楊 業(yè) 張 坤 蔡體久 谷金鋒

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040) (黑龍江辰能林業(yè)開發(fā)有限公司) (東北林業(yè)大學(xué))

我國礦產(chǎn)資源十分豐富，礦產(chǎn)資源的開采已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)增長的重要手段，我國95%的能源、80%以上的工業(yè)原料和70%的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料來自礦業(yè)［1］。在長期對礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用過程中，改變了礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動，造成了嚴(yán)重的生態(tài)破壞和環(huán)境污染。尤其是露天煤礦的建設(shè)和發(fā)展，產(chǎn)生了大量的剝離巖土與矸石、尾礦等廢棄物堆積場，使其原有的土壤和植被因生態(tài)環(huán)境的變化而減少，甚至消失，水土流失十分嚴(yán)重，引起土壤質(zhì)量下降、生態(tài)系統(tǒng)極度退化［2］。礦區(qū)植被恢復(fù)可以提高植被覆蓋率、提高土壤肥力、改善土壤結(jié)構(gòu)、減少水土流失、提高生物多樣性，有效改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。植被恢復(fù)的主要方法有自然恢復(fù)和人工恢復(fù)兩種。自然恢復(fù)就是無需人工協(xié)助，完全依靠自然演替來恢復(fù)已退化的生態(tài)系統(tǒng)。由于排土場土壤養(yǎng)分匱乏，水土流失嚴(yán)重，需要50～100 a，甚至數(shù)百年才能恢復(fù)到較好的植被覆蓋率［3－5］。考慮到植被自然恢復(fù)所需時(shí)間以及植被恢復(fù)過程中的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，排土場廢棄地植被恢復(fù)應(yīng)采用人工恢復(fù)措施，盡快恢復(fù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。本文通過人工恢復(fù)模式對大興安嶺古蓮河露天煤礦排土場進(jìn)行植被恢復(fù)研究，對造林2 a后的樹種進(jìn)行生長調(diào)查和土壤養(yǎng)分調(diào)查，探討不同造林樹種、不同造林方式對礦區(qū)廢棄地的影響，為礦區(qū)植被恢復(fù)與重建提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地為古蓮河露天煤礦，位于黑龍江省大興安嶺地區(qū)漠河縣境內(nèi)，礦區(qū)中心點(diǎn)坐標(biāo)為:東經(jīng)121°58'15″，北緯 53°04'15″。礦區(qū)位于霍拉盆地，為一典型的山間盆地，盆地略向東南傾斜，盆地中間最低處海撥514 m，盆地的四周為中低山，平均海拔720 m。該地區(qū)屬大陸性氣候，冬季嚴(yán)寒干燥，夏季短而多雨;年平均氣溫－4.8℃，年最高氣溫37℃，極端最低氣溫達(dá)－52.3℃;年平均降水量403 mm，年平均蒸發(fā)量885 mm。該地區(qū)屬大興安嶺植被區(qū)系，植被以興安落葉松(Larix gmelinii)為優(yōu)勢的北方寒溫帶明亮針葉林為主，此外還有樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、白樺(Betula platyphylla)、山楊(Populus davidiana)等。土壤以棕色針葉林土為主，另外還有草甸土、沼澤土等，并有永凍層存在。

古蓮河露天煤礦于1987年開采，經(jīng)過25 a的開采形成了北、西、南3個(gè)大型排土場，總排土場面積已達(dá)100 hm2。目前，西側(cè)露天礦已經(jīng)到開采尾期，已經(jīng)停止剝離排土;南北兩大露天礦正在開采中期，每天產(chǎn)生大量的剝離土。采礦作業(yè)面上剝離的地表土和開采過程中剝離出來的巖石、矸石等混合堆積而成了特殊人工地貌;其上層多是泥巖土和砂巖，原有地表植物被深埋土下，土壤結(jié)構(gòu)松散、肥力貧瘠、水土流失嚴(yán)重，部分地表被雨水沖蝕的侵蝕溝深達(dá)1 m，地表只有少量草本植物生長，蓋度不足10%，土壤種子庫被嚴(yán)重破壞，自然植被恢復(fù)較慢。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

物種選擇:由于排土場土壤貧瘠、保水性差、結(jié)構(gòu)松散，在人工植被恢復(fù)的過程中，應(yīng)首先選擇生長快、適應(yīng)性強(qiáng)、抗逆能力好、耐干旱貧瘠的鄉(xiāng)土樹種［6－7］。同時(shí)也可引進(jìn)具有提高土壤養(yǎng)分、穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)、減少水土流失、具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值的外來樹種，并保證不會造成生態(tài)災(zāi)難的樹種。經(jīng)過考察分析，本研究選用鄉(xiāng)土樹種樟子松、落葉松和引進(jìn)樹種沙棘(Hippophae rhamnoides)作為人工恢復(fù)的造林樹種。

