王友生，吳鵬飛，侯曉龍，岳輝，彭紹云，馬祥慶*

1. 福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福建 福州 350002；2. 福建省龍巖市林業(yè)科學(xué)研究所，福建 龍巖 364000；3. 福建省長汀縣水土保持事業(yè)局，福建 長汀 366300；4. 福建省長汀縣水土保持站，福建 長汀 366300

稀土礦廢棄地不同植被恢復(fù)模式對土壤肥力的影響

王友生1,2，吳鵬飛1，侯曉龍1，岳輝3，彭紹云4，馬祥慶1*

1. 福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福建 福州 350002；2. 福建省龍巖市林業(yè)科學(xué)研究所，福建 龍巖 364000；3. 福建省長汀縣水土保持事業(yè)局，福建 長汀 366300；4. 福建省長汀縣水土保持站，福建 長汀 366300

以2007年在長汀稀土廢棄地建立的不同植被恢復(fù)模式為研究對象，于2012年通過對不同模式下土壤的理化性質(zhì)分析，篩選出南方離子型稀土礦開采廢棄地最佳植被恢復(fù)模式。植被恢復(fù)模式主要采用適應(yīng)能力強(qiáng)的鄉(xiāng)土植物（寬葉雀稗Paspalum wettsteinii、胡枝子Lespedeza bicolor、木荷Schima superba、楓香Liquidambar formosana、火力楠Michelia macclurei、山杜英Elaeocarpus sylvestris、油茶Camellia oleifera），按草-灌-喬方式不同配置模式進(jìn)行植被恢復(fù)。2012年在長汀稀土廢棄地的堆積池和取土場兩個(gè)功能區(qū)每個(gè)試驗(yàn)地上，布設(shè)10個(gè)10 m×10 m樣方，分析土壤理化性質(zhì)，同時(shí)在每塊試驗(yàn)地上使用10 cm×10 cm×10 cm白鐵盒采集5個(gè)樣品，用于分析土壤水穩(wěn)定團(tuán)聚體。采用隸屬函數(shù)綜合評判法對各種植被恢復(fù)模式進(jìn)行土壤肥力評價(jià)。研究結(jié)果表明：取土場與廢棄堆中不同植被恢復(fù)模式土壤理化性質(zhì)存在顯著差異，取土場植被恢復(fù)后土壤pH值、容重降低，其余指標(biāo)則表現(xiàn)出不同程度提高；廢棄堆植被恢復(fù)后土壤理化性質(zhì)變化與取土場略有不同，表現(xiàn)為土壤容重、水解性氮比對照地下降，其余指標(biāo)有所提高。不同植被恢復(fù)模式的土壤肥力存在顯著差異，“寬葉雀稗+胡枝子+木荷+楓香+山杜英”模式的肥力指數(shù)達(dá)0.544，是長汀稀土礦取土場較好的植被恢復(fù)模式，對土壤肥力的改良效果較好；“寬葉雀稗+胡枝子+木荷+楓香+巨桉”恢復(fù)模式的肥力指數(shù)達(dá)0.472，對廢棄堆的土壤肥力改良效果較好。

稀土礦；廢棄地；土壤理化性質(zhì)；土壤肥力；植被恢復(fù)模式

WANG Yousheng, WU Pengfei, HOU Xiaolong, YUE Hui, PENG Shaoyun, MA Xiangqing. Effect of Different Revegetation Model on Soil Properties in Abandon Mine Area of Rare Earth [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(11): 1831-1836.

隨著稀土應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，國內(nèi)外對稀土的需求不斷增加，導(dǎo)致國內(nèi)對稀土的開采強(qiáng)度不斷增加。福建長汀作為南方離子型稀土的重要礦區(qū)，分布著大量稀土資源。由于長期來稀土開發(fā)中存在無序開采、工藝落后等特點(diǎn)，粘土經(jīng)過挖取、搬運(yùn)、浸提、水蝕后，土壤結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，遇到強(qiáng)降水，大量洪水沖向農(nóng)田與河流，極易造成嚴(yán)重的水土流失和地質(zhì)災(zāi)害（郭曉嵐等，2011）。同時(shí)，稀土開采還造成重金屬污染與土壤酸化，在地球化學(xué)循環(huán)遷移作用下，對稀土廢礦區(qū)土壤及其植被造成危害，加劇了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的惡化（王友生等，2014）。這些稀土長期開采形成的廢棄地生態(tài)環(huán)境不利于植被恢復(fù)，因此，如何恢復(fù)稀土開采廢棄地植被成為當(dāng)前環(huán)境科學(xué)界亟需解決的重大課題。

