內蒙古農牧交錯帶中露天采砂石對生態系統的影響

丁青坡　李少東　韓術合

[摘要]內蒙古阿魯科爾沁旗是內蒙古北部農牧交錯帶典型區域，砂石資源豐富。但隨著露天砂石礦的開采，草原植被破壞的面積增加，對自然草原植被破壞與土壤的污染較大，對其周圍的植被與土壤產生明顯的影響。目前，對于露天采砂石對生態系統影響的研究不多，大部分注重于河沙和海沙的研究，對于農牧交錯帶草原地區砂石開采對生態系統影響研究較少，故此，本文通過對阿魯科爾沁旗賽罕塔拉等5個鄉鎮露天采砂石區域進行現狀調查研究和適宜性評價，通過適宜性評價分析顯示研究區域可復墾為林地、草地和耕地，通過復墾工程實施和生物技術復墾，盡量減少原生態系統的退化，一定程度維持生物多樣性，達到經濟社會發展與生態環境狀況良好的雙贏局面，對于促進經濟社會持續健康穩定發展、打造祖國北疆亮麗風景線具有十分重要的意義。

[關鍵詞]農牧交錯帶；露天采砂石；生態系統

砂石是一種不可再生資源，是道路、橋梁、房屋建筑等城鄉建設基礎設施中不可或缺的材料之一，相關數據說明中國砂石使用量在全球砂石使用量中消耗量比較大。隨著社會的不斷發展，砂石需求量逐年增加，砂石開采強度不斷增大，由此引發一系列影響，如露天采砂石對自然資源和景觀生態影響、對水和糧食安全的影響以及對人類健康的影響。因此，露天采砂石的深入研究，對保護生態環境和人類健康具有重要意義。赤峰市阿魯科爾沁旗是內蒙古農牧交錯帶的典型區域，既具有豐富資源同時生態脆弱的風險性也較大。以阿魯科爾沁旗為研究對象，選取典型露天采砂石區域，根據礦區現狀，通過適宜性評價，分析其對生態系統的影響和復墾方向劃定，研究結果可為礦山生態修復提供理論依據和規劃基礎，對于調整當地生態環境保護和政策實施具有重要的理論和現實意義。

1 研究區概況

阿魯科爾沁旗位于內蒙古自治區中部，赤峰市東北部。東部與通遼市扎魯特旗接壤，西與巴林左旗、巴林右旗為鄰，南與開魯縣、翁牛特旗隔河相望，北和錫林郭勒盟西鳥旗、東烏旗毗連。阿魯科爾沁旗南北狹長最長達232 km，東西最寬約114 km，總面積為13240 km2。阿魯科爾沁旗屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候區，四季分明。全旗熱量條件自南向北隨海拔高度上升而降低，年平均氣溫為5.5℃，最高氣溫為40.6℃，最低氣溫為32.7℃。極端最低氣溫北部地區34℃，罕山一帶可達42℃，中部地區33℃，南部地區-30℃。阿魯科爾沁旗年平均日照時數為1490～1640 h，每天日照時數一般為8～10 h，夏至最長可達15.2 h，南部日照率64%，北部日照率58%。阿魯科爾沁旗降水量的年際變化比較大，多年平均降水量為309.2mm。較大降水量主要出現在1998年、1959年、1986年，最大降水出現在阿魯科爾沁旗巴彥花鎮，年降水量為609.7 mm（1986年）。降水較少的年份出現1994～2007年，最小降水量出現白音布統，年降水量為165.1 mm（2006年），最大降水量與最小降水量之比在3.2～8.8，年最大降水量與年最小降水量多數相差3～4倍，個別相差8倍左右。大多數地區降水量變幅在400 mm以上。最大凍土深為216 cm。阿魯科爾沁土壤以栗鈣土為主占36%，其次風沙土占27%、黑鈣土占12%，其他不足5%。從北部海拔最高為1540.3的中山山地到海拔600 m的低山，依次分布著灰色森林土、黑鈣土、粟鈣土，中部低山山北，巴彥花以北為暗栗鈣土，巴彥花以南為栗鈣土，在河流兩岸主要有灌淤土、灰色草甸土等。在風口及有沙源的西拉沐淪、鳥力吉沐淪及黑沐淪河兩岸，有風沙土、新積土分布。阿魯科爾沁旗屬于烏力吉木仁河流域，境內100 km2以上的河流共有17條，河流總長度為921.0 km。主要河流有黑木林河、歐木林河，過境河流有烏力吉木仁河，邊界河流有西拉木倫河、新開河。研究區賽罕塔拉蘇木、巴拉奇如德蘇木、巴彥花鎮、天山口鎮、烏蘭哈達鄉5個鄉鎮18個露天采砂石區域，總面積0.647677 km2，歷史遺留采坑坑深在10～25 m，以積水坑、陡坡、礦渣堆積形成的山包等人工破壞景觀為主。露天采砂石挖損的草地，土層缺失，巖石裸露。地表植被主要為沙生雜草，覆蓋度低。

