矿山生态修复工作中植被调查技术方法与应用

袁立涛

矿山生态修复工作中植被调查技术方法与应用

袁立涛

（四川省冶金地质勘查局六0六大队，成都 611700）

本次在调查区内设置样线1条、样方7个，其中森林样方6个、灌木样方1个，系统调查了区内各样方内的生境条件及植被群落类型、结构、组合等。调查区内植被群落可划分为乔木层、灌木层、草本层，其中灌木层及草本层植被种类较丰富，多以单生、小丛为主，分布不均匀；乔木层植被类型单一，以大斑块为主。通过对调查区内采用样线法及样方法进行植被调查，调查区共有维管束植物17科25种，其中：蕨类植物2科2种，裸子植物1科2种，被子植物14科21种。结果表明：调查区内植物种类、数量较少，植物多样性相对较低，生态系统稳定性差；区内优势种乔木为云南松、赤桉、蒙自桤木，灌木为车桑子、清香木，草本植物为禾草；矿山生态修复时林地宜采用乔+灌+草的配置模式，灌丛宜采用灌+草的配置模式；研究结果可为矿山后期生态修复提供参考依据。

植被；样方法；群落；组合；矿山生态修复

矿山开采活动导致植被生境破坏，致使当地生物多样性的结构破坏、功能失调，最终造成原始自然生态系统退化，生物种类、数量的减少和生态平衡的破坏。植物是生态系统中最主要的生产者，是植被重建与生物多样性重组与保护的重要对象；在矿山生态修复全过程中，对矿山及其周边地区开展植物及植被群落的调查，掌握当地植被群落的类型、特征、组成及演化规律，显得尤为重要。

矿山植被调查主要内容包括矿山及周边地区的植被类型、组成、结构、分布、面积、覆盖率（郁闭度）、生长情况等，有无国家重点保护的或稀有的野生植物，当地的主要生态系统类型(森林、草原、湿地等)与现状，重点调查当地的乡土树种、优势植物；对存在潜在污染风险的金属矿山，还应有针对性调查指示植物、耐性植物和超富集植物；对已实施生态修复工程治理的矿山，应调查在治理工程的时间、措施类型、植被生长、原始及残留植被、自然恢复植被等情况。

通过对矿山及其周边地区的植物及植被群落的调查，有利于掌握当地植物种类、生长习性与植被群落的类型、组合等；因此，对选择适宜植物品种，构建目标植被群落，最终实现矿山的近自然修复工作十分有利。通过实践表明，矿山植被调查成果是矿山生态修复设计的重要依据（方星等，2019）。

1 调查区概况

调查区隶属会理市绿水镇管辖，中心坐标：东经101°57′23″，北纬26°12′16″；位于绿水镇330°方向，直距3km，有乡村公路相通，对外交通便利。

调查区为低中山地貌，地势北高南低，海拔1920～2130m，相对高差210m；区内地形地貌简单，切割轻微，地形坡度一般20°～35°。

属季风高原型亚热带气候区，冬暖夏凉，四季不分明，全年6～10月为湿季，11月至次年5月为干季；年平均气温15.2℃,最高气温34.7℃，最低气温-5.8℃；主导风向为北风；年降水量1160mm以上，多集中在7～9月。

2 调查方法

2.1 目的任务

植被调查的目的是通过调查矿山的植物、植被群落生长与分布规律，为矿山生态修复工作中植被重建措施的制定、植物品种的筛选与配置等提供科学的理论依据。

植被调查任务包括矿山当地的天然植被调查与人工植被调查。天然植被调查内容主要包括地带性植物群落的类型、组成、结构、分布、覆盖度（郁闭度）和高度等。人工植被调查包括当地栽植的乔木林、灌木林、人工草地及农作物等。通过对矿山植被的调查，为生态修复、利用方向、生物复垦措施提供依据和参考（国土资源部土地整理中心，2011）。

