豆科牧草植物在西藏礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)中的作用

郭榮明 李斌奇 孫建春

摘 要：西藏自治區(qū)作為我國重要的生態(tài)屏障和礦產(chǎn)戰(zhàn)略儲存地，在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位。然而采礦過程中容易引起采礦區(qū)及周邊區(qū)域生態(tài)的嚴重破壞，為此，本文分析了西藏礦區(qū)的開采過程中存在的生態(tài)問題及礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的重要作用，論述了豆科牧草植物在西藏礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)中的作用及意義，提出了開發(fā)利用西藏當(dāng)?shù)囟箍颇敛莸挠^點，旨在為西藏礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)提供一定科學(xué)參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：豆科牧草;礦區(qū);生態(tài)恢復(fù);西藏

中圖分類號：S181 文獻標(biāo)識碼：A ?DOI：10.19754/j.nyyjs.20191030003

西藏自治區(qū)位于我國西南邊陲，具有豐富的動植物資源、水資源和礦產(chǎn)資源，是我國主要河流發(fā)源地和重要戰(zhàn)略資源儲存地，同時也是我國的重要生態(tài)屏障，在我國生態(tài)環(huán)境保護中具有舉足輕重的地位[1，2]。近年來，西藏地區(qū)隨著礦區(qū)開采規(guī)模的不斷加大，對西藏經(jīng)濟發(fā)展起到巨大的推動作用，但在帶來巨大經(jīng)濟收入的同時，礦山跡地隨之增加，水土污染嚴重，對西藏本就脆弱的生態(tài)環(huán)境來說無疑是雪上加霜，采礦區(qū)及周邊區(qū)域嚴重的生態(tài)破壞，影響礦區(qū)及周邊農(nóng)牧民的生活生產(chǎn)和地方經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[3]。實現(xiàn)西藏礦產(chǎn)資源的持續(xù)發(fā)展對其經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要意義，而進行礦區(qū)生態(tài)植被恢復(fù)是實現(xiàn)西藏礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展的一個重要途徑。

西藏礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中，不僅需要考慮經(jīng)濟問題，更應(yīng)顧及礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，積極考量礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與脆弱生態(tài)保護的關(guān)系，實現(xiàn)綠色、協(xié)調(diào)可持續(xù)礦業(yè)發(fā)展[4]。諸多研究證明，西藏礦產(chǎn)資源的開采，造成了礦區(qū)土壤和水體的嚴重污染，致使礦區(qū)及其周邊地區(qū)的植物生存環(huán)境適宜性下降，生物多樣性減少，生態(tài)系統(tǒng)脆弱性增加[4，5]，從而使礦區(qū)面臨嚴峻的植被退化形勢。因此，礦區(qū)植被生態(tài)恢復(fù)成為近年來生態(tài)恢復(fù)研究中的熱點和焦點[6]，但關(guān)于西藏地區(qū)礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的研究并不多見，礦山跡地恢復(fù)治理缺乏理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。為此，本文查閱大量國內(nèi)外礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)資料基礎(chǔ)上，對西藏礦區(qū)進行實地調(diào)查，分析西藏自然條件的基礎(chǔ)上，探究礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的重要性和礦區(qū)的開發(fā)現(xiàn)狀及存在問題，從生態(tài)學(xué)的角度論述了豆科牧草在西藏礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)中的作用及意義，旨在為西藏礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)提供一定的科學(xué)參考依據(jù)。

1 西藏礦區(qū)開發(fā)現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 西藏礦產(chǎn)資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

西藏礦產(chǎn)資源開發(fā)利用具有悠久的歷史。解放前，已經(jīng)對砂金礦等礦種進行小規(guī)模開采;解放后，礦產(chǎn)資源開發(fā)利用得到大力發(fā)展，尤其近年來，礦產(chǎn)資源探明和開采種類逐年增加，開采規(guī)模不斷擴大，開采企業(yè)不斷增加，礦業(yè)產(chǎn)值在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中的地位越來越重要。但西藏礦產(chǎn)資源開發(fā)利用起步比較晚，礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中，由于科學(xué)技術(shù)投入較少，缺乏科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)，礦產(chǎn)資源管理機構(gòu)不健全，礦業(yè)投資渠道單一及生態(tài)環(huán)境遺留歷史問題多等各種因素，且對礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)治理的意識薄弱，致使西藏礦產(chǎn)資源開采過程中忽視了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和資源開發(fā)的可持續(xù)發(fā)展，造成嚴重資源浪費和生態(tài)環(huán)境破壞[7]。

1.2 礦區(qū)開發(fā)中的生態(tài)環(huán)境問題

1.2.1 土地資源的破環(huán)