樣地設(shè)置:根據(jù)古蓮河露天煤礦提供的資料與現(xiàn)場實(shí)地考察情況，選擇2008年停止堆置的排土場為造林地，并于2009年5月進(jìn)行造林。選擇地勢相對平坦、有代表性的地塊，設(shè)置6塊造林地，面積各為10 hm2。采用客土和裸根兩種方式進(jìn)行造林，客土土壤選用當(dāng)?shù)亓窒伦厣樔~林土，樟子松和落葉松造林株行距為2 m×2 m，沙棘株行距為1 m×1 m，所選苗木均為3年生實(shí)生苗。

生長指標(biāo)測定:在各造林地內(nèi)設(shè)置調(diào)查樣地，樣地面積為20 m×20 m，每一樹種設(shè)置3個(gè)樣地。于2011年秋季對各造林樹種生長指標(biāo)測定，主要測定因子有:樹高、基徑、生物量。生物量測定是在各樣地中隨機(jī)選取5株樣株，完整取出后用水沖凈表面土壤，并在烘箱中85℃烘干48 h后稱質(zhì)量，記為生物量。同時(shí)計(jì)算各造林樹種的成活率。

土壤樣品采集:由于研究區(qū)土壤厚度僅為20 cm左右，并且本實(shí)驗(yàn)造林所用苗木較小，而植物生長對土壤的改善也主要集中在表層，因此土壤樣品采集深度選在0～20 cm的根際區(qū)。每一樣地隨機(jī)選取3株植物采集根際土，分為0～10 cm和＞10～20 cm采集土壤樣品，并將3個(gè)采集點(diǎn)采集的土壤樣品進(jìn)行混合;同時(shí)選擇相同條件的無造林地段做對照，采集土壤樣品。帶回實(shí)驗(yàn)室，在通風(fēng)陰涼處風(fēng)干后研磨，過200目篩，裝入封口袋中待用。

測定方法:依據(jù)LY/T 1210～1275—1999《森林土壤分析方法》，對土壤全氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀及有機(jī)質(zhì)進(jìn)行測定。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同造林樹種生長調(diào)查

由表1可以看出，各造林樹種3 a后的成活率均在80%以上，尤其是沙棘，客土和裸根造林成活率均達(dá)90%以上，且裸根造林和客土造林成活率差異較小?？屯僚c裸根造林對樟子松高生長和基徑生長影響較小，株高在26～27 cm，基徑在0.9～1.0 cm;但對生物量影響較大，客土造林生物量是裸根造林的1.33倍，差異達(dá)顯著水平(P＜0.05)。客土造林與裸根造林對落葉松高生長和基徑生長影響也較小，落葉松客土造林高生長是裸根造林的1.07倍，基徑在1.1～1.2 cm;但對生物量影響較大，客土造林是裸根造林生物量的1.27倍，差異達(dá)顯著水平(P＜0.05)。沙棘客土造林和裸根造林對株高和基徑生長影響較小(P＞0.05)，對生物量影響較大(P＜0.05)。分析表明:客土與裸根造林對樟子松、落葉松和沙棘的成活率、高生長、基生長影響較小，但對生物量影響顯著，客土造林生物量高于裸根造林，其中樟子松和沙棘客土造林與裸根造林生物量差異達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)。在采礦廢棄地植被恢復(fù)的過程中，在客土造林與裸根造林差異較小的情況下，考慮到造林成本等問題，采用裸根造林即可。

表1 造林樹種生長指標(biāo)

3.2 不同造林樹種對土壤有機(jī)質(zhì)的影響

由表2可知，礦區(qū)廢棄地造林3 a后，對土壤有機(jī)質(zhì)的影響較大，其中，沙棘對土壤有機(jī)質(zhì)的影響最為顯著，其次是落葉松和樟子松。

沙棘:0～10 cm土層，客土造林土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.161 g/kg，裸根造林土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.118 g/kg，兩者分別是對照樣地的 3.45、2.54倍;＞10～20 cm土層，客土造林土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.138 g/kg，裸根造林土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.111 g/kg，兩者分別比對照土壤提高310.09%、229.11%。

落葉松:0～10 cm土層，客土造林土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.122 g/kg，裸根造林土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.104 g/kg，兩者分別為對照地的 2.62、2.24 倍;＞10～20 cm土層，客土造林土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.114 g/kg，裸根造林土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.102 g/kg，兩者分別比對照地提高了239.60%、203.26%。

