薛 春 許爾文 趙維俊 敬文茂 安潔瓊 楊斌

摘要：為了解祁連山自然保護(hù)區(qū)砂石料場(chǎng)植被多樣性，以4處典型砂石料場(chǎng)植被恢復(fù)地為研究對(duì)象，研究了其植被恢復(fù)技術(shù)和林下草本植被的物種多樣性。結(jié)果表明：其植被恢復(fù)技術(shù)主要是采坑回填、廢棄渣堆平整、河道清淤、廢棄建筑物拆除、排導(dǎo)堤修筑、圍欄封育、覆土、種植單一的喬木或灌木以及草本植物種。植物種的重要值表明，在林下植物以冷地早熟禾（Poa crymophila）和垂穗披堿草（Elymus nutans）占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，其他植物種處于劣勢(shì)地位。林下植被的多樣性指數(shù)包括Margalef物種豐富度指數(shù)、Simpson多樣性指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielous均勻度指數(shù)均偏小，植物多樣性維持在較低水平。建議繼續(xù)加強(qiáng)祁連山自然保護(hù)區(qū)砂石料場(chǎng)植被恢復(fù)區(qū)的經(jīng)營和管理。

關(guān)鍵詞：祁連山自然保護(hù)區(qū)；砂石料場(chǎng)；植被恢復(fù)；植被多樣性

中圖分類號(hào)：S718文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A ?????????????DOI：

植被多樣性是反應(yīng)植被群落內(nèi)物種分布的數(shù)量和均勻程度的度量指標(biāo)，它不僅關(guān)系著系統(tǒng)的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性，同時(shí)是表征生態(tài)健康和可持續(xù)發(fā)展的重要指證^[1-2]。而林下植被多樣性涉及生態(tài)系統(tǒng)多樣性、遺傳多樣性和物種多樣性，而物種多樣性是生物多樣性的重要組成部分，同時(shí)也是生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基石^[3]，在一定程度上表征了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。祁連山自然保護(hù)區(qū)廢棄礦山地包括砂石料場(chǎng)自2017年被列入山水林田湖草修復(fù)工程項(xiàng)目以來，在面對(duì)自然環(huán)境惡劣、施工難度大的情況下進(jìn)行了礦山修復(fù)的恢復(fù)和治理。目前已有人對(duì)祁連山礦山生態(tài)監(jiān)測(cè)與生態(tài)恢復(fù)治理評(píng)價(jià)開展了研究，如劉娟對(duì)祁連山自然保護(hù)區(qū)2014～2018年礦山的開發(fā)利用、環(huán)境污染和地質(zhì)災(zāi)害狀況進(jìn)行了遙感監(jiān)測(cè)與生態(tài)恢復(fù)治理評(píng)價(jià)^[4]，譚岷山等對(duì)地處祁連山自然保護(hù)區(qū)境內(nèi)的山丹曹家扣金礦生態(tài)修復(fù)效果進(jìn)行了研究^[5]，李霞等針對(duì)對(duì)祁連山自然保護(hù)區(qū)的礦山現(xiàn)狀提出了地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的治療方案，并提出了生態(tài)修復(fù)技術(shù)措施^[6]。但鮮有人關(guān)注砂石料場(chǎng)植被生態(tài)恢復(fù)技術(shù)及其恢復(fù)效果的調(diào)查研究。

鑒于此，本研究在祁連山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)選擇了4處典型砂石料場(chǎng)作為試驗(yàn)樣地，通過對(duì)砂石料場(chǎng)植被生態(tài)修復(fù)模式了解和調(diào)查，研究林下（因?yàn)閱棠緦雍凸嗄緦觾H有一種樹種）植物種類的重要值和植被多樣性，為祁連山自然保護(hù)區(qū)的砂石料場(chǎng)的后續(xù)經(jīng)營和管理提供參考。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究在祁連山自然保護(hù)區(qū)的張掖段選擇了4處典型的砂石料場(chǎng)，包括鸚鴿嘴水庫下方、白泉門砂石料場(chǎng)、大灣砂石料場(chǎng)、九個(gè)泉選礦廠，其試驗(yàn)地基本情況見表1和圖1。研究區(qū)年平均氣溫為0～3℃，潮濕系數(shù)為0.277～0.301，無霜期90～120天，年降水量150～300 mm，其氣候?qū)俑吆畮Ц珊瞪降貧夂颉^(qū)內(nèi)無長年性的河流，只有許多大小沖溝構(gòu)成本區(qū)地表徑流、泄水系統(tǒng)。由于氣候干旱，降水量很少，除夏、秋雨季有暫時(shí)性流水外，其余時(shí)間沖溝完全干涸。區(qū)內(nèi)植被主要分為自然植被和人工植被，自然植被主要分為森林植被和草場(chǎng)植被，森林植被分布于祁連山區(qū)中山區(qū)，主要以針葉類的松柏（青海云杉）為主；草場(chǎng)植被主要分布于中低山區(qū)，主要以低矮小草為主，是牧業(yè)的主要生產(chǎn)區(qū)之一。區(qū)內(nèi)土壤以細(xì)砂壤土為主，分布于山前傾斜平原，土壤多為河流（溝谷）沖洪積層熟化而成的沙土類型。

