水平對(duì)甘南沙化高寒草甸植物群落特征及生產(chǎn)力的影響.自然資源學(xué)報(bào),2012(2):254-267.
Chen W Y,Zhao M,Li G M,Wei Q,Wang F,Liu Z H,Zhu L,Zhang J Q,Sun F D.The Influence of different types of fertilizer application level on the Gannan desertification of alpine meadow of plant characteristics and the productive forces.Journal of Natural Resources,2012(2):254-267.(in Chinese)
[10] 符佩斌,干友民,張洪軒,楊平貴,郭麗娟,曾華,陳立坤,張雪蓮,薛晶月,劉燾,蘇劍,高偉,洪家平.施肥對(duì)高寒草甸產(chǎn)草量和品質(zhì)的影響.草業(yè)科學(xué),2015,32(7):1137-1142.
Fu P B,Gan Y M,Zhang H X,Yang P G,Guo L J,Zeng H,Chen L K,Zhang X L,Xue J Y,Liu T,Su J,Gao W,Hong J P.Effects of fertilizing on the forag eproduction and quality ofalpine grassland.Pratacultural Science,2015,32(7):1137-1142.(in Chinese)
[11] 汪茜,王生文,陳偉,陳本建.施肥對(duì)民樂低產(chǎn)田苜蓿產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益的影響.草業(yè)科學(xué),2016,33(2):230-239.
Wang Q,Wang S W,Chen W,Chen B J.Effects of fertilization on yield,quality and economic efficiency of alfalfa in low-yield field in mingle.Pratacultural Science,2016,33(2):230-239.(in Chinese)
[12] 鄭華平,陳子萱,王生榮,牛俊義.施肥對(duì)瑪曲高寒沙化草地植物多樣性和生產(chǎn)力的影響.草業(yè)學(xué)報(bào),2007,16(5):34-39.
Zheng H P,Chen Z X,Wang S R,Niu J Y.Effects of fertilizer on plant diversity and productivity of desertified alpine grassland at Maqu,Gansu.Acta Prataculturae Sinica,2007,16(5):34-39.(in Chinese)
[13] 郭永盛.施氮肥對(duì)新疆荒漠草原生物多樣性的影響.石河子:石河子大學(xué)碩士學(xué)位論文,2011.
Guo Y S.Effects of nitrogen fertilization on desert grassland ecosystem biodiversity in Xinjiang.Master Thesis.Shihezi University,2011.(in Chinese)
[14] 涂文霞,葉茂,徐海量,趙新風(fēng).荒漠草地植物多樣性對(duì)肥料添加的響應(yīng).中國沙漠,2013,33(5):1349-1355.
Tu W X,Ye M,Xu H L,Zhao X F.Response of plant diversity in desert grassland to nutrient elements addition.Journal of Desert Research,2013,33(5):1349-1355.(in Chinese)
[15] Huberty L E,Gross K L,Miller C J.Effects of nitrogen addition on successional dynamics and species diversity in Michigan old-fields.Journal of Ecology,1998,86:794-803.
[16] Theodose T A,Bowman W D.Nutrient availability,plant abundance,and species diversity in two alpine tundra communities.Ecology,1997,78:1861-1872.
[17] 張彥東,沈有信,劉文耀.金沙江干旱河谷退化草地群落對(duì)氮磷施肥的反應(yīng).植物研究,2004(1):59-64.
Zhang Y D,Shen Y X,Liu W Y.Fertilization effects of N,P on a grass community at the dry valley of Jinsha River.Bulletin of Botanical Research,2004(1):59-64.(in Chinese)
[18] 連仲民,徐文軒,楊維康,David Blank,黃怡.放牧對(duì)草地土壤種子庫的影響.草業(yè)科學(xué),2014,31(12):2301-2307.
Lian Z M,Xu W X,Yang W K,David B,Huang Y.Effects of livestock grazing on soil seed bank:A review.Pratacultural Science,2014,31(12):2301-2307.(in Chinese)
[19] 王曉峰,田霄鴻,陳自惠,陳輝林,王朝輝.不同覆蓋施肥措施對(duì)黃土旱塬冬小麥土壤水分的影響.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2009,20:1105-1111.
Wang X F,Tian X H,Chen Z H,Chen H L,Wang C H.Effects of mulching and fertilization on winter wheat field soil moisture in dry highland region of Loess Plateau.Chinese Journal of Applied Ecology,2009,20:1105-1111.(in Chinese)
[20] 沈景林,譚剛,喬海龍,張娟華,孟楊.草地改良對(duì)高寒退化草地植被影響的研究.中國草地,2000,22(5):49-54.
Shen J L,Tan G,Qiao H L,Zhang J H,Meng Y.Study on effect of grassland improvement on alpine degraded grassland vegetation.Grassland of China,2000,22(5):49-54.(in Chinese)
(責(zé)任編輯 茍燕妮)
Effect of artificial moisturing measures on recovery of vegetation and soil in mining gold area
Wang Chu-han1, Xu Hai-liang2, Zhao Xin-feng2, Yuan Kai-ye1
(1.College of Pratacultural and Environmental Science, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China;2.Xinjiang Institute of Ecology and Geography Chinese Academy of sciences, Urumqi 830011, China)
The present study took source regions of the two rivers (Irtysh River and Ulungur River) in Altai Mountain as the study area to analyze the influence of different artificial measures including different moisturing measures combined with soil measures and biological measures on restoration of abandoned field in the gold mining area. The results showed that the plant diversity of abandoned mining areas was 96.67% less than that of the original grassland. After artificial irrigation, the number of species increased 21.7 times, and the soil-stone ratio increased 4.5 times. Drip irrigation, flood irrigation, sprinkler irrigation three measures. The flood irrigation measures was the best for soil recovery compared with drip irrigation and sprinkler irrigation which improved soil-stone ratio by 38.0% and 33.1% after soil covering, improved soil-stone ratio by 21.7% and 11.4% after sheep manure supplement, improved soil-stone ratio by 8.9% and 8.5% after sowing, improved soil-stone ratio by 24.2% and 2.9% after of planting black currant. The cost of drip irrigation was higher than that of sprinkling irrigation which was also higher than that of flood irrigation. The flood irrigation was restricted by geographical position, and the sprinkling irrigation was widely applicable. This study provided a theoretical basis for ecological restoration of abandoned mining areas in other areas.
irrigation method; artificial restoration measures; mining gold mining area; plant and soil; reserve of two rivers
Zhao Xin-feng E-mail:zxinfeng@sina.com
10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0076
2016-02-21 接受日期:2016-06-14
新疆維吾爾自治區(qū)科技支撐項(xiàng)目(201533110);國家自然科學(xué)基金(31400466)第一作者:王楚含(1991-),女,重慶綦江人,在讀碩士生,主要從事恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究。E-mail:chuhan2015@tom.com
徐海量(1971-),男,新疆烏魯木齊人,研究員,碩導(dǎo),博士,主要從事干旱區(qū)生態(tài)需水與恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究。E-mail:xuhl@ms.xjb.ac.cn
S181;X171.4
A
1001-0629(2016)10-2126-10*
王楚含,徐海量,趙新風(fēng),苑塏燁.補(bǔ)水對(duì)采金廢棄礦區(qū)恢復(fù)效益的影響.草業(yè)科學(xué),2016,33(10):2126-2135.
Wang C H,Xu H L,Zhao X F,Yuan K Y.Effect of artificial moisturing measures on recovery of vegetation and soil in mining gold area.Pratacultural Science,2016,33(10):2126-2135.