礦山廢棄地治理措施主要有工程措施與植物措施，工程措施在一定范圍內(nèi)可以解決地質(zhì)災(zāi)害問題，但存在成本高、治理過程易產(chǎn)生二次污染等不足。礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)的主要目標(biāo)是防治水土流失與恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)功能（譚永紅等，2007），顯然采用工程措施來治理礦山廢棄地?zé)o法達(dá)到生態(tài)恢復(fù)的效果。而植物措施恰好彌補(bǔ)工程措施的缺點(diǎn)，其投資較小，能改善生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于礦山環(huán)境治理（許煉烽等，1999）。

土壤理化性質(zhì)與植被類型關(guān)系密切（胡嬋娟等，2012），且其演變規(guī)律因植被的演替方向而異（王韻，2007）。研究表明，不同植被恢復(fù)模式對礦區(qū)廢棄地土壤肥力的改良效果存在顯著差異，主要表現(xiàn)為：闊葉混交林>針闊混交林>闊葉純林（王麗等，2010），而不同闊葉純林對土壤理化性質(zhì)也產(chǎn)生顯著影響（康冰等，2010）。因此，采取何種植被恢復(fù)模式更有利于土壤改良成為稀土礦廢棄地植被恢復(fù)的核心問題。

為了篩選適合稀土開采廢棄地應(yīng)用的植被恢復(fù)模式，課題組于 2007年就開始了不同植被恢復(fù)模式的稀土開采廢棄地治理試驗(yàn)，對設(shè)計(jì)的稀土開采廢棄地不同植被恢復(fù)模式的生態(tài)效果進(jìn)行監(jiān)測。通過5年來的試驗(yàn)，稀土礦廢棄地治理取得了較好效果，但目前對治理5年后不同植被恢復(fù)模式對土壤肥力的改良效果還不清楚。鑒于此，本文以長汀離子型稀土礦廢棄地為研究對象，開展稀土礦廢棄地不同植被配置模式試驗(yàn)，比較不同植被恢復(fù)模式對稀土礦廢棄地土壤理化性質(zhì)的影響，在此基礎(chǔ)上，對不同植被恢復(fù)模式的土壤肥力改良效果進(jìn)行綜合評價(jià)，為篩選南方稀土礦廢棄地植被恢復(fù)模式提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省長汀縣河田鎮(zhèn)，是福建省稀土資源儲量最多和稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展最早的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，稀土蘊(yùn)藏量達(dá)1.32×105t，已探明的河田鎮(zhèn)南塘礦區(qū)和馬坑垅礦區(qū)稀土儲量為 1.88×104t，占全省稀土探明儲量的60%。長汀縣年平均氣溫17.5～18.8 ℃，極端最高氣溫 38.9 ℃，極端最低氣溫-4.9 ℃，年平均降水量1737.1 mm，年日照時(shí)數(shù)1924.6 h，無霜期平均 260 d，土壤為粗晶花崗巖發(fā)育成熟的砂壤土，極易造成水土流失。

長汀縣采用堆浸工藝生產(chǎn)稀土形成的稀土開采廢棄地有兩種類型：取土場與廢棄堆浸地。取土場是指表層土壤被挖取后剩余的裸地；廢棄堆浸地是指從取土場挖取的含稀土土壤運(yùn)送到簡易池子后，用 2%硫酸銨反復(fù)淋洗，之后再用清水反復(fù)淋洗提取稀土，最后被遺棄的土壤，廢棄堆浸池面積一般為500 m2。

2 研究方法

2.1植被恢復(fù)模式設(shè)計(jì)

