靈武礦區(qū)煤矸石山9種灌木配置的生長效果評價

張新蕾，許 麗，劉 瑩，豐 菲，劉瑞瑤

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 沙漠治理學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018)

1 引言

隨著礦產(chǎn)資源需求的不斷增加，礦山的開采日益頻繁。羊場灣煤礦在煤炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的煤矸石，其煤炭開采方式主要為井工開采，使排出的煤矸石逐漸堆積成山形成煤矸石山[1]。我國針對礦區(qū)環(huán)境保護和生態(tài)修復發(fā)布了一系列相關文件并實施了相關措施，建設綠色礦山，積極響應國家礦山復綠行動[2～4]。

植被恢復和煤矸石山植物物種選擇與配置的改善是羊場灣煤礦排矸場急需解決的環(huán)境問題[5～7]。本文研究羊場灣煤矸石山平臺的9種灌木及林下草本的植被配置方式生長效果并進行綜合評價，為提出科學可行的煤矸石山不同植被配置方案，對指導礦區(qū)生態(tài)恢復和植被重建有著重要的意義，為建設綠色礦山打下了良好基礎。

2 研究區(qū)概況

試驗區(qū)位于寧夏回族自治區(qū)靈武市寧東鎮(zhèn)羊場灣煤礦煤矸石山平臺，地理位置E106°35′～106°36′，N37°59′～38°03′，高程在1230 m左右，屬于半干旱半沙漠大陸性氣候，年均氣溫9.4 ℃，全年日照充足，年降水量276～300 mm，年均蒸發(fā)量1682.8 mm，相對濕度7.6%～8.8%，研究區(qū)內(nèi)無較大地表水，采用人工定期微灌處理方式補充水分。該煤礦以井工開采為主，其治理采取平整矸石堆、削坡、放臺等措施，對矸石堆潛在不穩(wěn)定邊坡進行治理。削坡工程完成后，對表層進行壓實、平整、覆土，平臺土壤基質(zhì)為30 cm左右的粘土，并對覆土后的平臺進行人工植被重建[8]。研究區(qū)主要種植9種抗旱耐寒的灌木植物：花棒(Corethrodendronscoparium)、檉柳(Tamarixchinensis)、檸條錦雞兒(Caraganakorshinskii)、紫穗槐(Amorphafruticosa)、沙棗(Elaeagnusangustifolia)、黑沙蒿(Artemisiaordosica)、黃刺玫(Rosaxanthina)、多枝檉柳(Tamarixramosissima)、蒙古蕕(Caryopterismongholica)。灌木林下草本多為一年生草本植物，主要有白莖鹽生草(Halogetonarachnoideus)、水稗草(Echinochloacrusgalli)、霧冰藜(Bassiadasyphylla)等。

3 研究方法

3.1 植被調(diào)查及取樣

2019年7月下旬，通過對羊場灣煤矸石山試驗區(qū)的考察，將經(jīng)過2個生長季的9種灌木林，按照不同植物配置類型分別設置樣地，灌木林樣方5 m×5 m，選定標準株3株，林下草本植物樣方1 m×1 m，3個重復。灌木調(diào)查內(nèi)容包括：高度、蓋度、冠幅、地莖、成活率和生物量；草本調(diào)查包括植被種類、數(shù)量、分蓋度(種蓋度)、總蓋度(群落蓋度)[9]。

表1 羊場灣煤礦的樣地概況

3.2 Jaccard相似性系數(shù)

Jaccard相似性系數(shù)(C)計算公式如下：

C=c/(a+b-c)

(1)

式(1)中，c為兩種生境類型的共有物種數(shù)；a、b分別為生境類型A、B所具有的物種數(shù)[10]。

3.3 數(shù)據(jù)處理

將各樣地灌木群落及林下草本的數(shù)據(jù)進行整合，結(jié)果采用Excel軟件進行制表制圖以及統(tǒng)計分析。

4 結(jié)果與分析

4.1 不同灌木樹種配置下的生長效果分析

煤矸石平臺上樣地的立地條件相同植被生長效果也有所不同，各林地生長指標由由圖1可以看出，黑沙蒿林及紫穗槐林植被蓋度最高，均為50%，；其次是多枝檉柳林、沙棗林、黃刺玫林，為45%、40%、35%；較低的是蒙古蕕林、檸條錦雞兒林、花棒林，均為30%；檉柳林植被蓋度最低，為25%。

多枝檉柳林、紫穗槐林、檸條錦雞兒林、黑沙蒿林及黃刺玫林的成活率最高，均達到100%，其次是沙棗林、蒙古蕕林、檉柳林，分別為91.67%、85%、80%，最低的是花棒林，為75%。

由圖2可知，多枝檉柳林、檸條錦雞兒林、紫穗槐林和花棒林的平均高度生長占據(jù)優(yōu)勢，均在120 cm以上，分別為129.67±6.66 cm、126.67±5.77 cm、125.33±9.24 cm、120±14.00 cm；其次是黑沙蒿林和沙棗林，為112.00±14.93 cm、100.33±5.86 cm，而檉柳林、黃刺玫林以及蒙古蕕林平均高生長處于劣勢，分別為86.50±13.72 cm、7750±13.60 cm、63.33±5.51 cm。

由圖3可知，紫穗槐林、多枝檉柳林和花棒林平均地徑較大，分別為27.44±4.50 mm、23.23±7.13 mm、21.20±7.16 mm，占較大優(yōu)勢；其次是沙棗林、檸條錦雞兒林、檉柳林，分別為19.58±9.41 mm、16.75±0.87 mm、15.82±1.99 mm；蒙古蕕林、黑沙蒿林以及黃刺玫林平均地徑較小，其中地徑最小的是黃刺玫林，為5.93±1.43 mm，處于劣勢。

由圖4可知，多枝檉柳林的平均生物量最高，可達到182.80 g/m2，有較大優(yōu)勢；其次是蒙古蕕林和紫穗槐林，平均生物量分別69.90 g/m2、60.20 g/m2；沙棗林、檉柳林、黃刺玫林以及花棒林的平均生物量較低；檸條林以及黑沙蒿林平均生物量最低，分別為8.95 g/m2、8.76 g/m2。

4.2 不同灌木樹種配置下草本相似性

通過對不同群落進行相似性分析(表2)，多枝檉柳林和蒙古蕕林的相似程度最大，為83.33%，其次是蒙古蕕林和黑沙蒿林的相似度,為70.00%，而紫穗槐林和黃刺玫林之間的共有種最少，相似性最小，相似程度為20.00%。

圖1 9種灌木林的蓋度和成活率

圖2 9種灌木林的高度和地徑

圖3 9種灌木林的冠幅

圖4 9種灌木林的生物量

表2 不同人工灌木林群落的相似性系數(shù)

5 結(jié)論

在所研究的9種灌木林中，紫穗槐林和多枝檉柳林綜合生長效果最好，樹高突出，成活率較高，生物量最大，說明在試驗區(qū)紫穗槐和檉柳最有優(yōu)勢，最能適應當?shù)氐纳姝h(huán)境，在羊場灣煤矸石山復墾的樹種選擇方面可作為優(yōu)先考慮樹種。沙棗林、花棒林、檉柳林、檸條錦雞兒林及黑沙蒿林生長效果比優(yōu)勢樹種生長效果略差；蒙古蕕林和黃刺玫林的綜合生長效果在9種灌木林中最差，是處于生長劣勢。