樟子松:0～10 cm土層，客土造林土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.093 g/kg，裸根造林土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.072g/kg，兩者分別比對照地提高了100.57%、56.01%;＞10 ～20 cm 土層，客土造林土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.086 g/kg，裸根造林土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.064 g/kg，兩者分別比對照地提高了 133.52%、88.61%。

3樹種客土造林和裸根造林，0～10 cm土層有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于＞10～20 cm土層的。其中:沙棘客土造林0～10 cm和＞10～20 cm土層有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到極顯著性差異(P＜0.01)，樟子松和落葉松客土造林各土層間有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著(P＜0.05);樟子松、落葉松、沙棘造林，0～10 cm土層有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于＞10～20 cm土層的，但差異不顯著。樟子松、落葉松、沙棘客土造林各土層有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著(P＜0.01)，并且高于裸根造林各土層有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。由此可見，3個(gè)樹種中沙棘對土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響最大，客土造林對土壤有機(jī)質(zhì)的影響較顯著。這可能是因?yàn)椋屯了x擇的土壤為山地林下土壤，其土壤中植物的枯枝落葉質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大，因此增加了有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單從樟子松、落葉松和沙棘對土壤有機(jī)質(zhì)的改善看，在植被恢復(fù)過程中應(yīng)選用沙棘作為植被恢復(fù)的先鋒種進(jìn)行造林。

表2 不同造林地上、下土層土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù) g·kg－1

3.3 不同造林樹種對土壤全氮的影響

樟子松、落葉松和沙棘在礦區(qū)廢棄地造林3 a后，對土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響較大(如表2)。沙棘和落葉松客土造林與裸根造林土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于對照地，樟子松客土與裸根造林全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于對照地。

沙棘對土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響最為顯著。其中:0～10 cm土層，客土造林全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.258 g/kg，裸根造林土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.149 g/kg，兩者分別為對照地的1.93、1.11倍;客土造林0～10 cm土層與對照地全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異極顯著(P＜0.01)，裸根造林0～10 cm土層與對照地全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著差異。＞10～20 cm土層，客土造林土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.197 g/kg，裸根造林土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.145 g/kg，兩者分別較對照提高 98.99%、46.77%，與對照地土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)極顯著差異(P＜0.01)。0～10 cm土層，沙棘客土造林土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為裸根造林的1.73倍，達(dá)到極顯著差異(P＜0.01);＞10～20 cm土層，客土造林土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為裸根造林的1.27倍，達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)。

落葉松客土造林0～10 cm土層全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.165 g/kg，裸根造林土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.136 g/kg，兩者分別為對照地的1.23、1.01 倍;客土造林＞10～20 cm土層全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.138 g/kg，裸根造林土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.130 g/kg，兩者分別比對照地提高了 39.4% 、31.1% 。

樟子松客土造林與裸根造林，各土層全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于對照地，其中:客土造林，0～10 cm土層全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，比對照地低了8.2%，比＞10～20 cm土層低了7.1%;裸根造林，0～10 cm和＞10～2 0 cm土層全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別比對照地降低35.52%、27.98%。

3樹種客土造林、裸根造林，0～10 cm土層和＞10～20 cm土層全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)規(guī)律相同，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高到低為沙棘、落葉松、樟子松;客土造林各土層全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于裸根造林，除落葉松造林地＞10～20 cm土層，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異達(dá)到顯著水平外，其它各造林樹種差異達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)。由此可見，3樹種客土造林對土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響強(qiáng)于裸根造林，沙棘對土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響最大。這是因?yàn)椋臣蔷哂泄痰芰Φ哪颈局参?，雖然不是豆科植物，但某些固氮菌能在沙棘根系上生長形成根瘤，因此沙棘造林地土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。樟子松對土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)起到了負(fù)增長的作用，因此在礦區(qū)植被恢復(fù)過程中，應(yīng)選擇能快速改善土壤養(yǎng)分的沙棘和落葉松。

3.4 不同造林樹種對土壤磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

植物生長養(yǎng)分中的磷元素供應(yīng)不足時(shí)，將會導(dǎo)致幼苗生長不良繼而死亡［8］。土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)是衡量土壤養(yǎng)分元素潛在供應(yīng)狀況的重要指標(biāo)［9］，而有效磷則反映了土壤近期可被植物吸收利用的有效養(yǎng)分狀況。

由表2可知，礦區(qū)廢棄地造林3 a后，土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)都有所提高，其中，沙棘對土壤全磷的影響最為顯著，其次是落葉松和樟子松。