2007年3月，在對長汀河田鎮(zhèn)稀土開采廢棄地大量踏查的基礎(chǔ)上，根據(jù)稀土開采廢棄地土壤的特點(diǎn)、當(dāng)?shù)氐臍夂蚝蜆浞N特性，選擇長汀河田鎮(zhèn)適應(yīng)能力強(qiáng)的鄉(xiāng)土喬灌草植物（寬葉雀稗 Paspalum wettsteinii、胡枝子Lespedeza bicolor、木荷Schima superba、楓香 Liquidambar formosana、火力楠Michelia macclurei、山杜英Elaeocarpus sylvestris、油茶Camellia oleifera），按草灌喬方式來配置不同的植被恢復(fù)模式（見表1）。每種植物恢復(fù)模式面積500 m2（20 m×25 m），重復(fù)3次，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。

表1 不同植被恢復(fù)模式和生長情況Table 1 Growth of different revegetaion model

2.2土壤取樣方法

2012年8月，根據(jù)長汀稀土開采的實(shí)際情況，在長汀稀土廢棄地的簡易堆積池、取土場2個(gè)功能區(qū)不同植被恢復(fù)模式樣地及對照地上，每個(gè)實(shí)驗(yàn)地各布設(shè)10個(gè)10 m×10 m樣方，每個(gè)樣方按梅花型用環(huán)刀法采集0～20 cm的土樣5個(gè)，11個(gè)實(shí)驗(yàn)地共設(shè)110個(gè)樣方，共取土壤樣品550個(gè)，分析土壤水分物理性質(zhì)。同時(shí)在每一樣方內(nèi)按梅花型挖取5個(gè)土壤剖面，分別在每個(gè)土壤剖面采集0～20 cm的樣品1 kg，同一樣方的土樣按四分法混合均勻后取1 kg帶回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)風(fēng)干研磨后過2 mm尼龍篩，用于土壤化學(xué)性質(zhì)測定，每個(gè)樣品重復(fù)3次。在每塊試驗(yàn)地上使用10 cm×10 cm×10 cm白鐵盒按梅花型采集0～20 cm的土樣5個(gè)，共取土壤樣品55個(gè)，用于土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成分析。

2.3土壤分析方法

土壤水分-物理性質(zhì)采用環(huán)刀法，土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成采用濕篩法，土壤全氮采用半微量凱氏法，水解性氮采用堿解-擴(kuò)散法，土壤全碳采用碳氮分析儀測定，土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-外加熱法，全磷采用堿熔-鉬銻抗比色，有效磷采用氟化銨-鹽酸浸提法，全鉀采用堿熔-火焰光度法，速效鉀采用乙酸銨-浸提火焰光度法，pH值采用電位法。

2.4土壤肥力評價(jià)方法

土壤理化指標(biāo)繁多，各指標(biāo)之間存在信息重疊，而單一指標(biāo)在反應(yīng)土壤肥力上存在較大片面性，土壤肥力指數(shù)（Soil Fertility Index，SFI）能客觀、全面地解釋不同植被恢復(fù)模式土壤肥力的差異，因此本文將土壤各評價(jià)指標(biāo)經(jīng)規(guī)范化后進(jìn)行主成分分析，然后根據(jù)主成分因子負(fù)荷量值的正負(fù)性確定各土壤屬性隸屬函數(shù)分布的升降性，以及因子負(fù)荷量的大小確定各土壤屬性在土壤質(zhì)量中的權(quán)重（呂春花等，2009）。升、降型分布函數(shù)的計(jì)算公式分別為：

各土壤質(zhì)量屬性權(quán)重計(jì)算公式為：

土壤質(zhì)量指數(shù)計(jì)算公式為：

上述各公式中Q（xi）代表土壤質(zhì)量隸屬度值，式中xij代表各土壤屬性值，i代表植被恢復(fù)模式，j代表土壤理化指標(biāo)，xmin和ximax分表代表第i項(xiàng)屬性的最小值和最大值，Wi代表土壤質(zhì)量屬性的權(quán)重，Ci代表第 i各土壤質(zhì)量屬性的公因子方差，n代表評價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)，m代表所選主成分的個(gè)數(shù)，kj代表第j個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率。

2.5數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)使用SPSS 13.0軟件分析，多重比較采用LSD法。

3 結(jié)果與分析

3.1不同植物恢復(fù)模式對稀土開采廢棄地物理性質(zhì)的影響

3.1.1 土壤水分物理性質(zhì)

