鐵礦礦區(qū)水土保持生物復(fù)墾覆被格局研究

鐵礦礦區(qū)水土保持生物復(fù)墾覆被格局研究研究意義

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境破壞的日益嚴(yán)重,水土保持問(wèn)題己引起國(guó)家的高度重視,由于工礦區(qū)自身的生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)和水土流失的特殊性,在預(yù)防監(jiān)督和綜合整治等方面,需要把水土保持與環(huán)境整治、土地復(fù)墾、資源合理開(kāi)發(fā)利用結(jié)合起來(lái),以達(dá)到合理利用和保護(hù)水土資源的目的。礦業(yè)是云南經(jīng)濟(jì)發(fā)展的五大支柱產(chǎn)業(yè)之一。但是礦業(yè)開(kāi)發(fā)也導(dǎo)致了土地資源破壞、環(huán)境污染等問(wèn)題,特別是工礦區(qū)造成的水土流失和生態(tài)環(huán)境破壞得更為嚴(yán)重。因此對(duì)礦區(qū)進(jìn)行以水土保持為重點(diǎn)的生態(tài)重建,即利用植被來(lái)進(jìn)行侵蝕控制和坡面保護(hù),進(jìn)行水土保持和生物復(fù)墾,實(shí)現(xiàn)各種需要的土地復(fù)墾形式非常必要,也是非常有意義的。采礦對(duì)土地資源的破壞

礦山開(kāi)發(fā)誘發(fā)的地震、瓦斯爆炸、巖石爆炸、礦井突水、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害十分普遍。具體表現(xiàn)如下：易門(mén)銅礦采空區(qū)塌陷；尾礦直接排入綠汁江污染河流；東川銅礦生態(tài)環(huán)境惡化、水土流失嚴(yán)重、泥石流頻發(fā)；蘭坪鉛鋅礦的水污染、滑坡、崩塌問(wèn)題等，都較為嚴(yán)重。由于礦山建筑設(shè)施及廢石、廢渣、尾礦占用和破壞的土地已達(dá)6萬(wàn)公頃，相當(dāng)于1個(gè)中等縣的耕地面積。而礦區(qū)土地復(fù)墾率低，各類礦山開(kāi)采遺留了大面積采空區(qū)和生態(tài)破壞區(qū)域。以破壞土地的恢復(fù)為例，云南省礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)破壞土地恢復(fù)面積4970.756公頃，占破壞土地面積的14.59%，污染土地治理面積3073.97公頃，僅占污染總面積23.56%。省內(nèi)許多礦區(qū)都存在植被遭到破壞，水土流失嚴(yán)重、斜坡穩(wěn)定性下降的情況。僅在過(guò)去5年中,全省礦山地質(zhì)災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失近4億元。因此，如何有效地進(jìn)行礦區(qū)水土保持，全面系統(tǒng)整治、建設(shè)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境已刻不容緩。主要研究?jī)?nèi)容

研究目標(biāo)是了解當(dāng)?shù)刂脖坏牧⒌貤l件現(xiàn)狀與存量、水保功能，規(guī)劃礦區(qū)水土保持生物復(fù)墾覆被優(yōu)化格局。基于這一總體思路，本研究主要內(nèi)容如下：(l)礦區(qū)植被面貌及其損毀現(xiàn)狀與趨勢(shì)；(2)分析礦區(qū)植被的水土保持功能；(3)分析礦區(qū)生物復(fù)墾覆被格局的立地條件及植被篩選；(4)探討礦區(qū)水土保持的生物復(fù)墾覆被格局及運(yùn)用GIS預(yù)測(cè)水保效果。本研究的特色

從內(nèi)容上看,生物復(fù)墾覆被格局研究是目前國(guó)際上研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文探討其水土保持生物復(fù)墾覆被配置在云南省屬前列;從手段上看,運(yùn)用3S技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)礦區(qū)生物復(fù)墾后的水土保持效果,在云南省屬前列。研究范圍的界定（1）研究對(duì)象由于時(shí)間限制,無(wú)法對(duì)礦區(qū)重建植被做篩選試驗(yàn)。對(duì)礦區(qū)研究植被重建的范圍僅限于廢石場(chǎng)和坑采塌陷區(qū)范圍。（2）研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容是礦區(qū)水土保持生物復(fù)墾覆被的優(yōu)化格局,僅是理論模式規(guī)劃,而不是經(jīng)過(guò)實(shí)際檢驗(yàn)的規(guī)劃。研究方法

