廢棄石料生產(chǎn)場(chǎng)自然恢復(fù)早期植被動(dòng)態(tài)

廢棄采石場(chǎng)是較為嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題之一, 世界各國(guó)對(duì)其整治已給予了高度重視, 提出了各種采石場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)的理論和技術(shù)模式[ 1, 2]。廣西的巖溶區(qū)域面積約為8. 95×106 hm2, 占廣西土地總面積的37. 8%。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 各地在巖溶石山興建了許多采石場(chǎng), 開(kāi)山采石不僅導(dǎo)致植被破碎化、自然景觀遭受破壞和生物多樣性銳減, 而且開(kāi)采后形成裸露的廢棄地, 加劇了巖溶石山生態(tài)環(huán)境的惡化, 同時(shí)也造成資源浪費(fèi)。研究表明, 植被重建是恢復(fù)退化生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵, 目前對(duì)于廢棄采石場(chǎng)植被恢復(fù)的研究已經(jīng)涉及土壤種子庫(kù)、種群動(dòng)態(tài)、生物量、恢復(fù)模式等方面[ 4～9]。本文開(kāi)展巖溶石山廢棄采石場(chǎng)自然恢復(fù)早期階段的植被動(dòng)態(tài)及其驅(qū)動(dòng)力研究, 旨在為采取合理措施恢復(fù)和重建巖溶石山采石場(chǎng)廢棄地的植被及生態(tài)環(huán)境提供參考。

研究地點(diǎn)位于廣西田陽(yáng)縣的巖溶石山區(qū)。田陽(yáng)縣地處北緯23°29. 08′～24°07. 06′, 東經(jīng)106°22. 17′～107°08. 32′, 屬南亞熱帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫18～22 °C, 最熱月( 7 月) 平均氣溫為29. 6 °C, 日極端最高溫達(dá)39 °C; 最冷月( 1 月) 平均氣溫為9. 6 °C, 日極端最低溫為- 1. 2 °C。年均降雨量為1 100. 8～1 350mm, 雨季集中在5～9 月。在植被地理上, 田陽(yáng)縣屬南亞熱帶季雨林植被區(qū), 但由于長(zhǎng)期亂砍濫伐以及山林火災(zāi), 原生植被保存較少, 主要為人工林、次生林、灌草叢等。

采石場(chǎng)廢棄地早期的地面主要是大小不等的碎石, 只有耐貧瘠、耐干旱和抗高溫的植物才能夠侵入和定居, 形成更早群落。研究發(fā)現(xiàn), 田陽(yáng)巖溶石山采石場(chǎng)廢棄地植被的自然恢復(fù)是以草本植物的出現(xiàn)和定居生長(zhǎng)開(kāi)始。植物來(lái)源主要依靠土壤種子庫(kù)的種子或附近植物擴(kuò)散落入的種子, 以菊科及禾本科植物為主。飛蓬、艾蒿、飛機(jī)草、鬼針草、馬唐、牛筋草、扭黃茅、蒼耳等是常見(jiàn)的更早植物, 其中飛蓬、扭黃茅、馬唐、鬼針草、飛機(jī)草是形成更早群落的建群種或優(yōu)勢(shì)種。由于早期廢棄地的生態(tài)環(huán)境條件比較差, 植物群落為草本群落, 而且物種多樣性波動(dòng)比較大, 這主要與組成群落的植物種的適應(yīng)性和競(jìng)爭(zhēng)能力密切相關(guān)。適生的更早草本植物在廢棄的次生裸地上定居生長(zhǎng)后, 由于競(jìng)爭(zhēng)小, 個(gè)體數(shù)量迅速增多, 加上其他植物的不斷侵入, 物種多樣性明顯增高。例如, 圖1 中, 5 年廢棄地的草本植物和整個(gè)群落的物種多樣性指數(shù)均出現(xiàn)峰值。隨著群落的繼續(xù)發(fā)育, 由于種內(nèi)種間競(jìng)爭(zhēng)以及環(huán)境的篩選作用, 一些種類被排斥或個(gè)體數(shù)量減少, 由此導(dǎo)致草本植物和整個(gè)群落的物種多樣性降低。例如, 10 年廢棄地的草本植物和整個(gè)群落的物種多樣性指數(shù)明顯下降, 主要是由于這一時(shí)期扭黃茅種群個(gè)體數(shù)量( 達(dá)17 株/ m2 ) 顯著增多引起的; 扭黃茅是多年生的密叢型禾本科植物, 分蘗力較強(qiáng), 其個(gè)體數(shù)量的變化對(duì)群落其他成員的影響比較大。經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的群落發(fā)育后, 廢棄地土壤層厚度逐漸增加而更有利于植物生長(zhǎng), 特別是灌木種類的入侵和定居后, 進(jìn)一步改善了群落生態(tài)環(huán)境, 逐漸形成具有灌木層和草本層兩層結(jié)構(gòu)分化的灌木群落, 從而有利于其他植物的入侵和定居, 提高群落的物種多樣性。巖溶石山采石場(chǎng)廢棄地常見(jiàn)的灌木群落主要是紅背山麻桿群落, 因?yàn)榧t背山麻桿具有發(fā)達(dá)的根系, 而且根系橫向擴(kuò)散和根萌能力極強(qiáng), 形成更早樹(shù)種。

研究發(fā)現(xiàn), 巖溶石山廢棄采石場(chǎng)自然恢復(fù)早期每個(gè)群落發(fā)育階段只有10～25 種植物, 群落的組成種類比較少, 特別是木本植物種類, 例如20 年廢棄地群落只有5 種灌木生長(zhǎng)。因此, 必須采取人工措施來(lái)提高采石場(chǎng)廢棄地的植被恢復(fù)進(jìn)程, 特別是引種一些適生且速生的喬木樹(shù)種。