 International Journal of Ecology 世界生态学, 2013, 2, 15-20 http://dx.doi.org/10.12677/ije.2013.23003 Published Online August 2013 (http://www.hanspub.org/journal/ije.html) Copyright © 2013 Hanspub 15 The Different Allocation Models and Biological Diversity Analysis of Artificial Vegetation in the Damaged Forestland of Tin Mine* Guixiang Li1, Xiangjing Fang1, Jinping Shao1, Yo ng Chai1, Liping He1, Zhenghai Zhang1, Wenhua Zhou2 1Yunnan Academy of Forestry, Kunming 2Yunnan Yongquan Landscape Engineering Co. Ltd., Kunming Email: lguixiang7558@126.com Received: Jun. 24th, 2013; revised: Jul. 10th, 2013; accepted: Jul. 20th, 2013 Copyright © 2013 Guixiang Li et al. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unre- stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Abstract: In the damaged forestland of Gejiu tin mine, some allocation models of typical representative artificial re- storing vegetation were selected, and through the sample investigation and analysis, the author proposed several kinds of allocation models: Tibetan cypress and Pyracantha; Pinus ca ribaea, Dendrobenthamia capitata and Tibetan cypress; Alnus nepalensis and Mahonia; Tibetan cypress and Pistacia weinmannifolia; Tibetan cypress and Silver wattle; Tibetan cypress and Sequoia sempervirens; Alnus nepalensis, Sawtooth oak and Calluna; Tibetan cypress and Alnus nepalensis. There existed some differences in forest growth status among these allocation models with the Tibetan cypress growing most rapidly on the whole. From the perspective of different allocation models, the species diversity of the allocation model of Tibetan cypress and Pistacia weinmannifolia and the allocation model of Tibetan cypress and Sequoia simper- virens shows the best, and their species diversity index and evenness index are higher, which could reflect the effect of vegetation restoration more obviously. Keywords: Tin Mine; Damaged Forestland; Vegetation Restoration Model; Biodiversity 