工礦區(qū)植被恢復(fù)與重建工程的研究方法可分為初步分析、技術(shù)評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)核算和全面推廣四個(gè)步驟，如圖。其中立地條件的分析與評(píng)價(jià)，影響植物生長(zhǎng)的限制性因子的確立，以及通過(guò)人為改良措施對(duì)限制因子的克服和抑制；抗逆性植物的篩選、引種,各種植物的合理配置(包括林種配置、群落的組成)等是工礦區(qū)植被恢復(fù)與重建研究方法的核心和工程實(shí)施的關(guān)鍵。工礦區(qū)植被恢復(fù)與重建類別類別場(chǎng)所工礦區(qū)類型松散堆墊場(chǎng)地煤矸石山地下開(kāi)采礦排渣場(chǎng)露天礦山及其它礦山尾礦庫(kù)選礦粉煤灰場(chǎng)火力發(fā)電廠密實(shí)堆墊場(chǎng)地各種人工夯實(shí)碾壓道路邊坡、水庫(kù)、壩坡形成的工程邊坡挖損地未充填礦坑露天采礦殘坑、建材及各種工程建設(shè)殘留的取土、取石場(chǎng)所、路塹等取石場(chǎng)取土場(chǎng)塌陷地塌陷地地下開(kāi)采礦山的采空區(qū)工程建設(shè)場(chǎng)地水工程及周圍場(chǎng)地、民用工用建筑場(chǎng)地、其他水庫(kù)、引水工程、工業(yè)廣場(chǎng)及生活區(qū)等工礦區(qū)周圍防護(hù)區(qū)工礦區(qū)周圍關(guān)鍵技術(shù)1、立地條件的分析評(píng)價(jià)與改良立地條件是指待恢復(fù)和重建植被場(chǎng)所所有與植被生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)的環(huán)境因子的綜合。立地條件的分析與評(píng)價(jià),可為植物生長(zhǎng)限制性因子的克服和制定相應(yīng)的措施提供科學(xué)依據(jù)。立地條件存在的問(wèn)題和改良方法：在工礦區(qū)植被恢復(fù)與重建工程中,首先要考慮有沒(méi)有嚴(yán)重污染,因?yàn)槲廴緡?yán)重的巖土都不易在短時(shí)間內(nèi)有所改善。故污染問(wèn)題應(yīng)在“固體廢物堆場(chǎng)”設(shè)計(jì)及施工時(shí)得以解決。2、適宜植物種的篩選與引種

工礦區(qū)植被恢復(fù)與重建工程,大體可通過(guò)兩種途徑實(shí)現(xiàn):其一、改地適樹(shù),即主要通過(guò)人為改善立地條件,使其基本適應(yīng)植物的生物學(xué)特性。此法廉價(jià)有效,被普遍采用,只要措施得當(dāng),可速見(jiàn)成效。但工礦區(qū)各種限制性因子往往并非一般措施可以完全克服,許多廢棄地的理化性質(zhì),本身尚處于一種變動(dòng)狀態(tài)過(guò)程中,并不十分穩(wěn)定,加之,受區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平的制約,有時(shí)立地條件改良并非能獲得理想的結(jié)果,使其完全適應(yīng)植物的生長(zhǎng).其二,選樹(shù)適地或改樹(shù)適地,即根據(jù)待復(fù)墾場(chǎng)地的立地條件選擇或引進(jìn)對(duì)各種限制性因子有耐力的先鋒植物種首先定居,隨著先鋒植物的生長(zhǎng)、繁殖、生境逐漸得以改善,同時(shí)其它植物種會(huì)逐漸侵入,如生長(zhǎng)不受限制,最終將演替成“頂級(jí)群落”。這兩種途徑并非互不相容。事實(shí)上,工礦區(qū)植被恢復(fù)與重建工程經(jīng)常必須將兩者結(jié)合起來(lái)加以應(yīng)用。植被水土保持效益分析