2.2 调查方法

植被调查方法主要有样方法、样线（带）法及全查法。

样方法：指在样地上设立一定数量的样方，对样方中的物种进行全面调查研究的方法。该方法适用于物种丰富、分布范围相对集中、分布面积较大的地段。

样线（带）法：是指调查者按一定路线行走，调查记录路线左右一定范围内出现的物种，路线宽度可根据实际情况确定。该方法适用于物种不十分丰富、分布范围相对分散，种群数量较多的区域。

全查法：直接调查统计调查区域内物种的全部个体，实测其分布面积，真实地反映资源量的客观情况。该方法适用于物种稀少，分布面积小，种群数量相对较少的区域。

2.3 样方布置

样方布置：根据地形地貌布设样方并进行调查记录，样方面积依据物种多样性来确定。一般森林样方面积设为（20～30m）×（20～30m），然后再在样方的四个角和对角线交叉点设立灌木和草本小样方；灌木类型的样方面积通常设为（5～10m）×（5～10m）；草本样方的面积通常设为（1～2m）×（1～2m）。样方数量：面积5～50hm2设2～3个样方，50～500hm2设5个，面积>500hm2的每增100hm2增设1个。

表1 调查样方信息表

在开展调查工作之前，首先对涉及调查区的植被资料进行收集，共收集《中国植被图》（中国科学院中国植被图编辑委员会，2007年8月）及《四川植被》（四川植被协作组，1980年7月），对涉及调查区的植被图进行修编，大致了解调查区内植被类型、分布情况。

本次植被调查工作首先在调查区内，按照地形地貌布设样线，再根据地形、高程、坡向、坡位、地质、土壤、植被群落类型、结构等特点，在样线上布设调查样方，森林样方按20m×20m设置，灌木样方按10m×10m设置；本次共设置样方7个（表1），其中森林样方6个，灌木样方1个（图1）。

图1 调查区植被调查样方布置图

2.4 调查内容

2.4.1 仪器与工具

调查表、记录表、木桩、测绳（皮尺）、钢卷尺、GPS、地质罗盘、全站仪、地形图、相机、标本夹。

2.4.2 调查过程

（1）样方圈定。采用GPS测定样方位置，在样方四角打入木桩，用测绳连接四角，进行圈定。

（2）生境条件调查。①采用GPS、地质罗盘测量样方的地貌特征，记录样方的经纬度、海拔、面积、地貌类型、坡向、坡度、坡位、坡形；②调查样方内的地质特征；记录样方范围内的土壤层、岩石、构造、水文等情况；③调查样方内的人类活动、自然灾害等影响情况。

（3）植被调查。首先应对样地内各类型植被进行分层，主要划分为乔木层、灌木层、草本层；记录优势种的主要特征:种名、高度、胸径、郁闭度（覆盖度）、数量等；同时标明在水平地带或垂直地带上属于何种植被类型；其次对每种植物的仔细调查,包括种名、季相、高度、郁闭度（覆盖度）、群集度等特征。具体调查方法如下：

①种名鉴定。在开展调查工作之前，应收集《中国植物志》、《中国高等植物图鉴》、当地植物志，熟练掌握调查区内各类植物信息，能够熟练鉴别，辅助以植物识别软件（如形色app），对一些尚难确定的植物则需采集标本进行专业鉴定；在鉴定同时需拍摄典型植物照片。

②高度测量。高大乔木宜采用全站仪进行测量，低矮灌木及草本植物可采用钢卷尺进行测量。

③郁闭度（覆盖度）调查。

郁闭度：指单位面积上林冠覆盖林地面积与林地总面积之比，指森林中乔木树冠遮蔽地面的程度，它是反映林分密度的指标，以十分数表示，其值范围为0.1～1.0，0.70（含0.70）以上的郁闭林为密林，0.20～0.69为中度郁闭，0.20（不含0.20）以下为疏林。一般采用简单易行的样点测定法，即在调查中，机械设置100个样点，在各样点位置上用抬头垂直昂视的方法，判断该样点是否被树冠覆盖，统计被覆盖的样点数，利用以下公式计算林分的郁闭度：