锡矿山损毁林地人工植被恢复模式及生物多样性分析* 李贵祥 1，方向京 1，邵金平 1，柴 勇1，和丽萍 1，张正海 1，周文华 2 1云南省林业科学院，昆明 2云南涌泉园林绿化工程有限公司，昆明 Email: lguixiang7558@126.com 收稿日期：2013 年6月24 日；修回日期：2013年7月10日；录用日期：2013 年7月20日 摘 要：在个旧锡矿山损毁林地上，选择具有典型代表性的人工恢复植被的不同配置模式，通过样地调查分析， 提出了藏柏、火棘配置模式，加勒比松、头状四照花、藏柏配置模式，旱冬瓜、十大功劳配置模式，藏柏、清 香木配置模式，藏柏、银荆配置模式，藏柏、北美红杉配置模式，旱冬瓜、麻栎、石楠配置模式，以及藏柏、 旱冬瓜配置模式。各种配置模式林木生长状况存在一定的差异，总体上以藏柏生长最快。从不同配置模式来看， 藏柏、清香木配置模式及藏柏、北美红杉配置模式物种多样性最好，物种多样性指数及均匀度指数均较高，反 映出植被恢复效果较明显。 关键词：锡矿山；损毁林地，植被恢复模式；生物多样性 *资助信息：The R&D Special Fund for Forestry Public Welfare Industry “Research and Demonstration of Key technology on re-vegetation o f woodland damaged by construction” (200904030)。  锡矿山损毁林地人工植被恢复模式及生物多样性分析 Copyright © 2013 Hanspub 16 1. 引言 个旧矿区是一个以锡为主的超大型多金属矿区， 采、选、冶历史悠久，以锡矿生产驰名中外，称之为 中国的“锡都”[1]。矿山资源经过多年开采，创造了 巨大的物质财富，推动了个旧矿山城市的形成、发展 和繁荣，但同时也给矿山及周边环境带来负面影响和 危害，矿区环境污染较为严重[2]。矿山开发对生态系 统的破坏也十分的严重，特别是土壤和植被的丧失， 使土地失去利用价值[3]。 通过人工恢复被破坏的土地来增加土地资源，既 是缓解人地矛盾和矿山环境建设的需要，同时又是促 进矿山经济开发与环境保护协调发展的主要举措。矿 山生态植被的恢复与重建，已被看作是矿区恢复的重 要方式，是改善当地居民生活条件的有效途径[3]。植 被重建除了本身起着构建退化生态系统的初始植物 群落的作用外，还能促进土壤的结构与肥力以及土壤 微生物与动物的恢复，从而促进整个生态系统的结构 与功能的恢复与重建[4]。 2. 研究区概况 研究区为云南省个旧市位于北纬 23˚18'56''~ 23˚21'39''，东经 103˚07'28''~103˚09'14''，海拔 1533~ 2580 m。处于哀牢山山脉之中，北回归线穿境而过， 区内山峦叠嶂，河流纵横，地势呈南高北低。个旧属 北亚热带山地季风型气候，日照短、温差小、冬暖夏 凉。年均日照1986.6 h，全年日照 1722.0 h，年均气 温11.5℃，≥10℃的积温 2850.8℃，多年平均降雨量 926 mm，土壤类型主要为黄棕壤和山地黄红壤。个旧 具有丰富的矿藏资源、植物资源和动物资源，以锡矿 资源及采矿、冶炼、加工而立市的个旧，大量土地被 占用，形成很多采空区(部分采空区为上世纪 80 年代 采用水采水运后所形成)，岩石裸露率不断加大，地表 植被破坏严重，水土流失加剧，生态环境不断恶化。 近年来，国家和地方政府高度重视矿区生态环境治理 和恢复，废弃矿山植被恢复得到治理，人工恢复了大 量的森林植被，矿山生态环境逐渐得到改善，所开展 的植被恢复选择水采水运后形成的矿区废弃地。 3. 研究方法 选择典型配置模式藏柏(Cupressus torulosa)、火棘 (Pyracantha fortuneana)配置模式；加勒比松(Pinus caribaea)、头状四照花(Dendrobe nt h a mi a capi t ata)、藏 柏配置模式；旱冬瓜(Populus purdomii)、十大功劳 (Mahonia hypoleuca)配置模式；藏柏、清香木(Pistacia weinmannifolia)配置模式；藏柏、银荆(Acacia dealbata) 配置模式；藏柏、北美红杉(Sequoia sempervirens)配 置模式；旱冬瓜、麻栎(Quercus acutissima)、石楠 (Photinia glomerata)配置模式；藏柏、旱冬瓜配置模 式。设置样地对 3年生的人工恢复植被进行调查，各 配置模式见表1。 