選擇礦區(qū)的云南松林地和草地為研究對(duì)象,以裸地作為對(duì)照地,對(duì)不同植被類型相對(duì)于裸地的土壤理化特征和水分入滲變化規(guī)律進(jìn)行分析研究,研究?jī)?nèi)容和方法如下。地類的基本情況見(jiàn)表。地類的基本情況地類地貌坡度（°）覆蓋度備注云南松林地坡上部2070%樹(shù)高0.8m，樹(shù)上有松針覆蓋厚約10mm草地坡下部18.575%草高60-70cm裸地坡中下部245%無(wú)樹(shù)，地面有稀疏雜草研究?jī)?nèi)容與方法（1）土壤水分及物理性狀的測(cè)定土壤物理性狀可以用土壤的容重、厚度、孔隙度等指標(biāo)來(lái)反映。在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)挖掘土壤剖面，用環(huán)刀和鋁盒取樣，采用烘干法和浸水法測(cè)定土壤的自然含水量、土壤容重、孔隙度等指標(biāo)。采用烘干法，將稱過(guò)重的土樣，置于電熱恒溫干燥箱中，在105°左右烘至恒重，求其失水重占干土重的百分?jǐn)?shù)，即可求出土壤的含水量。土壤總孔隙度=(1-容重/比重)x100%。容重測(cè)定，用環(huán)刀法。（2）土壤滲透性的測(cè)定用滲透筒法,一次滲透100ml，共滲透400ml水，根據(jù)所需時(shí)間及滲透深度便可求出土壤的滲透速度和滲透系數(shù)。（3）土壤中水分變化動(dòng)態(tài)觀測(cè)在每次降雨前后,每間隔2-4h用鋁盒采取土樣，用烘干法測(cè)定土壤的含水量，從而得出雨后土壤水分的變化動(dòng)態(tài)。（4)土壤主要化學(xué)性狀的測(cè)定PH值的測(cè)定采用電位法:速效N測(cè)定采用擴(kuò)散皿法:速效K測(cè)定采用原子吸收法;全N測(cè)定采用開(kāi)氏定N法;全P、全K測(cè)定采用NaoH堿熔法;陽(yáng)離子代換量測(cè)定采用醋酸銨交換法。土壤常規(guī)分析主要取自表土進(jìn)行樣品分析。結(jié)論(1)不同植被在相同的降雨量情況下地表徑流量不相同。地表徑流會(huì)帶走已被滴濺分離的土壤顆粒,這種趨勢(shì)在裸地表現(xiàn)最為明顯。裸地土壤流失量最大,松林和草地的土壤流失量都較小。地表徑流量、土壤侵蝕量與植被狀況、土壤物理性狀、土壤滲透性能及土壤的抗蝕性密切相關(guān)。(2)不同植被類型對(duì)土壤抗蝕性因子的影響程度是不同的。林地和草地減少侵蝕效益都是比較好的,裸地的侵蝕效益最差。從水土保持效果看,不同地表覆蓋類型控制土壤侵蝕的順序是:林地與草地>農(nóng)用地>裸地。林地和草地涵蓄降水功能強(qiáng),持水保土效益高,對(duì)于調(diào)節(jié)徑流、攔蓄泥沙、減少降雨對(duì)坡面侵蝕的效果十分明顯。(3)根據(jù)礦山立地條件,通過(guò)植物種類篩選和合理的植被配置,達(dá)到礦區(qū)廢棄地利用和植被恢復(fù)的目的。根據(jù)礦區(qū)的環(huán)境條件,篩選的植物種類應(yīng)具備適應(yīng)性強(qiáng)、抗逆性好、有改良土壤能力、根系發(fā)達(dá)，有較快的生長(zhǎng)速度、播種栽植較容易,成活率高等特性。大紅山礦區(qū)群落布局與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以林業(yè)為主,主要目的是為了改善礦區(qū)景觀和生態(tài)環(huán)境,宜栽植喬木為主,配以適當(dāng)?shù)牟莨?營(yíng)造防護(hù)林與生態(tài)林。在廢石場(chǎng)頂部、坑采塌陷區(qū)緩坡帶以農(nóng)林復(fù)合為主,最好由林草過(guò)渡較為合理;廢石場(chǎng)的邊坡與陷落區(qū)陡坡用于林業(yè),形成一個(gè)保護(hù)性林業(yè)與農(nóng)業(yè)相結(jié)合的布局與生態(tài)模式。按照群落演替理論和群落發(fā)展規(guī)律,適時(shí)引入高級(jí)植物種及輔以人工栽培管理措施是加速?gòu)?fù)墾進(jìn)程的重要環(huán)節(jié)。(4)地表覆蓋因子C是最為重要的因子,其重要性可以通過(guò)C與實(shí)測(cè)數(shù)