采礦活動和廢棄物的堆放嚴重侵占和破環(huán)了土地資源，形成了大量的礦山跡地。敬久旺等[8]在拉屋礦區(qū)研究中證明該礦區(qū)及周邊高寒草甸表層土壤中Cu、Zn和Cd重金屬的含量依次是我國土壤質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)的3.27倍、2.47倍和89.6倍，屬于重污染，尤以礦渣中心和礦區(qū)路面污染最為嚴重。同時礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中修建礦山輔助建筑和交通道路等占用了大量的土地資源。截止2013年，西藏地區(qū)已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)種類102種，礦產(chǎn)資源地1858處，勘探活動異常點1300個[9]。其中甲瑪?shù)V區(qū)開采前期破環(huán)土地共91.46hm2，礦區(qū)建設(shè)破壞土地共311.28hm2，采礦過程中挖損土地5.38hm2，礦場開采占地28.95hm2，尾礦庫在建設(shè)使用過程中挖損和壓占破壞土地76.90hm2，共計破壞土地面積為513.94hm2[10]。

1.2.2 廢水污染

采礦過程中礦坑、洗礦和選礦造成大量的廢水，這些廢水一般酸度高、懸浮物濃度大、重金屬（Cu、Zn、Pb、As、Cd等）含量高[11]。礦業(yè)廢水通過地表徑流流入江河湖泊或滲入到地下水中，造成整個礦區(qū)及周邊，甚至更大區(qū)域的水資源污染，影響整個生態(tài)系統(tǒng)。

1.2.3 礦區(qū)及周邊植被的破壞

西藏大多數(shù)礦區(qū)為露天開采，在其過程中表土的剝離和廢棄物的堆放造成大量的植被破壞，地表千瘡百孔，廢礦石堆林立。同時，汽車進入礦區(qū)時，沒有固定的路線，隨性駕駛，致使周邊大量的草地植被遭到破壞，運輸過程中灑落的礦產(chǎn)原礦造成周邊植物生長環(huán)境的破壞，從而造成嚴重的草地退化，加重了該地區(qū)的草畜矛盾。據(jù)統(tǒng)計，截至2012年，僅尼瑪縣自采礦以來，已破壞天然優(yōu)質(zhì)草場3135hm2，車輛碾壓破壞的草場面積1700hm2。長此以往，西藏的草地面積只能是有減無增，草地質(zhì)量也逐年下降，草畜矛盾日益尖銳。

1.2.4 引發(fā)次生災(zāi)害

礦山的開采過程中對當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)造成強烈干擾，在雨水的侵蝕下極易形成水土流失、滑坡、塌陷等次生災(zāi)害。從而造成河床的堵塞和大量土地的污染，給采礦員工和當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民生活生產(chǎn)帶來巨大影響。

2 豆科牧草在礦區(qū)恢復(fù)中的作用及意義

西藏受獨特的高原氣候影響，海拔高，氣候寒冷干旱，自然條件特殊，生態(tài)環(huán)境脆弱，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)，工作壓力大[12]。因此，在礦區(qū)恢復(fù)中不能照搬我國其它地區(qū)的治理經(jīng)驗，而是在分析研究西藏氣候環(huán)境和現(xiàn)有種植作物的基礎(chǔ)上，針對礦區(qū)開發(fā)中的生態(tài)環(huán)境問題，提出豆科牧草在西藏礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)中的作用，對西藏礦山跡地環(huán)境治理具有重要的指導(dǎo)作用。

2.1 西藏礦區(qū)自然環(huán)境條件分析

西藏擁有獨特的高原地理環(huán)境和自然環(huán)境。地勢由西北的5000m多逐漸下降到西南的3000m左右，整體海拔較高。西藏礦區(qū)多分布于一江兩河流域的藏中地區(qū)，該區(qū)域礦物分解程度低，粘粒含量少，細土物質(zhì)少[13]。年降水量一般為600～1000mm之間，干濕季比較明顯，降雨主要集中于5—10月之間，東南部雨季來得更早，結(jié)束得更晚。且降雨多集中于夜間，白天光照充足，地面吸收太陽輻射，溫度急劇升高，有利于植物光合作用的進行，快速增加干物質(zhì)積累量，故而對農(nóng)作物的生產(chǎn)十分有利[14]。