與對照相比，植被恢復(fù)5年后取土場土壤容重顯著下降，說明植被措施改善了稀土礦取土場土壤通透性與保蓄性，緩解土壤板結(jié)，提高土壤保水保肥能力。土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水量、最小持水量（表2）也反映了植被恢復(fù)對取土場土壤水文物理性狀的改善作用。表3可知，在廢棄堆浸池不同植被恢復(fù)下土壤水分物理性質(zhì)也得到與取土場相似的改良效果。LSD多重比較結(jié)果顯示，不同植被模式間土壤水分物理性質(zhì)存在顯著差異，其中模式 B、H分別是取土場、廢棄堆浸池土壤物理性質(zhì)（水分）恢復(fù)效果較好植物配置模式。從配置模式植物物種結(jié)構(gòu)可知，模式間的差異是由于喬木樹種的不同造成的，山杜英、巨桉分別是取土場與廢棄堆浸池植被恢復(fù)較適宜的喬木樹種。

表2 取土場不同植被恢復(fù)模式土壤物理性質(zhì)的比較Table 2 Soil physical property of different revegetation model on rented earth pits

表3 廢棄堆浸池不同植被恢復(fù)模式土壤物理性質(zhì)的比較Table 3 Soil physical property of different revegetation model on waste ponds of heap-leaching mine area

3.1.2 土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成

>0.25 mm水穩(wěn)定團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)是比較土壤水穩(wěn)定性的主要依據(jù)，由此判斷可得取土場不同植被模式土壤水穩(wěn)定性大小順序?yàn)槟Ｊ紺>模式B>模式A>模式D>模式E，但LSD多重比較結(jié)果表明模式B、C之間差異不顯著，由此可推，模式B、C對取土場土壤物理性質(zhì)的改良效果接近；廢棄堆浸池不同植被恢復(fù)模式土壤水穩(wěn)定大小順序?yàn)椋耗Ｊ紿>模式G>模式F>模式I。

3.2不同植物恢復(fù)模式對稀土開采廢棄地化學(xué)性質(zhì)的影響

3.2.1 不同植被恢復(fù)模式土壤氮含量的變化

取土場植被恢復(fù)后，不同模式間土壤氮含量均得到顯著提高，模式B恢復(fù)后的土壤全氮含量最高，是對照的1.54倍；模式E的水解性氮含量最高，是對照的3.07倍。在廢棄堆浸池不同植被模式恢復(fù)后土壤全氮比對照裸地有較大幅度的提高，全氮含量最高在模式I中，為對照的2.91倍，這與取土場植被恢復(fù)后土壤養(yǎng)分變化規(guī)律相似，但水解性氮含量在各模式中均比對照有所下降。

3.2.2 不同植被恢復(fù)模式土壤磷含量的變化

取土場植被恢復(fù)后，不同模式間土壤磷含量均得到顯著提高，其中模式A恢復(fù)后的土壤有效磷含量最高，是對照的11.21倍；模式B恢復(fù)后的全磷含量最高，是對照的1.28倍。與取土場相似，廢棄堆浸池不同植被模式恢復(fù)后土壤全磷、有效磷均比對照裸地有較大幅度的提高，模式I有效磷含量最高，為對照的3.33倍；模式H全磷含量最高，為對照的1.54倍。

3.2.3 不同植被恢復(fù)模式土壤鉀含量的變化

取土場、廢棄堆浸池植被恢復(fù)后，不同模式間土壤鉀含量得到顯著提高，取土場模式A恢復(fù)后的土壤全鉀含量最高，是對照的11.21倍；模式D恢復(fù)后的土壤速效鉀含量最高，是對照的2.50倍。廢棄堆浸池全鉀、速效鉀含量最高在模式G中，分別為對照的4.92、2.26倍。

3.2.4 不同植被恢復(fù)模式土壤有機(jī)質(zhì)

