本文發表于《中國水土保持科學》2025年第23卷第1期“生態修復與生態安全”欄目。

01/目的與方法

為了解鐵尾礦在生態修復過程中植被配置對土壤物理性質改良效果，選取河北張宣礦區鐵尾礦中14個樣地進行植被調查和土壤取樣，對土壤密度、孔隙度、持水量、入滲速率指標進行分析，采用熵權-TOPSIS法對不同植被類型下土壤物理改良效果評價。

02/研究區概況

研究區位于河北省張家口市宣化區東部、赤城縣西部，地理坐標為E 115o25′ ~ 116o26′ 、N 40o32′ ~ 41o25′ ，地貌以山地為主，海拔在1100 ~ 2100 m之間，屬于溫帶半干旱大陸性季風氣候，年平均氣溫6.5℃，無霜期145 d，晝夜溫差較大，年平均降雨量約為450 mm，降雨集中在7—8月份。研究區有褐土、棕壤土2種土壤類型。區域內天然喬木有側柏（Platycladus orientalis）、油松（Pinus tabuliformis）等，灌木和草本主要以旱中生、旱生的多年生植物為主，灌木有胡枝子（Lespedeza bicolor）、荊條（Vitex negundo）等，草本植物有草木犀（Melilotus suaveolens）、野艾蒿（Artemisia lavandulaefolia）等，區域內植被覆蓋率達65.6％。

03/討論與結論

討論

植物種類及其生長發育能夠影響植物周邊的土壤結構，本研究結果表明對鐵尾礦采取覆土整地等措施后，植被恢復能夠改良土壤物理性質，不同植被類型對土壤物理性質影響存在差異。土壤密度反映土壤緊密程度，影響孔隙狀況，本結果表明不同植被類型的土壤密度變化規律與總孔隙度、毛管孔隙度變化相反，土壤密度越小，土壤疏松多孔，孔隙度大，這與譚學進等研究結果一致。相關研究中植被恢復能夠改良土壤，增強土壤入滲能力，而本研究入滲特征顯示未治理的裸露尾礦的初滲、穩滲速率均最高，原因可能是未治理裸露尾礦結構松散，黏粒含量少，團聚作用差，土體中的較大空隙只作為水分流通通道，蓄水能力差。在相關性分析中，初滲速率、穩滲速率和毛管持水量顯著負相關，原因可能是毛管持水量阻滯了水分的下滲，一定程度上減少入滲速率。

植物選擇與配置模式是植被恢復的關鍵。從評價結果看，客土整地植苗措施中的紫穗槐+胡枝子、沙棘+胡枝子灌木混交林和客土自然恢復中的蘆葦+野艾蒿在降低土壤密度，提高土壤孔隙度、持水量方面表現較好，而油松+洋白蠟、油松+元寶楓、油松的喬木模式的平均土壤密度達到1.50 g/cm3，表明在植被恢復初期，喬木配置模式對土壤密度改良弱于灌草模式。這可能與植物根系有關，植物根系生長與穿插作用可以降低土壤密度，提高土壤孔隙度，由于灌木樹種的郁閉時間較早而且根系較發達，有效根較多，孔隙度提高，另外土壤密度小，細孔隙多，細小毛管力和土粒吸附作用強，更加利于土壤水分儲存，可以更好發揮水源涵養功能。目前喬木樹種處于幼林齡期，但隨著植被恢復年限的增加，喬木側根逐漸生長發育，喬木對土壤改良作用會更顯著。豆科（Leguminosae）、菊科（Compositae）、禾本科（Gramineae）植物是礦山植被恢復的先鋒物種，為充分發揮鐵尾礦植被恢復效果，還需要配合工程措施，建議通過客土覆蓋，對平臺和邊坡進行局部點式整地，在種植點挖魚鱗坑，選擇喬木苗木及耐寒耐旱、成活率高的灌草進行種植，喬木栽植油松，灌木栽植紫穗槐、胡枝子、沙棘混交樹種并選擇野艾蒿等草本植物。

本研究在選擇樣地時部分立地因子如客土類型、覆土厚度及整地方式等均一致。坡向以陽坡為主，而不同坡向的水熱條件存在差異，因此本結果更適用于陽坡。礦區植被恢復是一個長期的過程，其對土壤改良具有時間上的連續性，隨著復墾年限的增加，植物通過生長逐漸改變土壤質量，反過來又會影響植物的生長發育。此外，植物根系在土壤的形成與改良過程中也發揮重要作用，因此對于鐵尾礦植被恢復還需要加強恢復年限及植物根系的研究。

結論

1）張宣礦區鐵尾礦在覆土整地基礎上進行植被恢復，各植被類型下土壤密度、土壤孔隙度、土壤持水量及入滲能力均有效改良，但不同植被類型下土壤物理性質存在差異。

2）經熵權-TOPSIS綜合評價，在植被恢復初期，紫穗槐+胡枝子灌木混交林對土壤物理性質改良最佳，總體表現為灌木混交林 > 喬灌混交林 > 灌木純林 > 自然恢復草本 > 喬木混交林 ≈ 喬木純林。

3）在該礦區鐵尾礦植被恢復中建議采取客土覆蓋、局部整地等措施，喬木栽植油松，灌木栽植紫穗槐、胡枝子、沙棘混交樹種并選擇野艾蒿等草本植物。

引用本文

魏廣闊, 閆升, 趙廷寧, 楊建英, 賈志剛, 李瑞鵬. 不同植被類型對河北張宣礦區鐵尾礦土壤物理性質影響及評價[J]. 中國水土保持科學, 2025, 23(1): 159-167. DOI: 10.16843/j.sswc.2022177.

WEI Guangkuo, YAN Sheng, ZHAO Tingning, YANG Jianying, JIA Zhigang, LI Ruipeng. Effect and evaluation of different vegetation types on soil physical properties of iron tailings in Zhangxuan mining area, Hebei province[J]. Science of Soil and Water Conservation, 2025, 23(1): 159-167. DOI: 10.16843/j.sswc.2022177.

項目名稱

張宣鐵礦區干排尾礦庫壩植被恢復技術研究（2021HXFWSBXY007）；國家林業局林業科技成果推廣計劃“張家口市剪子嶺林場廢棄礦山生態修復綜合技術”([2017]01)

《中國水土保持科學》是由中國科學技術協會主管，中國水土保持學會主辦的綜合性學術期刊。2003年創刊，雙月刊，公開發行，2004年成為中國科技核心期刊，2011年入選中國科學引文數據庫（CSCD），2015年入編北京大學《中文核心期刊要目總覽》，2020年入選Scopus數據庫。

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