摘要：以天然氣地下管道工程竣工后的砒砂巖及沙地為研究對(duì)象，探討經(jīng) 4 年封育及人工種草恢復(fù)后的土壤修復(fù)效果及 植物多樣性特征。結(jié)果表明：(1)砒砂巖及沙地土地類(lèi)型上共有 29 個(gè)植物種，以多年生草本植物為主。封育恢復(fù) 4 年后，砒砂 巖及沙地的植物群落均處于進(jìn)展演替的初級(jí)階段。相比人工種草恢復(fù)，封育恢復(fù)可更好地增加沙地植物豐富度及多樣性。 (2)砒砂巖土壤全氮及有機(jī)碳含量?jī)H在封育恢復(fù)后高于天然草地，而沙地經(jīng)封育及人工種草恢復(fù)方式后，土壤全氮及有機(jī)碳含 量均高于天然草地。封育及人工種草恢復(fù)方式有助于改善管道工程跡地土壤養(yǎng)分狀況及提升植物多樣性。

　　關(guān)鍵詞：管道工程;植物多樣性;土地類(lèi)型;恢復(fù)方式;土壤修復(fù)

　　0 引 言 天然氣管道施工將改變地表形態(tài)、增加水土流 失風(fēng)險(xiǎn)、降低植物及生物多樣性等[1，2] 。對(duì)砒砂巖地 區(qū)及毛烏素沙地的生態(tài)環(huán)境保護(hù)及恢復(fù)是減少泥沙 入黃及弱化區(qū)域風(fēng)沙活動(dòng)的關(guān)鍵[3] ，而明確管道工 程跡地植被恢復(fù)效果并探討不同恢復(fù)方式對(duì)恢復(fù)效 果的影響可為保護(hù)上述地區(qū)生態(tài)環(huán)境奠定基礎(chǔ)并提 供依據(jù)，對(duì)于掌握地區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)狀況頗具指示 意義。碳(C)、氮(N)狀況是表征土壤生產(chǎn)力及可利 用程度的重要指標(biāo)，可作為土壤肥力狀況及土地沙 化、退化的主要體現(xiàn)因子[4] 。

　　鑒于此，本文研究經(jīng)兩 種恢復(fù)方式后的砒砂巖及沙地植物組成、多樣性、重 要值等生態(tài)特征值，配以相應(yīng)的表層土壤 C、N 狀 況，探討工程跡地植被恢復(fù)效果及土壤養(yǎng)分特征，為 當(dāng)?shù)毓艿朗┕ず蟮闹脖换謴?fù)、土壤狀況改善及經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供參考和依據(jù)。

　　1 材料與方法

　　1. 1 研究區(qū)概況

　　研究區(qū)位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗的輸 氣 管 道 沿 線 ，地 理 坐 標(biāo) 39° 32'45. 93'' N，109° 36'2. 30'' E，屬中溫帶干旱大陸性氣候區(qū)，年均降水 量為 342. 8 mm，年均蒸發(fā)量為 2 471. 0 mm;典型植 被類(lèi)型為溫帶草原植被。管道沿線土地類(lèi)型主要為 沙地與砒砂巖，研究區(qū)內(nèi)生態(tài)脆弱，風(fēng)蝕沙化與水土 流失復(fù)合侵蝕明顯。