從表4～5可以看出，植被恢復(fù)后稀土礦廢棄地土壤有機(jī)質(zhì)得到顯著提高，多重比較結(jié)果表明草-灌-喬不同配置模式對稀土礦廢棄地土壤有機(jī)質(zhì)的輸入的效應(yīng)也存在顯著差異。植被恢復(fù)后取土場不同模式對土壤有機(jī)質(zhì)的積累效果大小表現(xiàn)為：模式B>模式D>模式C>模式E>模式A，而廢棄堆浸池不同恢復(fù)模式間有機(jī)質(zhì)含量大小表現(xiàn)為：模式 F>模式I>模式G>模式H。若以有機(jī)質(zhì)作為評判依據(jù)，取土場不同植被恢復(fù)模式中模式B值得參考，而廢棄堆浸池中模式F表現(xiàn)較佳。

表4 取土場不同植被恢復(fù)模式土壤化學(xué)性質(zhì)Table 4 Soil chemical property of different revegetation model on rented earth pits

表5 廢棄堆浸池不同植被恢復(fù)模式土壤化學(xué)性質(zhì)Table 5 Soil chemical property of different revegetation model on waste ponds of heap-leaching mine area

3.2.5 不同植被恢復(fù)模式土壤pH值

不同植被恢復(fù)模式后，取土場土壤pH值得到不同程度降低，不同模式間差異顯著，模式A、B、C、D、E的pH值分別比對照下降了15.86%、16.62%、11.10%、5.67%、18.48%，其中模式D下降最少，對土壤的酸化作用最小。廢棄堆浸池土壤在植被恢復(fù)后pH值確有所提升，不同模式間差異達(dá)顯著水平，模式G比對照提高了19.49%，對酸化的廢棄堆浸池的土壤改良效果較佳。就pH值而言，模式D、H分別為取土場、廢棄堆浸池的較好植物恢復(fù)模式。

3.3土壤肥力綜合評價(jià)

土壤理化性質(zhì)各指標(biāo)權(quán)重系值分配較均勻（表6），說明采用綜合評價(jià)法是比較稀土礦廢棄地植被恢復(fù)后土壤肥力的有效途徑，表7表明，取土場不同植被恢復(fù)模式土壤肥力指數(shù)大小順序表現(xiàn)為：模式B>模式A>模式C>模式E>模式D，廢棄堆浸池不同植被恢復(fù)模式土壤肥力指數(shù)大小順序表現(xiàn)為：模式H>模式G>模式I>模式F。

表6 土壤肥力評價(jià)指標(biāo)權(quán)重值Table 6 Weight of indicators for assessment of soil fertility

表7 不同植被恢復(fù)模式土壤肥力指數(shù)Table 7 SFI Index of different revegetation model

4 討論與結(jié)論

大量研究表明：礦區(qū)廢棄地植被恢復(fù)后土壤可得到一定的改良（王昭艷等，2011；趙陟峰等，2009；衛(wèi)智軍等，2003）。本研究發(fā)現(xiàn)：長汀稀土礦廢棄地植被恢復(fù)后土壤物理性質(zhì)得到顯著改善，土壤養(yǎng)分明顯提高，但不同植被恢復(fù)模式在取土場與廢棄堆浸池中均存在一定差異，這可能是由于不同植物配置模式中植物種類不同引起的（孟凡超等，2011），王巖等（2012）115-116的研究也發(fā)現(xiàn)類似規(guī)律。極強(qiáng)度紅壤侵蝕區(qū)稀土開采后，在土壤結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，水土流失加劇，養(yǎng)分極度貧乏，重金屬污染以及土壤酸化的環(huán)境下，植被恢復(fù)后土表溫度得到有效降低，土壤濕度得到提高，重金屬污染得到一定修復(fù)，土壤酸化得到緩解，從而大大改善植被生長環(huán)境，促進(jìn)林內(nèi)各種植物生長，提高林內(nèi)凋落物量及其分解速度，土壤養(yǎng)分得到歸還，最終土壤肥力得到提高。