在选取的样地内设置 20 m × 20 m的标准样地， 将标准样地划分成 4块10 m × 10 m的样地调查乔木 层，测定乔木层物种多样性；再将10 m × 10 m的样 地设置 2 m × 2 m、1 m × 1 m的小样方 4块，分别调 查灌木及草本植物，测定灌木及草本物种多样性。调 查时记录样地的生境及群落特征，对样地内乔木进行 Table 1. The various configuration modes 表1. 各配置模式 配置模式 配置方式 配置密度/株/ha 配置比例 臧柏、火棘 1行臧柏，1行火棘 2500 1:1 加勒比松、头状四照花、藏柏 1行藏柏、1行加勒比松、1行四照花带状混交 2500 1:1:1 旱冬瓜、十大功劳 1行旱冬瓜、1行十大功劳成行状混交 2500 1:1 藏柏、清香木 1行藏柏，1行清香木成行状混交 2500 1:1 藏柏、银荆 2行藏柏，1行银荆成行状混交 2500 2:1 藏柏、北美红杉 1行藏柏，1行北美红杉成行状混交 2500 1:1 旱冬瓜、麻栎、石楠 3行旱冬瓜，3行麻栎，3行石楠成带状混交 2500 1:1:1 藏柏、旱冬瓜 7行旱冬瓜，3行藏柏成带状混交 2500 7:3  锡矿山损毁林地人工植被恢复模式及生物多样性分析 Copyright © 2013 Hanspub 17 每木调查，调查林木的生长生长情况、成活情况、保 存情况，记录种名、树高、胸径、冠幅及其它一些生 态学特征，计算出生长量、成活率和保存率。灌木、 草本着重记录种名、株(丛)数、盖度、高度及其它重 要生态特征。 群落多样性的测度选用丰富度指数(S)、物种多样 性指数和均匀度指数[5,6]，计算公式为： Shannon-Wiener 指数(H') 'ln H Pi Pi Simpson 指数(D) 2 1DPi Pielou 的均匀度指数(Jsw和Jsi) ln J swPiPinS l 2 111 J si PiS 。 式中 Pi 为种 i的相对重要值，S为种 i所在样地的 物种总数，即丰富度指数。 4. 研究结果与分析 4.1. 各配置模式生长状况比较 不同配置模式林木成活率及生长状况差异很大， 各树种间由于树种生物学特性差异，亦表现出较大差 异，各配置模式生长状况见表2。 从表中可以看出，成活率最差的是头状四照花， 其次是十大功劳、石楠、旱冬瓜(旱冬瓜和十大功劳模 式)及加勒比松，其他成活率均在 90%以上。从其成活 率情况来看，旱冬瓜和十大功劳模式成活率较低的原 因与土壤条件相对较差具有一定关系，除水采水运后 形成岩石裸露外，所覆土壤以含石砾较多的砂壤为 主，而其它模式所覆土壤以粘土为主，因此，要保证 有较高的成活率，覆土需要保水性相对较好的粘土。 从配置模式及各树种生长状况来看，生长最快的 树种是银荆，其次臧柏在各模式和各树种中生长状况 均是表现最好的，生长缓慢的树种包括清香木、头状 四照花、麻栎、石楠、十大功劳等，清香木、麻栎等 Table 2. The growth status of various configuration modes 表2. 各配置模式生长状况 配置模式 树种 成活率/% 平均高/cm 平均地径/cm 臧柏 98 197.3 2.29 臧柏、火棘 火棘 96 105.3 - 加勒比松 85 116 2.3 头状四照花 50 50 0.49 加勒比松、头状四照花、藏柏 臧柏 96 218.5 3.58 旱冬瓜 80 67 1.87 旱冬瓜、十大功劳 十大功劳 70 90 0.66 臧柏 97 220 2.93 藏柏、清香木 清香木 91 30 0.42 臧柏 98 194.3 2.95 藏柏、银荆 银荆 96 228.28 3.3 臧柏 98 220 1.2 藏柏、北美红杉 北美红杉 92 78 0.81 旱冬瓜 97 80 1.23 麻栎 95 40 0.56 旱冬瓜、麻栎、石楠 石楠 80 61 0.66 藏柏 97 210 1.98 藏柏、旱冬瓜 旱冬瓜 95 95 1.33  锡矿山损毁林地人工植被恢复模式及生物多样性分析 Copyright © 2013 Hanspub 18 树种的生长和其生物学特性有关，在造林初期生长较 为缓慢，头状四照花、石楠和十大功劳则表现出不太 适应当地的气候环境条件。 4.2. 人工恢复植被不同配置模式生物 多样性状况 4.2.1. 藏柏、火棘配置模式生物多样性状况 不同恢复模式生物多样性状况见表3，在藏柏、 火棘配置模式中，草本层植物较多，平均高25 cm， 最高 50 cm，盖度 80%。主要植物种类以禾本科的白 茅(Imperata cylindrica)、茅叶荩草(Arthraxon lanceo- latus)及蕨类植物毛轴蕨(Pteridium revolutum)较常见， 优势明显，其重要值分别高达 27.86%和9.92%和 9.41%。