　　1. 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及調(diào)查方法

　　1. 2. 1 樣地選擇及群落特征調(diào)查

　　2015 年 7 至 8 月，選擇管道施工路線上經(jīng) 4 年人 工 種 草 恢 復(fù)(artificial restoration，AR)及 封 育 恢 復(fù) (fenced restoration，F(xiàn)R)方式復(fù)墾后的砒砂巖(feld‐ spathic sandstone，F(xiàn)S)及沙地(sandy land，SL)進(jìn)行 調(diào) 查 ，以 未 擾 動(dòng) 草 地(natural grassland)為 對(duì) 照 (CK)，采用常規(guī)生態(tài)學(xué)方法[5] ，分別在 3 個(gè)區(qū)域內(nèi)隨 機(jī)設(shè)置 3 個(gè) 20 m ×20 m 的無(wú)交叉調(diào)查樣地，在每個(gè) 調(diào)查樣地內(nèi)隨機(jī)布設(shè) 3 個(gè) 5 m ×5 m 的樣方，每個(gè)樣方內(nèi)隨機(jī)設(shè)置 3 個(gè) 1 m × 1 m 的子樣方，3 個(gè)調(diào)查區(qū) 域內(nèi)各設(shè)置子樣方 27 個(gè)，共計(jì) 81 個(gè)，2 種土地類(lèi)型 下總計(jì) 162 個(gè)，調(diào)查樣方內(nèi)植物群落組成與結(jié)構(gòu)，記 錄植物的種名、高度(cm)、密度(每平方米株數(shù))、蓋 度(%)，確定每種植物的生活型、生態(tài)型。人工種 草、封育恢復(fù)及對(duì)照相距小于 3 km，人工種草及封 育恢復(fù)方式均采用原位土壤回填復(fù)墾，認(rèn)為二者與 對(duì)照土壤養(yǎng)分本底值無(wú)明顯差異。

　　2 結(jié)果與分析

　　2. 1 不同恢復(fù)方式對(duì)植被恢復(fù)效果的影響

　　2. 1. 1 植被種類(lèi)與數(shù)量

　　砒砂巖土地類(lèi)型的封育恢復(fù)方式 下，多年生植物種數(shù)少于天然草地，一年生、兩年生 植物種類(lèi)與天然草地相同，群落處于進(jìn)展演替初級(jí) 階段，封育 4 年仍未恢復(fù)到天然草地水平。沙地土 地類(lèi)型的封育恢復(fù)方式下，多年生植物種為 9 種， 多于天然草地，群落進(jìn)展演替較為明顯。但人工種 草恢復(fù)方式下，多年生植物種數(shù)為 3，少于天然草 地 ，也 少 于 砒 砂 巖 土 地 類(lèi) 型 的 2 種 恢 復(fù) 方 式 及 對(duì) 照。針對(duì)沙地土地類(lèi)型的特殊環(huán)境條件[9] ，應(yīng)采取 封 育 恢 復(fù) 方 式 ，使 植 物 種 類(lèi) 穩(wěn) 步 恢 復(fù) 到 天 然 草 地 水平。

　　2. 1. 2 重要值及地上生物量

　　重要值作為種群優(yōu)勢(shì)度指標(biāo)可以比較全面地反 映不同發(fā)育時(shí)期種群在群落中的功能地位及分布格 局，也可以反映植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)狀況[6] 。

　　3 討 論

　　長(zhǎng)期自然選擇形成穩(wěn)固的植物群落，達(dá)到相對(duì) 穩(wěn)定的自然狀態(tài)，但由于社會(huì)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，大 量人為活動(dòng)如天然氣開(kāi)發(fā)、石礦開(kāi)采等使得植物群 落相對(duì)穩(wěn)定的自然狀態(tài)被嚴(yán)重破壞[1，5] ，人工種草可 選擇適應(yīng)性較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)種針對(duì)性種植，目的性增加 植物種類(lèi)與數(shù)量。封育恢復(fù)與人工種草均能使植被 得到較快恢復(fù)，但在不同土地類(lèi)型下二者演替趨勢(shì) 區(qū)別較大，在砒砂巖地區(qū)，后者植物群落進(jìn)展演替進(jìn) 度明顯快于前者。優(yōu)勢(shì)種中，油蒿十分適合在沙地 生長(zhǎng)，在天然草地、封育恢復(fù)及人工種草條件下均表 現(xiàn)出高重要值，已成為典型建群種。