植被恢復(fù)后土壤微環(huán)境得到改善（Li et al，2014），土壤真菌數(shù)量增加（王會利等，2009），其活性增強(qiáng)導(dǎo)致土壤pH值下降，本研究表明：長汀稀土礦取土場不同植被恢復(fù)模式下土壤pH值表現(xiàn)出不同程度地降低，其原因除了微生物的影響之外，還可能因?yàn)槿⊥翀霰粍冸x表土后，土壤更加貧瘠，植被恢復(fù)時(shí)需施用一定量的氮肥，此過程中氮肥施用造成酸沉降，進(jìn)而表現(xiàn)出土壤酸化的結(jié)果（林巖等，2007）。然而，植被恢復(fù)后廢棄堆浸池中pH值卻不同程度地提高，一方面可能是由于堆浸池中的土壤經(jīng)硫酸銨淋洗過后造成大量浸提劑（硫酸銨）的殘留，植被恢復(fù)時(shí)施用的肥料中不含氮肥，不造成酸沉降；另一方面可能是由于土壤經(jīng)過酸性浸提劑浸泡后pH值較低，酸性較強(qiáng)環(huán)境下植物為適應(yīng)環(huán)境，其根系分泌出大量的有機(jī)酸、生物酶等物質(zhì)，對土壤的酸化有一定的改善作用（王平等，2007）151-152，土壤pH值有所上升。可見，稀土礦廢棄地植被恢復(fù)對土壤pH值的影響因廢棄地類型而異。張超等（2010）在黃土丘陵區(qū)刺槐林植被恢復(fù)過程中發(fā)現(xiàn)，植被恢復(fù)后 10年內(nèi)，土壤pH值呈上升趨勢，10～15年呈下降趨勢，20～40年又呈上升趨勢。本研究發(fā)現(xiàn)植被恢復(fù)對土壤pH值的影響存在時(shí)空差異，因此今后長汀稀土礦植被治理中需注意土壤酸化問題。

通常認(rèn)為土壤良性結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為：總孔隙度40%～50%，非毛管孔隙度大于10%，而非毛管孔隙度與毛管孔隙度比值為0.25～0.5（王巖等，2012）115。土壤結(jié)構(gòu)達(dá)到天然闊葉林的良性標(biāo)準(zhǔn)是植被恢復(fù)的目標(biāo)之一，蔣芳市等（2011）293利用喬-灌混交模式對長汀紅壤侵蝕區(qū)進(jìn)行植被恢復(fù) 24年后，土壤總孔隙度在 50%～60%，非毛管孔隙度與毛管孔隙度比值約為 0.5，土壤結(jié)構(gòu)趨于良性標(biāo)準(zhǔn)。本文對長汀稀土礦兩類廢棄地采用植被治理后，除模式D外，其它模式土壤總孔隙度均在40%～50%，除模式A、D外，其它模式恢復(fù)后土壤非毛管孔隙度與毛管孔隙度比值皆在0.25～0.4之間，大部分試驗(yàn)地土壤結(jié)構(gòu)達(dá)良性標(biāo)準(zhǔn)，但有些模式治理后土壤結(jié)構(gòu)仍有待進(jìn)一步改良。造成以上差異的原因一方面可能是長汀稀土礦廢棄地植被恢復(fù)年限較短（5年）；另一方面可能是長汀稀土礦區(qū)土壤為粗晶花崗巖母質(zhì)發(fā)育而成的砂壤土（蔣芳市等，2011）291，其砂礫含量較高，毛管空隙度大，非毛管孔隙度與毛管孔隙度比值偏低，總空隙度較大，而稀土開采往往在極強(qiáng)度水土流失區(qū)進(jìn)行，采礦后土壤隨著粘土的大量流失，土壤砂礫含量繼續(xù)增加，土壤孔隙度不良狀況加劇，原本養(yǎng)分貧乏土壤更加貧瘠，植被恢復(fù)難度加大，需要采用合理的植物配置模式才能使土壤結(jié)構(gòu)恢復(fù)至良性標(biāo)準(zhǔn)。除土壤孔隙外，土壤容重也是土壤結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)。前人研究結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)良好的土壤容重在 1.25～1.35 g·cm-3之間（王麗等，2010），土壤容重大于1.4 g·cm-3時(shí)，植物根系伸展將受到土壤機(jī)械阻力的影響（魏婉，2010）。長汀稀土礦廢棄地不同植被恢復(fù)后，土壤容重介于 1.33～1.53 g·cm-3之間，其中模式 A、B恢復(fù)后取土場土壤的容重達(dá)到良性標(biāo)準(zhǔn)，模式 H恢復(fù)后廢棄堆浸池的土壤容重為1.36 g·cm-3，接近良性結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，其它恢復(fù)模式恢復(fù)后的土壤容重仍然偏大。