2.2 豆科牧草的生態(tài)學(xué)概述

豆科牧草是豆科草本植物，是目前國內(nèi)外種植最廣泛的苜蓿屬牧草。具有生產(chǎn)力穩(wěn)定，產(chǎn)草量高，利用年限長;營養(yǎng)成分高，富含蛋白質(zhì);適口性好，飼喂家畜效果好;蓄水保土，防風(fēng)固沙，提高土壤堅實度;改土肥田，促進土壤有機質(zhì)、全氮在土壤表層的積累，恢復(fù)植被，保護生態(tài)的諸多功能[15-17]。故而成為礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)先鋒作物，為以后植被的多樣性演替提供基礎(chǔ)。據(jù)研究表明，當(dāng)年生苜?？山Y(jié)合土壤中的氮約35～305kg/hm2[18]，且豆科牧草對環(huán)境的適應(yīng)性強[19]，能適應(yīng)西藏一江三河流域的獨特高原氣候和土壤條件，根壯且深，枝葉繁茂，并能安全越冬[20-23]。

2.3 豆科牧草在礦區(qū)恢復(fù)中的作用

2.3.1 累積、降解重金屬

礦區(qū)開采中經(jīng)常造成大量的廢渣堆放和礦業(yè)廢水，高指標(biāo)的重金屬含量和極端的pH造成嚴重的極端原生裸地，形成極端的生態(tài)環(huán)境。對尾礦進行生物修復(fù)和植被重建，是治理其污染和危害的最有效途徑[24-27]。豆科牧草在礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)中則能夠凈化礦區(qū)廢水，對各種重金屬（Zn、Ni、Cr、Cu、Pb和Mn等）具有凈化作用，被植物的根部吸收、積累[28-29]，進行重新固定。據(jù)報道，紫花苜蓿根部對鎳和銅離子具有較高的富集作用，是一種應(yīng)用前景廣闊的土壤修復(fù)植物[30-32]，延長其種植時間或增加作物的播種次數(shù)有利于重金屬的降解[33]，從而達到生態(tài)修復(fù)的重要作用。

2.3.2 穩(wěn)固礦區(qū)土壤，防止水土流失

豆科牧草是治理礦區(qū)水土流失和重金屬擴散的良好地被植物。其具有較發(fā)達的根系，枝繁葉茂，覆蓋度大，可形成良好的被覆，防止雨水對地面的直接沖刷，延緩沿坡而下的形成地表徑流，削弱其對土壤的沖刷破壞力，具有很強的水土保持作用[34]。同時其強大的根系盤結(jié)和積聚的有機物質(zhì)，建立了穩(wěn)固的團粒結(jié)構(gòu)，既固定了表土層，又創(chuàng)造了土壤良好的吸水力和滲水力，另外田間種植豆科牧草能夠阻止風(fēng)沙對農(nóng)田侵襲，有效減少地面塵土飛揚，保持空氣清潔，凈化美化環(huán)境，減少農(nóng)地污染，維護生態(tài)環(huán)境[35]。所以，豆科牧草對礦區(qū)水土保持有著強大的功效。

2.3.3 提高土壤肥力

西藏礦區(qū)大多數(shù)土地比較瘠薄、重金屬含量高，種植豆科牧草后，其根際作用使土壤中微生物數(shù)量增加，脫氫酶活性提高，從而改善土壤的理化性質(zhì)，促進豆科牧草對土壤中重金屬污染物的修復(fù)進程。同時種植豆科牧草可以改良土壤、提高土地肥力，為后期植被生態(tài)恢復(fù)提供基礎(chǔ)。據(jù)研究表明：豆科牧草一般栽培條件下每年可固氮100～300kg/hm2[36]，使土壤pH值升高。此外，由于豆科牧草的根系多為深根系，能夠較好的從土壤深層吸收鈣素，加之其根系分泌物能夠促進土壤磷酸鹽的分解。根系經(jīng)腐解形成有機膠體，可使土壤形成較為穩(wěn)定的團粒結(jié)構(gòu)，從而達到改善土壤理化性狀的目的[37]。

3 小結(jié)

綜上所述，豆科牧草對重金屬具有較好的凈化和固定作用，可以穩(wěn)固礦區(qū)土壤，防止水土流失，提高土壤肥力，是西藏礦區(qū)植被生態(tài)恢復(fù)的一類重要植物。同時西藏地區(qū)由于特殊的地理位置和環(huán)境條件，在后期的礦區(qū)豆科牧草種植篩選過程中需要統(tǒng)籌兼顧，不僅要選擇具有較好金屬富集能力的豆科牧草，更要選擇能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件的豆科牧草。此外，注重西藏本地當(dāng)家草種的篩選和培育。

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作者簡介：

郭榮明（1992 -）男，助理畜牧師，研究方向：牧草及飼料作物種植、加工和貯藏等草業(yè)相關(guān)工作。

基金項目：西藏自治區(qū)草牧業(yè)統(tǒng)計監(jiān)測“草原監(jiān)測與全國飼草業(yè)調(diào)查監(jiān)測”（項目編號：131821301112422046）