1.2 植被群落特征研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置

2023年7月，對(duì)選擇的4處典型砂石料場(chǎng)進(jìn)行植被和土壤及地形因子等的調(diào)查，包括記錄所在礦點(diǎn)的經(jīng)緯度、海拔、坡度等地理信息，同時(shí)在每處砂石料場(chǎng)植被恢復(fù)地進(jìn)行樣地設(shè)置，樣地的設(shè)置大小依據(jù)植被類型進(jìn)行設(shè)置樣地設(shè)置，樣地的設(shè)置數(shù)量根據(jù)植被的分布均勻情況設(shè)置3～5個(gè)，其中喬木林建立的樣地大小為20m×20m，灌木林建立的樣地大小為5m×5m，草本建立的樣地大小為1m×1m。

1.2.2 植被和土壤調(diào)查

在所建立的樣地中，記錄樣地內(nèi)的喬木林、灌木林和草本植被的總蓋度，然后分類記錄樣地每種植物的名稱、高度、分蓋度、冠幅、株數(shù)/叢數(shù)、生長情況等，其具體的調(diào)查方法參考《生物多樣性觀測(cè)技術(shù)導(dǎo)則?陸生維管植物（HJ 710.1-2014）》國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)^[7]。用鐵鍬挖掘土壤剖面，記錄土壤剖面的相關(guān)信息，包括厚度、結(jié)構(gòu)、根系分布等信息。同時(shí)收集了砂石料場(chǎng)的人工植被恢復(fù)模式和相關(guān)技術(shù)的有關(guān)資料，并通過附近居民了解植被恢復(fù)歷史和人為干擾活動(dòng)對(duì)植被恢復(fù)的影響等。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

先用Excel2019進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)，再計(jì)算林下草地植被群落的重要值和α多樣性指數(shù)，包括Margalef物種豐富度指數(shù)、Simpson多樣性指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielous均勻度指數(shù)，其具體的計(jì)算方法詳見參考文獻(xiàn)[8-9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 砂石料場(chǎng)植被生態(tài)修復(fù)技術(shù)

研究的祁連山區(qū)四處典型砂石料場(chǎng)的植被技術(shù)方案見表2。除在鸚鴿嘴水庫種植沙棘之外，其他3處砂石料場(chǎng)均種植青海云杉和撒播草籽。具體來講，沙棘具有很強(qiáng)的根蘗能力，因此可以直接種植在礫石或者砂石較多的土壤中，但要保證其20cm土層下有壤土存在。造林技術(shù)采取的是植苗造林，一般在春秋季節(jié)進(jìn)行，需要在春季土壤解凍之后，此時(shí)土壤水分相對(duì)較高，一般可在4月份的中上旬進(jìn)行營造。秋季也是土壤墑情相對(duì)理想的時(shí)候進(jìn)行造林季節(jié)，在這個(gè)過程中要考慮前期的雨水情況進(jìn)行營造。株行距2.0m×2.0m，栽樹一般用30cm×30cm×40cm的方坑，植株的高度達(dá)到1m以上，種植時(shí)避免出現(xiàn)一穴多株、窩根的情況發(fā)生。青海云杉種植和撒播草籽則需要在砂石料場(chǎng)整理地上進(jìn)行覆土，覆土厚度60cm以上，種植時(shí)間為春季或者秋季，株行距2.0m×1.5m，栽樹一般用50cm×50cm×60cm的方坑，以保證林木根系深扎和平鋪的需要。為了更好的生長成活及提高其抵抗能力，一般要求苗木高度為120～150 cm，苗根需要帶直徑50～60 cm的土坨。

