摘 要 陕西省丰富的矿产资源在为人们带来财富的同时极易造成污染。20世纪末，汉江流域附近硫铁矿较多，由于关停后未做好生态修复或风险管控等措施，矿洞和山区深沟露天堆放的矿渣在雨水等的冲刷下不断向下游输送“磺水”，严重影响水质。而多层次植物配置设计作为一种高效的景观生态恢复措施，是改善矿山污染的重要方式之一。为给类似地区治理生态环境污染提供参考，以陕西省西安市鄠邑区黄柏峪矿山为例，阐述植物多层次配置的定义、生态学原理在多层次植物配置设计中的具体应用及多层次植物配置设计的具体步骤，从防风种植处理、斜面种植处理等方面分析多层次植物配置设计在景观生态恢复中的应用策略。
关键词 多层次植物配置设计；景观生态恢复；生态学原理；陕西省西安市鄠邑区黄柏峪矿山
中图分类号：S688；TU986 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.12.026
近年来，陕西省有关部门严格落实《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划（2021—2035年）》《陕西省“十四五”生态环境保护规划》《陕西省生态环境标准体系建设指南（2021—2023年）》等文件精神，基于生态学原理，应用以多层次植物配置设计为代表的景观生态恢复技术，有效改善地区自然环境。而陕西省西安市鄠邑区黄柏峪矿山则是其中的优秀代表，自2020年底开始修复后，该矿山产生的效益包括实施区域人居环境改善惠及0.77万人，增加矿区植被覆盖率不低于34%，水土流失面积减少率不低于33%，复垦后土地利用率不低于21%。因此，对黄柏峪矿山先进经验进行分析、探索，具有重要的现实意义。
1 植物多层次配置
1.1 定义
植物多层次配置设计由英国造园家B.Clauston提出，是一种基于生态学原理的现代景观恢复理念。该理念旨在增强、模拟自然生态系统的复杂性与多样性，将不同功能、不同习性、不同高度的物种，围绕环境建设的实际需求结合在一起，从而构建具备观赏价值与高度生态可持续性的景观。需要重视的是，在进行植物多层次配置设计的过程中，必须遵守生态学原则（如生态群落组织、生态位差异、物种适应性），从而确保其兼具社会价值、经济价值与生态价值。
1.2 生态学原理的具体应用
在进行多层次植物配置设计时，生态学原理的运用方式如下。1）生态修复。以生态学原理为依据，利用植物的生物学特性进行生态修复。例如，凤眼莲、芦苇、莲、浮萍、水烛等水生植物，具有净化水质的作用，因此可用于污染严重的水域。刺槐、榆树、木豆等植物则具有适应能力强、固土效果优异的优势，故多用于水土流失严重的区域。2）层次结构。在配置植物时，应严格遵循生态学基本原理中的物种多样性原理，充分考虑物种的生态位特征，合理选配植物种类，避免种间直接竞争，形成结构合理、功能健全、种群稳定的复层人工植物群落结构。3）物种多样性。生态学原理认为，不同的物种在生态系统中扮演着不同的角色，如授粉、分解废物、净化水和空气等，只有形成完善的生态链条，才能确保林木的生长态势，保护物种多样性。
1.3 多层次植物配置设计的具体步骤
1）派遣技术人员进行现场调查，收集水文、气候、土壤等基础数据，调查设计区域的环境基线值。2）明确设计目标如生物多样保护、美学提升、生态恢复等，这与植物的配置与选择密切相关。3）以现场调查数据与生态学原理为依据，挑选与实际需求契合的植物种类。此外，注意植物之间应为互利共生的关系。4）对植物的空间分布、层次结构进行规划，设计出与生态原则相契合的植物配置方案。5）执行植物配置方案，并进行后期的维护与管理，保持植物群落的持久和稳定。
2 研究区域概况