綜上所得，長汀稀土礦廢棄地植被恢復(fù)后土壤肥力得到明顯提高，不同植被恢復(fù)模式之間存在顯著差異，其中“寬葉雀稗+胡枝子+木荷+楓香+山杜英”是長汀稀土礦取土場較好的植被恢復(fù)模式；“寬葉雀稗+胡枝子+木荷+楓香+巨桉”模式對廢棄堆浸池土壤肥力改良效果較好。

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Effect of Different Revegetation Model on Soil Properties in Abandon Mine Area of Rare Earth

WANG Yousheng1,2, WU Pengfei1, HOU Xiaolong1, YUE Hui3, PENG Shaoyun4, MA Xiangqing1
1. Forest College, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; 2. Longyan Forestry Science Institute of Fujian Province, Longyan 364000, China; 3. Soil and Water Conservation Bureau of Changting County, Changting 366300, China; 4. Soil and Water Conservation Experimental Station of Changting County, Changting 366300, China

To screen the best vegetation restoration model in ionic-rare-earth ore mining abandoned land, In this study, we took different vegetation restoration modes that were established in the abandoned land of rare earth ore in 2007 as research object. The optimal vegetation restoration mode for ion-type abandoned land of rare earth ore in Southern China was identified based on the analysis of physical and chemical properties of soil that was conducted in 2012. The vegetation restoration mode mainly consists of high-adaptive local species, such as Paspalum wettsteinii, Lespedeza bicolor, Schima superba, Liquidambar formosana, Michelia macclurei, Elaeocarpus sylvestris, Camellia oleifera, and the planting pattern followed grass-shrub-arbor style. Ten 10 m×10 m plots each trial site were arranged in waste ponds of heap-leaching mine area and rented earth pits of abandoned land of rare earth ore in Changting in 2012 and the physical and chemical properties of soil was analyzed. In the mean time, five soil profiles were dug using 10 cm×10 cm×10 cm white tin in each trial site for composition analysis of soil water stable aggregates. Furthermore, we also used membership function method to evaluate soil fertility in various vegetation restoration modes. The results showed that the physical and chemical properties of soil significant varied between different vegetation restoration modes in waste ponds of heap-leaching mine area and rented earth pits. After vegetation restoration, the pH value, bulk density decreased and other indexes increased to some extent in rented earth pits. The soil bulk density and hydrolytic nitrogen decreased in waste ponds of heap-leaching mine area which is different from rented earth pits; however, other indexes increased in waste ponds of heap-leaching mine area . In addition, our findings indicated that there were significant differences in soil fertility of different vegetation restoration modes. The fertility index of the Paspalum wettsteinii+Lespedeza+Schima superba+Liquidambar+Elaeocarpus sylvestris mode reached 0.544, showing a good effect in soil improvement and a suitable mode for vegetation restoration in rented earth pits of rare earth ore in Changting; the fertility index of the Paspalum wettsteinii+Lespedeza+Schima superba+Liquidambar+Eucalyptus grandis mode was 0.472 which has the best effect on soil improvement and represented the best vegetation restoration mode in waste ponds of heap-leaching mine area of rare earth ore in Changting.

rare earth mine; abandon mine; soil physical-chemical properties; soil fertility; revegetation model

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.11.012

S157.5；X171.1

A

1674-5906（2015）11-1831-06

國家林業(yè)局林業(yè)公益性行業(yè)科研項(xiàng)目（201304303）；國家公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201111020–2）；福建省產(chǎn)學(xué)合作科技重大項(xiàng)目（2013N5002）；福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院青年基金項(xiàng)目（6112C039J）

王友生（1981年生），男，營林工程師，博士研究生，從事退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建研究。E-mail: leo.wonwys@163.com *通信作者：馬祥慶，教授，博士，從事生態(tài)恢復(fù)方面的研究。E-mail: lxymxq@126.com

2015-08-12

引用格式：王友生, 吳鵬飛, 侯曉龍, 岳輝, 彭紹云, 馬祥慶. 稀土礦廢棄地不同植被恢復(fù)模式對土壤肥力的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2015, 24(11): 1831-1836.