沙棘:0～10 cm土層，客土造林土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.280 g/kg，裸根造林土層全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.294g/kg，兩者分別比對照地提高48.54%、53.8%;＞10～20 cm土層，客土造林土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.266 g/kg，裸根造林土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.213 g/kg，兩者分別為對照地的1.5、1.2 倍。

樟子松裸根造林和落葉松客土造林，0～10 cm土層全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于對照地，兩者分別低于對照8.2%、2.1%;而＞10 ～20 cm 土層全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)卻高于對照地，兩者分別較對照地提高7.5%、9.2%。樟子松客土造林和落葉松裸根造林，0～10 cm土層全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.257、0.26 g/kg，兩者分別為對照地的1.36、1.37 倍;＞10 ～20 cm 土層全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.199、0.23 g/kg，兩者分別為對照地的1.14、1.32 倍。

除樟子松裸根造林和落葉松客土造林外，樟子松客土、落葉松裸根、沙棘客土和裸根造林，0～10 cm土層全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)都高于＞10～20 cm土層的，但只有樟子松客土兩土層差異顯著(P＜0.05)，沙棘裸根造林兩土層差異極顯著(P＜0.01)。

由表2可知，樟子松、落葉松和沙棘造林，0～10 cm土層有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高到低的順序?yàn)?對照地、落葉松裸根造林、沙棘裸根造林、樟子松客土造林、落葉松客土造林、沙棘客土造林、樟子松裸根造林;＞10～20 cm土層有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高到低的順序?yàn)?對照地、沙棘裸根造林、落葉松裸根造林、落葉松客土造林、樟子松客土造林、樟子松裸根造林、沙棘客土造林。0～10 cm土層和＞10～20 cm土層，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)都低于對照地。這是因?yàn)?，有效磷是植物生長的必須元素，植物生長大量吸收有效磷，從而使有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低。落葉松裸根造林和沙棘裸根造林有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)與對照地有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著性差異(P＞0.05)，這可能是因?yàn)?，土壤中的磷是以多種化合物的形式存在，各形態(tài)的磷轉(zhuǎn)換為有效磷來補(bǔ)充植物生長吸收的有效磷，從而使有效磷水平保持與對照地基本一致的狀態(tài)。

3樹種造林，0～10 cm土層有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于＞10～20 cm土層的，其中:落葉松裸根造林影響最為顯著，0～10 cm土層有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為＞10～20 cm土層的1.17倍;其次，樟子松客土和沙棘客土造林，0～10 cm土層有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)是＞10～20 cm土層的1.14、1.12倍;落葉松客土造林和沙棘裸根造林，0～10 cm土層有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)是＞10～20 cm土層的1.08倍;樟子松裸根造林最低，0～10 cm土層有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)是＞10～20 cm土層的1.000 4倍。沙棘和落葉松裸根造林各層土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于客土造林，而樟子松裸根造林土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)卻低于客土造林，但差異不顯著。由此可見，在考慮3樹種對全磷和有效磷共同影響的前提下，應(yīng)選擇落葉松和沙棘作為礦區(qū)廢棄地植被恢復(fù)造林樹種，可以較短時(shí)間內(nèi)改善土壤養(yǎng)分。

3.5 不同造林樹種對土壤鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

鉀元素能促進(jìn)植物莖稈生長，增強(qiáng)植物抗寒能力;鉀元素供應(yīng)不足時(shí)，碳水化合物代謝受到干擾，光合作用受到抑制，造成植物抗逆能力減弱。

由圖1可知，造林3 a后，除樟子松造林土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于對照地外，落葉松和沙棘造林均高于對照地，尤其是沙棘影響最為顯著。

圖1 不同造林方式上、下層土壤全鉀比較

沙棘客土造林0～10 cm土層全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.13 g/kg，裸根造林土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.07 g/kg，兩者分別為對照的1.22、1.19 倍;客土造林＞10 ～20 cm土層全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.55 g/kg，裸根造林土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.97 g/kg，兩者分別為對照的1.15、1.13 倍。

落葉松客土造林0～10 cm土層全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.43 g/kg，裸根造林土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.07 g/kg，兩者分別為對照的1.13、1.05 倍;客土造林＞10 ～20 cm土層全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.39 g/kg，裸根造林土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.49 g/kg，兩者分別為對照的1.11、1.11 倍。

樟子松客土造林0～10 cm土層全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.47 g/kg，裸根造林土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.57 g/kg，兩者分別比對照地降低0.1%和6.6%;客土造林＞10～20 cm土層全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.31 g/kg，裸根造林土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.98 g/kg，兩者分別比對照地降低2.9%和10.9%。