其余较常见的还有草玉梅(Anemone rivularis)、 星毛繁缕(Stellaria patens)、酢酱草(Oxalis cornicu- lata)、蛇莓(Duchesnea indica)等，但多属低矮草本植 物，重要值较低。一些纤细草本植物如猪殃殃(Galium aparine)、匍匐风轮菜(Clinopodium repens)等，常紧贴 地面生长而不易被发现，但在草丛中其个体数量较 多，它们的重要值也较高。草丛中的灌木植物较少， 除火棘外，仅有马桑(Coriaria nepalensis)、滇榛 (Corylus yunnanensis)等零星分布于草丛中。在 4个1 m × 1 m 的小样方中共调查到18 种植物，植株个体总 数为 187，从各项指数来看，群落物种多样性相对较 低，物种分布不均匀。 4.2.2. 加勒比松、头状四照花、藏柏配置模式生物 多样性状况 加勒比松、头状四照花、藏柏配置模式除所栽植 的树种外，灌木植物未形成明显的层次，仅有少量的 臭荚迷(Viburnum foetidum)、火棘零星分布于草丛中。 草本植物平均高40 cm，最高为 70 cm，盖度 90%种 类以野古草(Arundinella setosa)、地石榴(Ficus tikoua) 等为主，重要值分别高为 34.84%和11.71%，其余常 见的还有喜阴悬钩子(Rubus mesogaeus)、茅叶荩草 (Arthraxon lanceolatus)、茜草(Rubia edgeworthii)、紫 茎泽兰(Eupatorium adenophorum)、匍匐风轮菜等，但 重要值均较低。在 4个1 m × 1 m的小样方中共调查 到14 种植物，植株个体总数为 184，从各项指数来看， 该配置模式物种多样性表现最低，物种分布参差不 齐。 4.2.3. 旱冬瓜、十大功劳配置模式生物多样性状况 旱冬瓜、十大功劳配置模式下灌木较多，但仍未 形成明显的层次，盖度不到5%，高亦不超过 1.5 m， 常见的种类有火棘、水红木(Viburnum cylindricum)、 鬼吹萧(Leycesteria formosa)、沙针(Osyris wightiana) 等。草本植物平均高 30 cm，最高的60 cm，盖度 30%， 局部地段盖度可达 70%。草本植物种类以紫茎泽兰、 野古草、野把子(Rabdosia irrorata)等较多，其重要值 分别为 18.48%、16.99%和9.68%。其它有青蒿(Artemisia carvifolia)、白茅、蜈蚣草(Pteris vittata)等，但在草丛 中不太明显。在 4个1 m × 1 m的小样方中共调查到 20 种植物，植株个体总数为130，辛普森指数 0.134， 香浓–威纳指数为 1.002，均匀度指数0.771，从各项 指数来看，该配置模式物种数较多而其个体数较少， 特别是其中紫茎泽兰的优势度相当集中，对小生境影 响较大。 Table 3. Biological diversity of different configuration patterns 表3. 不同配置模式生物多样性 配置模式 丰富度 样方内个体数 辛普森指数 香浓–纳指威数 均匀度指数 臧柏、火棘 18 187 0.152 0.99 0.789 加勒比松、头状四照花、藏柏 14 184 0.257 0.811 0.708 旱冬瓜、十大功劳 20 130 0.134 1.002 0.771 藏柏、清香木 19 188 0.089 1.107 0.866 藏柏、银荆 18 140 0.118 1.054 0.839 藏柏、北美红杉 23 281 0.111 1.098 0.806 旱冬瓜、麻栎、石楠 18 239 0.102 1.078 0.859 藏柏、旱冬瓜 4 122 0.144 0.962 0.839  锡矿山损毁林地人工植被恢复模式及生物多样性分析 Copyright © 2013 Hanspub 19 4.2.4. 藏柏、清香木配置模式生物多样性状况 藏柏、清香木配置模式下灌木植物较多，如滇榛 (Corylus yunnanensis)、臭荚迷、马桑、火棘等，滇榛 在局部地段可成群丛状分布，高度约 1 m，盖度达 90%。草本植物平均高 40 cm，盖度达 95%，植物种 类以白茅、毛轴蕨菜、喜阴喜钩子较多，重要值分别 为13.03%、10.85%和10.70%，其余常见的还有茅叶 荩草、猪殃殃、井栏边(Pteris multifida)及酢酱草等， 但其重要值均在10%以下。