郁闭度=被树冠覆盖的样点数/样点总数

覆盖度：指植物体地上部分的垂直投影面积占样地面积的百分率，又称投影盖度。它反映了植物（个体、种群、群落）在地面上的生存空间，也反映了植物利用环境及影响环境的程度；小面积样地可采用盖度框法进行测定，大面积样地宜采用遥感手段进行测量。

④季相观测。季相：植物在不同季节时间的表现，以水稻为例分为：插秧期、返青期、分蘖期、拔节期、抽穗开花期、乳熟期、蜡熟期。

⑤胸径测量。胸高位置在平地是指距地面1.3m处，在坡地以坡上方1.3m处为准；胸高处出现节疤、凹凸或其他不正常的情况时，可在胸高断面上下距离相等面干形较正常处，测直径取平均数作为胸径值；胸高以下分叉的树，可以当作分开的两株树分别测定每株树胸径。④胸高断面不圆的树干，应测相互垂直方向的胸径取其平均数。胸径可采用钢卷尺进行测量（孟宪宇，2006）。

⑥群集度观测。表示植物是孤立地生长还是聚集地生长的群集状态，一般分为：单生、小丛、大丛或小斑块、大斑块、密集群丛。

3 调查结果

3.1 调查区植物种类

调查区所在区域人口分布密集，村庄、矿山分布较广，属社会经济活动频繁区域。由于人类活动频繁，采矿悠久，区域自然环境受人为干扰比较严重，植被类型的组成和结构比较单一，大多以人工状态呈现，无珍稀植物分布。主要有云南松、赤桉、蒙自桤木等，农作物主要有土豆、玉米等，经济林植物主要为李、梨等。

通过实地调查和查阅文献资料，区内共有维管束植物17科25种，其中：蕨类植物2科2种，裸子植物1科2种，被子植物14科21种，调查区主要植物群落特征（表2）。

3.2 调查区植被类型

（1）赤桉林（常绿阔叶林植被类型）

赤桉林为人工林，分布在调查区东南部，林分结构单一，林相整齐，树干通直，生长快，树高8～12m，胸径10～20cm，郁闭度0.6，一般8年左右采伐利用。由于林内干燥，致使林下灌木、草本植物稀少；灌木为车桑子，高度70cm，盖度0.5%；草本植物为禾草，高度6～10cm，盖度15%，少量紫茎泽兰。

（2）蒙自桤木林（落叶阔叶林植被类型）

蒙自桤木林为天然林，主要分布在调查区东部，林分结构单一，林相整齐，树干通直，树高10～15m，胸径10～18cm，郁闭度0.6一般10年左右采伐利用。林下灌木层和草本层均不发育；灌木为川梨，高度220cm，盖度2.5%，车桑子，高度70cm，盖度0.5%，少量黄泡；草本植物为禾草，高度6～10cm，盖度20%，紫茎泽兰，高度80cm，盖度20%，其次为青蒿、铁线草。

（3）云南松林（常绿针叶林植被类型）

云南松林为人工林主要分布调查区北部，南部有少量分布；群落乔木层种类较单一，为云南松纯林。平均胸径6～12cm，树高4～7.1m，郁闭度0.5～0.6；灌木层以车桑子为主，少量火棘、川梨、黄毛青冈、马桑等，稀疏或团状分布于林缘或林窗下，植株通常较低矮，盖度10%；草本植物以禾草为主，禾草等，盖度70%～75%，其次为少量大狼毒。

（4）稀树灌丛（灌草丛植被类型）

稀树灌丛主要分布于调查区南部，北部有少量分布；乔木为少量赤桉、云南松；灌丛主要为车桑子、清香木等混生灌丛，盖度在10%左右，高80～120cm；草本植物为禾草，盖度80%，为优势种，少量紫茎泽兰。