由此可見，客土造林對土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響最為顯著，但與裸根造林差異未達(dá)到顯著水平(P＞0.05)。0～10 cm土層全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)除落葉松裸根造林外都高于＞10～20 cm土層的，但全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異未達(dá)到顯著水平(P＞0.05)。沙棘造林土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，其次是落葉松造林;沙棘造林與對照地比達(dá)到極顯著水平(P＜0.01);落葉松造林與對照地比達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。因此，在礦區(qū)廢棄地植被恢復(fù)中，單從對土壤全鉀的影響來考慮，應(yīng)選擇對土壤全鉀影響最為顯著的沙棘和落葉松進(jìn)行造林，配合以客土方式造林，能夠快速提高土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)，改善土壤養(yǎng)分。

由圖2可知，礦區(qū)廢棄地造林3 a后，對土壤速效鉀的影響較大，其中，沙棘對土壤速效鉀的影響最為顯著。

圖2 不同造林方式上、下層土壤速效鉀比較

沙棘客土造林0～10 cm土層速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.22 g/kg，裸根造林土層速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.18 g/kg，兩者分別是對照樣地的 1.36、1.15 倍;客土造林＞10～20 cm土層速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.21 g/kg，裸根造林土層速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.18 g/kg，兩者分別為對照地的 1.47、1.28 倍。

樟子松客土造林0～10 cm土層速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.22g/kg，裸根造林土層速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.17 g/kg，兩者分別為對照地的1.40、1.07 倍;客土造林＞10～20 cm土層速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.21 g/kg，裸根造林土層速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.16 g/kg，兩者分別為對照地的1.47、1.12 倍。

落葉松客土造林0～10 cm土層速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.17g/kg，裸根造林土層速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.16 g/kg，兩者分別為對照地的1.08、1.01 倍;＞10 ～20 cm土層客土造林土層速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.16 g/kg，裸根造林土層速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.16 g/kg，兩者分別為對照地的 1.14、1.10 倍。

由此可見，造林3 a后，土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)都高于對照，并且0～10 cm土層速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)除沙棘裸根造林外，都高于＞10～20 cm土層的，但差異不顯著(P＞0.05)。3樹種客土造林土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于裸根造林，并且樟子松、沙棘客土造林與裸根造林土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)。3樹種土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)由大到小的順序?yàn)?樟子松、沙棘、落葉松。因此，在礦區(qū)廢棄地植被恢復(fù)中應(yīng)選擇客土的方式進(jìn)行造林，并且選擇對速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響較顯著的樟子松和沙棘來進(jìn)行造林。

4 結(jié)論與討論

在進(jìn)行人工植被恢復(fù)的實(shí)驗(yàn)過程中，客土造林與裸根造林，對樟子松、落葉松、沙棘的成活率、平均株高、平均基徑有一定的提高作用，但效果不顯著;對于生物量則有顯著的差異，客土造林較裸根造林樟子松、落葉松、沙棘生物量分別提高了33.37%、26.82%、15.06%。沙棘成活率比樟子松、落葉松高，說明在本地區(qū)植被恢復(fù)工作中，應(yīng)選擇生長快、適應(yīng)性強(qiáng)、抗逆能力好、耐貧瘠土壤的沙棘，既可以保證造林成活率，又可以降低造林成本。

客土和裸根造林均能提高土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但客土造林提高效果高于裸根造林。這是因?yàn)榭屯了x擇的土壤為山地林下土壤，養(yǎng)分極為豐富，但造林3 a后，客土造林地土壤養(yǎng)分與裸根造林地?zé)o明顯差異，因此，在進(jìn)行植被恢復(fù)時(shí)，考慮到造林成本等經(jīng)濟(jì)因素，選擇裸根造林即可。

從以上不同樹種對煤礦排土場廢棄地土壤養(yǎng)分改良效果看，樟子松、落葉松和沙棘造林除速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于對照地外，其余均高于對照地，尤其以有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最顯著，平均提高了172.22%;全氮、全磷、全鉀和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別提高了22.01%、25.60%、7.52% 和 22.03%;都能有效地提高土壤養(yǎng)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，說明植被恢復(fù)有利于土壤養(yǎng)分的增加。在試驗(yàn)中，沙棘對土壤養(yǎng)分的提高作用最明顯，應(yīng)加大沙棘造林的力度。從種群生態(tài)學(xué)考慮，可以在廢棄地種植沙棘，使其成為先鋒種群，由于其對土壤的改善能力較強(qiáng)，可以采取沙棘與落葉松、或沙棘和樟子松等鄉(xiāng)土樹種混交造林的方式，增加種群內(nèi)物種數(shù)量，加快礦區(qū)廢棄地植被恢復(fù)進(jìn)程。

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