適宜的水分是苗木成活生長的保證條件，特別是地處海拔低處的砂石料場(chǎng)植被恢復(fù)地，一般砂石料場(chǎng)大多靠近河流（溝谷）等水源地，所研究的4處砂石料場(chǎng)均靠近水源地，灌溉水較為方便。同時(shí)考慮樹種的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性，適時(shí)適量地補(bǔ)給苗木對(duì)水分的需求，對(duì)沙棘林和青海云杉林的苗木每年灌溉5～6次為適宜的灌水次數(shù)，一般應(yīng)在年初土壤解凍后，苗木萌動(dòng)生長開始時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行第一次灌水，以后依氣候、土壤的水分狀況進(jìn)行灌溉，10月底至11月初應(yīng)灌足冬水，以確保苗木的安全越冬。

2.2 砂石料場(chǎng)植物種類的重要值

對(duì)研究的祁連山區(qū)四處典型砂石料場(chǎng)林下植被種類及其重要值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，見表3和表4。從表3可以看出，砂石料場(chǎng)林下共發(fā)現(xiàn)23種草本植物。從表4可以看出，不同植被種類的重要值當(dāng)中，其中重要值最大的是冷地早熟禾和垂穗披堿草，其重要值分別是0.267607和0.195003，重要值均大于0.1^[3]，其他植物種類的重要值均小于0.1^[3]，說明在林下植物以冷地早熟禾和垂穗披堿草占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，其他植物種處于劣勢(shì)地位，因?yàn)檫@2種草本植物種是人工撒播種植的，但鸚鴿嘴水庫下方的砂石料場(chǎng)除外，此處未進(jìn)行人工撒播草籽。

2.3 砂石料場(chǎng)植被多樣性分析

對(duì)研究的祁連山區(qū)四處典型砂石料場(chǎng)林下植被的多樣性指數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析（表5），從表5可以看出，4處砂石料場(chǎng)植被恢復(fù)地的α多樣性指數(shù)整體上來看，存在明顯的差異。其中白泉門砂石料場(chǎng)的Simpson多樣性指數(shù)是0.556356、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)是0.956538、Pielous均勻度指數(shù)是0.546349，其多樣性指數(shù)明顯大于鸚鴿嘴水庫下方的多樣性指數(shù)，其Simpson多樣性指數(shù)是0.172614、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)是0.412205、Pielous均勻度指數(shù)是0.268141，雖然白泉門砂石料場(chǎng)的多樣性指數(shù)較其他3處砂石料場(chǎng)大，但白泉門砂石料場(chǎng)的多樣性指數(shù)還是偏小^[10]。

3 結(jié)論與討論

對(duì)祁連山自然保護(hù)區(qū)砂石料場(chǎng)目前的通用恢復(fù)技術(shù)是采坑回填、廢棄渣堆平整、河道清淤、廢棄建筑物拆除、排導(dǎo)堤修筑、圍欄封育、覆土、種植喬灌木，這種恢復(fù)技術(shù)是適合的，也是可行的一種生態(tài)修復(fù)模式，即：采用工程措施和人工輔助恢復(fù)措施，使砂石料場(chǎng)的的生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復(fù)或使生態(tài)系統(tǒng)向良性循環(huán)方向。從不同物種的重要值來看，重要值大于0.1的物種僅有垂穗披堿草和冷地早熟禾，而且這2種草本是人工種植的，經(jīng)過5年的恢復(fù)期生長，其生長狀況良好，說明人工種植的垂穗披堿草和冷地早熟禾具有很強(qiáng)的生態(tài)適應(yīng)性，具有抗寒、抗旱、耐貧瘠、耐鹽堿性的特征，而且在輕黏性暗栗鈣土生長繁茂、具有較高的生產(chǎn)力。因此，這2種草本植物適宜在祁連山的砂石料場(chǎng)恢復(fù)地進(jìn)行種植。多樣性指數(shù)數(shù)值相對(duì)較小，說明目前的4處砂石料場(chǎng)人工植被恢復(fù)區(qū)樹種單一，林下草本植物多樣性維持在較低水平，目前的植被恢復(fù)地需要繼續(xù)加強(qiáng)經(jīng)營和灌木，因生長青海云杉和沙棘樹種，需要定期進(jìn)行灌溉水，以保證喬木和灌木的生長需要以及林下草本植物種向野生化方向演替。本研究只是選擇了4處砂石料場(chǎng)作為試驗(yàn)樣點(diǎn)，未能客觀的表述目前的恢復(fù)態(tài)勢(shì)下的植被多樣性特征，所以今后增加多處樣點(diǎn)，增加樣本容量進(jìn)一步開展相關(guān)調(diào)查研究，為祁連山砂石料場(chǎng)的植被恢復(fù)提供資料佐證。

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