（5）李子林（栽培植被类型）

李子林分布在调查区东南部，为人工种植，李是一种落叶水果，林分结构简单，树种和树冠单一，树枝伸展，高度一般不超过3m，郁闭度0.9。

3.3 植被调查对生态修复的分析与应用

矿山自然生态系统的恢复均以植被恢复为前提条件，因此根据矿山自然环境条件，合理选择乡土适生植物，则成为矿山生态修复中的关键环节之一。开展矿山植被调查工作，可有效的调查区内植被的群落类型、组成、结构、分布、覆盖度（郁闭度）等特征，从而掌握各类植被群落的生境条件，为矿山生态修复工作中植物品种的选择提供依据。

3.3.1 植被调查在生态修复工作中的作用

（1）准确掌握矿山植被基本情况

通过开展植被调查，准确掌握矿山及周边植被群落类型、植物种类组成、空间分布、各植被群落生境条件（如海拔、地貌类型、坡向、坡度、坡位、坡形、气温、降水、土壤、地质、水文等情况）；初步了解矿山各类生态系统分布情况与周边自然、人文景观的相互关系。

（2）正确选择适生植物

通过对矿山及周边植被群落的综合研究，可快速选择出具备先锋性、可演替性及持续稳定性的乡土适生植物组合，可大大提高矿山生态修复的成功率。

（3）合理构建目标群落，构建稳定生态系统

根据矿山各损毁单元实际情况及矿山局部小气候条件，结合前期各类植被群落生境条件，按照“区内相似、区际相异”的原则开展适宜性评价，合理构建各损毁单元生态修复目标群落。

遵循植被群落自然演替规律，初步构建层次简单、数量适中、抗逆性强、互利共生的植被群落，通过人工管护，快速形成稳定植被群落，最终形成乔灌草多层次，抗干扰能力强的稳定生态系统。

3.3.2 植被调查在生态修复工作中应用

（1）适生植物的选择

生态修复的关键在于植物种类的选择，目前生态修复用林木多采用观赏类乔木，草本植物多采用草坪植物，早期由于人工管护原因，修复效果较好；后期由于无法适应当地自然条件，效果逐渐变差。

乡土适生植物是长期自然选择的结果，更加适应当地自然条件，在涵养水源、水土保持、环境保护等方面发挥重要作用；其次，它体现了植物和人类长期活动的相互关系。

植物种类选择是生态修复工作中的重要环节，在选择优势植物种类时，要求必须耐旱、耐热、耐贫瘠、生长速度快、萌芽力及覆盖能力强；同时具有一定的生态效益和经济效益（周连碧等，2010）。

（2）调查区生态修复配置模式的确定

调查区生态系统主要为森林生态系统、灌丛生态系统、湿地生态系统和农地生态系统四种生态系统；通过对调查区内各损毁单元的适宜性评价，合理构建目标群落；区内主要生态修复方向为林地与灌丛；结合当地森林生态系统与灌丛生态系统的基本特征，林地宜采用乔+灌+草的配置模式：组合1（云南松+车桑子-火棘+禾草），组合2（赤桉+车桑子+禾草），组合3（蒙自桤木+川梨-车桑子+禾草）；灌丛宜采用灌+草的配置模式：组合1（车桑子-清香木+禾草）。

3.3.3 生态修复原则

植物种类不同的配置方式和密度会直接影响到植被群落的稳定性与工程成本；需根据修复目的、自然条件和植物品种的特性，进行科学合理配置，按照生态、经济的方案实施矿山生态修复工作，构建与周边生态环境相协调的目标群落。矿山生态修复工作应遵循以下原则：

（1）以生态保护与水土保持为主的原则

在矿山生态修复工作中，应按照生态学理论，遵循自然规律的原则，坚持以乡土适生植物为主，兼具生态景观效果；乡土适生植物适应性好，抗逆性强，繁殖速度快，修复效果好。在矿山生态修复时，选择耐贫瘠、抗干早、繁殖迅速、覆盖效果好、根系发达的适生植物，可最大限度保证修复效果。

（2）遵循自然规律，优化植物配置，坚持生物多样性的原则

植物品种的选择除了要考虑生态习性外，还取决于生态位的配置，它直接关系到生态系统功能的发挥。在选择植物时，应充分考虑植物在群落中的生态位特征，从空间、时间和资源生态位上来合理选配植物种类，使所选择植物生态位尽量错开；从而避免种间的直接竞争，保证植被群落生物多样性的稳定、持久。