在 4个1 m × 1 m的小样 方中共调查到 19 种植物，从各项指数来看，该配置 模式物种多样性最好，物种多样性指数及均匀度指数 均较高，反映出植被恢复效果较明显。 4.2.5. 藏柏、银荆配置模式生物多样性状况 藏柏、银荆配置模式林下灌木种类较多，如滇榛、 火棘、臭荚迷、野花椒(Zanthoxylum simulans)、华灰 木(Symplocos chinensis)、南烛(Vaccinium bracteatum) 等，不过这些灌木种类仍没形成灌丛，仅在草丛中零 星分布。草本植物较多，其盖度接近1 00%，以蕨类 植物毛轴蕨菜分布最多，在生长高度(可达 70 cm)及植 株数量上的优势均较明显，草丛中生长较多的还有白 茅，其高度在 30~40 cm，是组成整个草本层的主要种 类，其它种类有野古草、草玉梅、糯米团等，但数量 均不多。在 4个1 m × 1 m 的小样方中共调查到 18种 植物，植株个体总数为 140，从各项指数来看，该配 置模式物种多样性表现一般。 4.2.6. 藏柏、北美红杉配置模式生物多样性状况 藏柏、北美红杉配置模式灌木植物仅有灰毛钝叶 栒子(Cotoneaster hebephyllus)1 种，高 1.2 m；草本植 物平均高30 cm，盖度 90%，种类以白茅、野古草、 毛轴蕨菜、糯米团(Gonostegia hirta)、猪殃殃等较常 见，其中白茅、野古草的重要值分别为16.19 %和 12.94%，为草丛中重要值较高的种类。其余较常见的 还有匍匐风轮菜、草玉梅(Anemone rivularis)、香青 (Anaphalis virens)、川 续 断(Dipsac us asp e roides)、星毛 繁缕等。在 4个1 m × 1 m 的小样方中共调查到 23种 植物，植株个体总数为 281，从各项指数来看，该配 置模式物种多样性表现较好。 4.2.7. 旱冬瓜、麻栎、石楠配置模式生物多样性状况 旱冬瓜、麻栎、石楠配置模式下几乎不见有灌木 生长。草本植物平均高 20 cm，最高 60 cm，盖度 90%， 种类以野古草、青蒿、香青等较多，其重要值分别为 15.78%、13.58%和11.63%。其余草本植物的重要值 均在 10%以下，如毛轴蕨菜、猪殃殃、川继断、黄毛 草莓(Fragaria nilgerrensis)等。在 4个1 m × 1 m的小 样方中共调查到18 种植物，植株个体总数为 239，从 各项指数来看，该配置模式物种数较少，而个体数较 多，且一些种的优势度较高，在局部地段可能对造林 树种产生影响。 4.2.8. 藏柏、旱冬瓜配置模式生物多样性状况 藏柏、旱冬瓜配置模式下灌木植物仅有马桑 1种， 高1.5 m。草本植物平均高20 cm，盖 度 约50%~60%， 植物种类以白茅、野古草等较常见，重要值分别为 17.91%和11 .81%，其余还有星毛繁缕、井栏边、紫茎 泽兰、草玉梅、糯米团、小叶三点金(Desmodium microphyllum)等。在 4个1 m × 1 m的小样方中共调 查到和 4种植物，植株个体总数为 122，从各项指数 来看，该配置模式物种多样性表现较差，植被恢复效 果较差。 5. 结论与讨论 针对水采水运后形成的个旧锡矿山损毁林地植 被恢复较为困难的特点，提出了不同树种配置的人工 植被恢复模式，包括藏柏、火棘配置模式，加勒比松、 头状四照花、藏柏配置模式，旱冬瓜、十大功劳配置 模式，藏柏、清香木配置模式，藏柏、银荆配置模式， 藏柏、北美红杉配置模式，旱冬瓜、麻栎、石楠配置 模式，以及藏柏、旱冬瓜配置模式。通过设置样地对 不同配置模式中的树种成活率，生长状况开展了调 查，各种配置模式林木生长状况存在一定的差异，总 体上以藏柏生长最快。从生物多样性来看，藏柏、清 香木配置模式及藏柏、北美红杉配置模式物种多样性 最好，物种多样性指数及均匀度指数均较高，反映出 植被恢复效果较明显，影响群落多样性的主要原因是 立地条件，此外，植被处于恢复初期，群落尚处于不 稳定的过程，有待进一步研究。 参考文献 (References) [1] 贺胜娜, 罗显辉, 尚卫. 个旧矿山环境地质问题及治理建议 [J]. 云南环境科学, 2006, 25(增刊): 94-96.  锡矿山损毁林地人工植被恢复模式及生物多样性分析 Copyright © 2013 Hanspub 20 [2] 张德刚, 刘艳红, 张虹等. 个旧矿区土镶重全属污漆研究进 展[J]. 金属矿山, 2009, 11(增刊): 807-810. 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