　　砒砂巖土地類(lèi) 型中，人工種草能更快地恢復(fù)植被，增加生物多樣 性;而沙地土地類(lèi)型環(huán)境特殊，封育恢復(fù)是促進(jìn)沙地 植物多樣性和加快植被恢復(fù)的更好方法，這 與重要值所體現(xiàn)的結(jié)果一致。 C/N 用以判斷土壤氮素礦化能力，受土壤有機(jī) 質(zhì)腐殖化程度影響。C/N 越小，有機(jī)質(zhì)在礦化作用 中釋放的有效氮(AN)越多，植物根系可獲得 N 的有 效供給就越多;C/N 越大，在有機(jī)質(zhì)礦化最初階段可 用作植物生長(zhǎng)的 AN 就越少，植物缺 N 就越嚴(yán)重[10] 。

　　復(fù)墾土壤的 C/N 一般位于 7~13 之間[11] ，有學(xué)者將此區(qū)間定義為我國(guó)耕地土壤的標(biāo)準(zhǔn) C/N 范圍[12] ，依 此標(biāo)準(zhǔn)，本研究中管道工程跡地表層土壤 C/N 均已 符合耕種標(biāo)準(zhǔn)，土壤修復(fù)效果明顯。封育及 人工種草恢復(fù)方式下，沙地表層土壤 TN 及 SOC 含 量均高于天然草地，砒砂巖土地類(lèi)型僅人工種草恢 復(fù)方式的 SOC 及 TN 略低于天然草地，表 明采取植被恢復(fù)措施后，項(xiàng)目區(qū)土壤的 C、N 狀況有所改善，且改善效果較好，即本研究中采取的植被恢 復(fù)措施有助于改善管道工程跡地土壤養(yǎng)分狀況，這 與張耿杰等研究結(jié)果一致[12] 。

　　環(huán)境論文投稿刊物：《油氣田環(huán)境保護(hù)》(雙月刊)于1991年10月創(chuàng)刊，是國(guó)家新聞出版總署正式批準(zhǔn)的國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行的科學(xué)技術(shù)性刊物，也是中國(guó)石油集團(tuán)唯一的一份環(huán)保技術(shù)期刊。重點(diǎn)報(bào)道油氣田及石油煉化領(lǐng)域的污染現(xiàn)狀、治理技術(shù)、管理方法、試驗(yàn)研究、監(jiān)測(cè)手段等方面的新成果、新技術(shù)、先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)以及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與發(fā)展動(dòng)態(tài)，是中國(guó)石油對(duì)內(nèi)對(duì)外進(jìn)行宣傳、技術(shù)交流的重要窗口以及中國(guó)石油、中國(guó)石化、中國(guó)海洋石油、高等院校、科研院所等廣大環(huán)保工作者互相學(xué)習(xí)、互通信息的橋梁和紐帶。

　　4 結(jié) 論

　　(1)砒砂巖及沙地土地類(lèi)型下共有 29 個(gè)植物 種，賴(lài)草及油蒿的重要值占優(yōu)，封育和人工種草恢復(fù) 方式均以多年生草本植物為主。封育恢復(fù) 4 年后， 砒砂巖及沙地土地類(lèi)型的植物群落均處于進(jìn)展演替 的初級(jí)階段。 (2)相比天然草地，砒砂巖經(jīng)人工種草恢復(fù)后的 植物種分布更均勻、種類(lèi)與數(shù)量較多，而封育恢復(fù)方 式的植物種較少、分布較為集中。封育恢復(fù)是增加 沙地植物多樣性的較好方式，可同時(shí)增加群落物種 豐富度及物種多樣性，使得各物種均勻分布。 (3)砒砂巖土地類(lèi)型僅封育恢復(fù)后 SOC 及 TN 高于天然草地，而沙地經(jīng)封育及人工種草恢復(fù)后，表 層土壤 TN 及 SOC 含量均高于天然草地，本研究中 采取的植被恢復(fù)措施有助于改善管道工程跡地土壤 養(yǎng)分狀況。

　　參考文獻(xiàn)

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　　作者：周全生，李 超，葉 濤 *