2 露天采砂石區域現狀和適宜性評價

2.1 研究區現狀

研究區位于赤峰市阿魯科爾沁旗境內賽罕塔拉蘇木查彬塔拉嘎查，巴彥花鎮烏蘭蘇木村和沙日哈達村，巴拉奇如德蘇木達蘭花嘎查和石桌子嘎查，烏蘭哈達鄉雙山堡村和杏樹村，天山口鎮向陽村、大黃羊洼村、大虎頭嘎村和小黃羊洼村。其中賽罕塔拉蘇木項目區內采坑坑深在1.5 m左右。巴彥花鎮項目區內采坑坑深在2 m左有，礦渣堆積較少。巴拉奇如德蘇木項目區采坑坑深在2 m左有。烏蘭哈達鄉項目區采坑坑深在3.5 m左右，礦渣堆積較多。天山口鎮項目區采坑，坑深在3 m左右，礦渣堆積較少。在露天采砂石過程中，機械頻繁擾動碾壓，土壤結構組成、理化性質和養分發生了變化，被損毀土地表現為土壤滅失或者僵硬板結，砂礫石含量多，地面凹凸不平（圖1，表1）。

2.2 適宜性評價

本研究選取地形坡度、排灌條件、有效土層厚度、土壤質地、降水量、區位條件（道路設施）、土地利用兼容程度8項參評因子進行適宜性評價。沒每一評價單元有n個單因子加權評價指數，則加權指數和可表示為：

其中：表示第j個評價單元最后所得到的評價分數；表示該單元在第i個評價因素中所得到的分值；表示第i個評價因素所占的權重（表2）。

最后根據加權值與復墾方向對照表，確定擬復墾土地的復墾方向，加權值與復墾方向對照表如下表3，參評單元土地質量見下表4。

3 露天采砂石對生態系統的影響

3.1 對植被資源的影響

露天采砂石主要是對草原區域內地表土壤進行剝離，簡單粗暴開采砂石獲得利潤，直接改變了草原區域地形地貌、植被覆蓋和土地利用狀態，大部分形成了裸露采坑，個別區域形成季節性積水坑。開采過程中土壤、砂石的轉移、儲存壓占大量的土地資源，改變土地利用狀態同時破壞了草原植被。區域內植被生物量明顯降低，對區域生態環境具有較大影響，一方面很大程度降低了區涵養水源、水土保持、畜牧業等生產功能。二是破壞了草原植物，影響了植物動物多樣性，尤其是開采期間產生的粉塵影響植被正常的光合作用，阻礙植物生長發育，很大程度上降低了區域生物量。甚至于受春季較為頻繁風沙影響，露天開采砂石產生的粉塵對較大范圍周邊耕地、林地、草地、水域的產生嚴重影響。