黄柏峪矿山位于西安市鄠邑区黄柏峪沟内，属暖温带半湿润大陆性季风气候，年降水量650～800 mm，四季分明。该矿山距西安市区40 km左右，距鄠邑区城区14 km左右，北距黄柏峪峪口3.2 km左右，场地高程在920～1 180 m，相对高程260 m；整体地势西北高、东南低。作业平台整体地势平缓，坡度小于15%；由于多年的采矿活动，矿区环境受到严重破坏。山体覆盖的植被被严重剥离，处于裸露状态，出现明显的水土流失问题。采矿形成边坡坡度在60%～75%；渣土倾倒边坡坡度大于75%。场地坡向主要为南向及西南向，整体光照条件良好。场地土壤pH值8.2，属弱碱性土壤，影响植物生长。养分含量整体较低，缺乏有机质，土壤肥力不足，速效养分含量不高，影响植物生长及抗病虫害能力。矿区植被以灌丛、白羊草草丛与农田植被为主，其占地面积分别为67.13 hm2、106.91 hm2、191.26 hm2，占矿区总面积的86.80%。由此可见，当地植物配置单一，无法满足生物多样性的需求。作业主要目的为保护当地生态，其次为提升美观性。为达到这一目的，应严格遵循生态学原理，采用多层次植物配置设计，主要采用两种种植防治方法，即防风种植处理与斜面种植处理。
3 基于生态学原理的多层次植物配置设计在景观生态恢复中的应用策略
3.1 防风种植处理
黄柏峪矿山位于山区，由于狭管效应，东北风、西北风风力较大，不但会污染自然环境，影响作物生长，还会损害周围居民的呼吸道系统，诱发高血压、冠心病、克山病和风湿病等疾病。因此，应从生态学原理出发，选择具有防风效果、适应当地气候条件、土壤状况的植物，在矿山东北面、西北面开辟防风带，减少沙尘的侵蚀，保护生态环境。1）榆树。喜光照，耐盐碱，耐干旱，根系发达，具有良好的固土能力，其掉落物含有丰富的营养成分，有助于土壤肥力的保持。2）黄山栾树。对土壤要求不高，对盐渍土、旱情有良好的耐性，可修复Pb、Cu污染。3）臭椿。耐盐碱、耐低温，对HCl、Cl2、SO2等气体有良好的抗性；固土能力强、萌蘖力强、侧根发达，对Zn、Cu、Cr富集能力强。
3.2 斜面种植处理
矿区开采面多为斜坡面，极为陡峭，如遇刮风下雨，极易滑坡。因此，在斜面种植植物是景观恢复的必要工程。需要重视的是，斜坡面存在土壤附着能力差、坡面角度大等问题，加大了种植施工的难度。根据现状地形差异，宜采用不同复绿技术及植物配比。从耐阴性、耐强光性、耐瘠薄性、耐寒性、耐旱涝性及抗病虫害性等方面分析植被适应性，根据不同植被适应性确定应用比例及种植区块。针对不同修复类型，选择不同的植物进行修复。坡面上、中部采用灌木+乔木的配置方式等；中下部为了防止雨水冲刷，采用乔木+灌木+草本的配置方式。根据生态学原理，黄柏峪矿山所用植物大多为乡土植物，部分引种植物在种植前均进行试验验证，待证明其在本区域生长正常后，再进行种植。
所用草本植物如下。1）大花萱草。耐旱，耐阴，通常不需要浇水，适宜生长在土壤贫瘠、水分较少的土地。2）马蔺。抗逆性强，耐旱，耐盐碱，水土保持能力强，根系发达，对重金属Pb、Cd具有较强的富集能力。3）鸢尾。耐寒性强，能够适应黄柏峪矿山的弱碱性土地。4）诸葛菜。耐阴，耐寒，耐旱，对土壤要求不高。
所用灌木如下。1）丁香。耐低温，耐干旱，喜光，根系发达，固土能力强。2）黄刺玫。耐盐碱，耐旱，耐阴，根系发达，抗病能力强，对浅层土壤具有固持作用。3）绣线菊。耐干旱贫瘠，能够有效固定矿山表土。4）木槿。对土壤要求不高，萌蘖力强，对Cl2、SO2等污染气体具有良好的抗性，水土保持能力较强。5）迎春花。耐旱，耐阴湿，喜光，对环境有较好的适应性，同时具有良好的水土保持能力。6）黄栌。萌蘖力强，耐干旱瘠薄，耐盐碱，对土壤要求不高。
所用乔木如下。1）油松。耐寒，不耐盐碱，耐贫瘠，喜光，侧根发达，对Cu的富集能力强。2）栓皮栎。耐旱，耐低温，根系发达。3）白蜡。萌蘖力强，耐盐碱，耐干旱瘠薄，抗烟尘，水土保持能力强。4）侧柏。对土壤、气候要求不高，对HCl、Cl2、SO2等气体有较强抗性，修复Pb、Cu、Zn等污染的能力较强。5）樟树。耐阴，抗烟尘，抗有毒气体，但在贫瘠地区生长缓慢，因此极少用于黄柏峪矿山。