（3）乡土植物与外来物种相结合的原则

在矿山生态修复工作中，充分选择乡土树种，并积极推广、引进取得成效的优良外来树种。外来物种在植被恢复初期，可迅速形成植被覆盖地表，改善矿山环境，为乡土树种正常生长创造良好的条件；乡土树种在植被恢复后期发挥主要作用，有利于实现稳定的目标群落，最终达到生态修复目的。

（4）灌草先行，乔灌草结合的原则

灌草先行，乔灌草结合的原则是矿山生态修复的需要，首先应通过人工修复的方式建立自然植物群落；前期以草本植物为主，灌木为辅，灌草结合；为后期乔木的生长创造条件。生态修复的最终目标就是达到与乔灌草多层次立体结构的一致性；植物自然群落的乔灌草三位一体多层次稳定结构，抗外界干扰能力强；为构建稳定的生态系统，必须合理配置乔木、灌木、草本植物，模拟自然群落，构建乔灌草相结合的复合群落结构，最终达到近自然修复的效果。

4 结论

（1）通过实地调查和查阅文献资料，调查区共有维管束植物17科25种，其中：蕨类植物2科2种，裸子植物1科2种，被子植物14科21种。

（2）采用样方法对调查区开展矿山植被调查，主要过程为①调查样地内的植物的生境条件；②对样地内各类型植被进行分层，主要划分为乔木层、灌木层、草本层，记录个类型植物的主要特征；③划分植被群落类型，统计植物组成；④总结归纳各植被群落的生态系统类型。

（3）矿山在开展生态修复工作时，首先应通过人工修复的方式建立自然植物群落；前期以草本植物为主，灌木为辅，灌草结合；为后期乔木的生长创造条件；植物种植应以播种为主，移植为辅。

（4）通过对调查区的植被调查工作，大致了解各植被群落的组合类型；因此，调查区内林地宜采用乔+灌+草的配置模式：组合1（云南松+车桑子-火棘+禾草），组合2（赤桉+车桑子+禾草），组合3（蒙自桤木+川梨-车桑子+禾草）；灌丛宜采用灌+草的配置模式：组合1（车桑子-清香木+禾草）。

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Technique and Application of Vegetation Investigation in Mine Ecological Restoration

YUAN Li-tao

(No. 606 Team of Sichuan Bureau of Metallurgical and Geological Exploration, Chengdu 611700)

In this study, a transect and 7 quadrats were set up in the survey area, including 6 forest quadrats and 1 shrub quadrat. The habitat conditions, vegetation community types, structures and combinations in various quadrats were systematically investigated. The vegetation community in the survey area can be divided into tree layer, shrub layer and herb layer. The shrub layer and herb layer are enriched in vegetation species, which are mainly solitary and small clumps with uneven distribution. The vegetation type of tree layer is single, mainly large patches. A total of 17 families and 25 species of vascular plants were found in the survey area by using line transect and quadrat sampling method, including 2 species of ferns in 2 families, 2 species of gymnosperms in 1 family and 21 species of angiosperms in 14 families. The results showed that the species and quantity of plants in the survey area were small, and the plant diversity was relatively low, ecosystem stability deteriorates. The dominant species of trees in the area are Yunnan pine, Red eucalyptus, and Alnus munziana. The shrubs are Mulberry seed and Weinmannifolia, and the herbs are grass. In mine ecological restoration, the forest should adopt the pattern of tree + shrub + grass, and the shrub should adopt the pattern of shrub + grass. The research results can provide a reference for the later ecological restoration of mine.

vegetation; quadrat sampling method；community；assembly；method；Mine ecological restoration

P66

A

1006-0995（2022）04-0651-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.04.022

2022-01-03

袁立涛（1982— ），男，河北省高邑县人，工程师，研究方向：主要从事地质找矿与水文地质、工程地质、环境地质调查