3.2 對動物資源的影響

經調查，研究區內的野生動物種類較少，沒有大型野生哺乳動物，沒有野生動物集中分布與棲息地，僅存有少許野兔、鼠類、鳥類。鳥類經常在研究區域以外或不同生態環境之間活動，活動范圍較廣，加之露天采砂石涉及范圍不大，因此鳥類受到的影響較小。但是野兔、鼠類、昆蟲類等動物，受粉塵、機械噪聲等的影響，一定程度上在種群數量和多樣性存在減少，甚至滅絕的現象。

3.3 對土地資源的影響

露天采砂石對于地表的破壞主要表現在壓占和挖損兩方面。表現為地表原有植被和土層滅失，長時間難以恢復原狀，巖石大面積裸露，水源涵養能力降低，造成很大程度的水土流失、草原土壤沙漠化。露天采砂石占用土地類型主要是草地和林地，耕地較少，研究區開采后基本處于自然恢復狀態。

3.4 對景觀生態的影響

草原生態系統的生態結構和功能改變主要是受人類干擾的結果，露天開采區原有景觀以天然草地為主，空間連續性較強。露天開采砂石后，形成新的工業景觀，改變原有區域的地形地貌，土地利用格局發生改變，生態系統發生了明顯的變化。尤其是隨著無序任意性地開采，原有的生態景觀被任意切割，區域斑塊破碎化、景觀協調性降低。從連續的天然草原景觀變成人工破壞后景觀，造成天然草原景觀在空間上的不連續，影響天然草原景觀的連通性，阻礙生態系統間物質和能量的交換，導致物質和能量的時空分異，使區域地表景觀空間格局發生明顯改變。

4 結論與分析

（1）受露天采砂石工藝影響，簡單粗暴的露天開采模式在采砂石初期就對位于生態脆弱區的草原生態系統影響較大，露天采砂石開采過程中，清除地表植被，剝離地表土層，建設生產生活設施，堆置建設垃圾，修建運輸道路占用大量土地，形成大量的采坑，裸露邊坡、排土場等破壞景觀，形成新的隆起和塌陷景觀，隨著開采范圍和規模的增加，草原生態受損嚴重，草地景觀被割裂，原有景觀一致性和協調性逐漸滅失，形成割裂的草地斑塊景觀。

（2）露天采砂石區域原生自然景觀、植物群落、動物群落受開采影響造成群落嚴重破壞，停采后逐步形成新的群落和演替關系，以植物群落變化最為明顯，原有植物多樣性逐漸演變成單一植物群落。其中多年生草本植物被一年生草本植物代替，且品種多為單一的蒿草類。

（3）由于阿魯科爾沁旗特殊地理位置和地質構造，表層土壤不厚，破壞后土壤滅失，恢復困難，只能外購土源重置土壤層，由于土壤源缺少，土壤恢復重構資金較多，且無法恢復到原有土壤層厚度和土壤質量，下一步的生態系統恢復和重建難度較大。

（4）對于通過人工措施恢復下的生態系統建設，今后需進一步深入研究。

5 建議

根據露天采砂石礦區開采后土地利用現狀，進一步分析恢復的土地適宜性評價，評估露天采砂石對土地利用和生態系統影響，結合周邊土地利用方向，選擇最適宜的復墾方式，有目的有計劃進行生態修復。在土地利用學、恢復生態學理論的基礎上，通過工程措施、生物措施將露天采砂石區域內地表留存的廢石全部回填至采坑內，同時保持邊坡的穩定，順坡就勢，進行土石方平整壓實，再通過表層覆土，施入農家肥和生物發酵肥，人-混播多年生禾本科牧草或者林木，提高植被覆蓋率、重建地質地貌，引入多樣性的植被，逐步恢復受損的生態系統。本研究區域均為農村集體工礦廢棄地，基本滿足城鄉建設用地增減掛鉤項目申報條件，如申報項目后實施后進行指標交易，按照現行交易價格5萬元／畝計算，預計為當地政府財政創收近5千萬元。如不進行指標交易，可以解決阿魯科爾沁旗本地建設指標。此外，對于研究區域內其他范圍應嚴格按照規定、限制條件等規范露天采砂石管理。