4 养护管理
4.1 水分管理
黄柏峪矿山开发始于20世纪80年代，在开发过程中，由于不重视保护工作，地下含水层与开采层之间的隔水层受到破坏，导致含水层漏水、水位下降。2019年，由陕西恒瑞测控系统有限公司进行检测，含水量仅为12%～14%，难以满足植被生长需求。因此，在景观恢复工程中，使用喷洒器或灌溉系统将水喷洒到土壤表面，以便水分渗透到地下[1]。同时，采用保水剂为植被提供水分。保水剂是一种高吸水性树脂，最大吸水力达14 kg·cm-2。树木根系的吸水力大多为17～18 kg·cm-2，能直接吸收保水剂中的水分。矿山废弃地宜采用0.5～3.0 mm的大颗粒保水剂，保证所贮水分的80%～85%被林木高效利用。粉状保水剂使用时应与土壤混合均匀，否则会影响土壤通气性和林木生长，甚至造成苗木枯死。或者用塑料纱网制成直径8 cm、长50 cm的网袋，装入吸足水分的凝胶状大颗粒保水剂1.3～1.4 kg，针叶树苗木根系旁垂直放置1个，阔叶树和果树苗木根系两侧各垂直放置1个；其水分释放涉及直径25～30 cm的范围，周边土壤含水量20～30 d维持在12%～13%。若期间无降水，植苗后25 d左右将网袋抽出重新吸水，再放回原处。在恢复2～3年后，植被生长稳定，一般无须进行太多的水分养护，但遇到特别干旱的年份，依旧需要人工补水[2]。
4.2 肥力管理
黄柏峪矿山在开采过程中，破坏了土壤的物理结构和化学性质，导致土壤养分流失。据调查得知，该矿山氨素含量低于0.5 g·kg-1，磷素含量低于10 mg·kg-1，无法为植被生长提供充足养分[3]。为迅速形成植被覆盖，人工施肥成了恢复初期必需的环节[4]。施肥量、施肥时间视植被品种而定。例如，榆树在4—10月施肥，每667 m2可施尿素40 kg，过磷酸钙40 kg，氯化钾30 kg[5]。油松1年施肥2次，分别为3—4月和6—7月各施1次，每次每667 m2需施复合肥100～150 kg，对于1～3年生的幼树，可施用[m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=5∶3∶2]复合肥；对于3年生以上的树木，可施用[m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=3∶2∶1]复合肥。当植被恢复2～3年后，可利用一些豆科固氮植物（大豆、花生、南岭黄檀、黄檀、钝叶黄檀、降香、圆叶舞草、假地豆及野青树等），以及植物自身残体有机质，实现矿区的自循环，减少人工养分管理[6]。
5 结语
在环保理念不断深入的当下，在恢复景观生态的过程中，有关部门应严格秉持生态学原则，采用植物多层次的设计理念，选择与当地气候、土壤条件契合的树木，提高地区的生态效益与社会效益，从而为“两山”理论的落实做出一定的贡献。
参考文献：
[1] 李静.植物多层次配置设计在景观生态恢复中的应用：以豫南地区为例[J].分子植物育种，2024，22（4）：1299-1305.
[2] 王婷慧，王艳，马璐璐，等.高校恢复性环境景观设计研究：西南林业大学白龙校区一号门为例[J].中外建筑，2024（4）：89-93.
[3] 姚懿菲.植物多样性促进园林景观的生态恢复与生物多样性保护[J].分子植物育种，2023，21（18）：6227-6231.
[4] 杨中贵，王东宇.湿地景观生态恢复设计：以武汉市汤逊湖大堤湾红旗渠湿地为例[J].艺术教育，2023（6）：214-218.
[5] 邱璞.矿山公园的生态恢复与景观营造：以山西某废弃矿为例[J].中国锰业，2023，41（5）：68-72.
[6] 丁乡情.植物多样性在园林景观生态恢复中的应用[J].中国林业产业，2023（10）：116-117.
（责任编辑：张春雨）
