【兰州大学报】【乡土草+】修复矿山 【绿之行者】追寻绿光

日期: 2023-05-05 阅读: 来源: 关键词:

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众所周知,矿产资源的开发对周边的生态环境会造成较大的破坏,而更为严重的是破坏后的修复是一项长期且艰巨的工程,尤其是在西北高寒、干旱半干旱区这样的气候条件下,矿山的生态修复始终是一个困扰当地发展的“老难重”问题。

有数据显示,截至2018年底,全国采矿损毁土地361.05万公顷,约占全国陆域面积的0.40%,但矿山治理率仅为20.50%,在西藏、青海、甘肃、宁夏和内蒙等高寒、干旱半干旱省区,矿山治理率不足16.00%。同时统计数据也显示,近年来全国年均新增采矿破坏面积4.81万公顷,新增修复面积6.52万公顷,年均净修复面积仅1.71万公顷。由此可见,我国矿山的破坏与修复始终处于“此长彼也长”的恶性循环状态。

这与我国长期以来坚持的生态文明建设理念严重相悖,矿山生态修复迫在眉睫。

于观察中解决问题

由草地农业科技学院胡小文教授指导,博士后陈大立、博士生贾存智以及本科生多兰等人组成的“绿之行者”团队敏锐地捕捉到了这个问题,并开展了一系列研究实践工作。

团队经过调研发现,当前其实有不少团队开展矿山修复工作,但他们大多从事的是观赏性的草种栽培以及低效率的绿化,无法保证草种的气候适应性和成活率,更无法保证修复的后续效果和长期效益。此外,当前生态修复所用草种主要为外来的商品化草种,修复和后续人工维护的成本花费高,这些都使得修复效果大打折扣。

针对这些问题,团队首先着手解决最核心的问题———草种的选择。任何一种优异的草种,从驯化选育到通过品种审定至少需要8-10年的时间,而要投入到高寒、干旱半干旱区等生态区域可用于矿山生态修复的草种更是少之又少。在这个问题上,团队具有得天独厚的优势。草地农业科技学院长期从事我国北方草地草类植物种质资源收集、适应性评价、育种以及种子生理生态学等方面的研究工作,拥有自主研发的“兰箭1号”“兰箭2号”“兰箭3号”“甘青歪头菜”“腾格里无芒隐子草”“腾格里霸王”“腾格里白沙蒿”“腾格里牛枝子”“陇东长芒草”“河西野大麦”“祁连醉马草”等适用于寒旱区矿山生态修复的乡土草新品种,同时,草地农业科技学院建成的甘肃省寒区旱区草类植物种质资源库收集保存有寒旱区草种质700余种、5000余份,草种经过了长时间的选种、驯化、选育,具有持续稳定的性能表现,这是其他团队在短时间内无法突破的技术壁垒,也为团队项目顺利实施提供了丰富的种质基础。

团队根据项目开展区域的不同,选择了适应当地气候条件、能够长期进化、且具有抗旱、耐盐碱等优良特性的乡土植物作为修护主产品。

其次,考虑到草种的后续成活问题,团队在自有草种和自有专利技术的基础上做了加法,进行细致深入的配套技术试验,研发适用于草种生存的配套技术,大大提高了草种的成活率,节省了农牧民后续的养护成本。团队通过对无芒隐子草和高羊茅的对比试验发现,仅灌溉,无芒隐子草就节省了一半的成本;在内蒙古广纳煤矿的修复实践也表明,所用乡土植物较外来修复植物节省了至少一半的养护成本。

此外,受“近自然恢复”理念的启发,团队将恢复物种多样性作为核心修复目标之一:如何根据群落演替理论、利用乡土物种将退化草地恢复到物种组成、多样性和群落结构与地带性植被接近的生态系统。基于此,团队进行了多项物种组配实验,通过研究补播不同乡土草种类、密度与配比对退化生态系统恢复过程和生产与生态功能的影响,综合评估不同组配方式的生态修复效果,从而建立基于不同生态区退化生态系统的乡土草物种组配技术。

以内蒙古广纳煤矿的修复实践为例,经过3年的生长,团队以无芒隐子草为核心搭配抗旱灌木、禾草等构建的植物群落已初见规模,原本光秃秃的排土场变得生机盎然,更是吸引了野兔、野鸡、狐狸等野生动物的光顾。

于实践中发现问题

项目推进过程中,为了了解高寒区、干旱半干旱区不同气候条件下的草种生长和适应情况,团队进行了充分的实地调研和实验评估。

在胡小文教授的带领下,团队分别前往了属于典型干旱区的内蒙古乌海市骆驼山煤矿和典型高寒区的甘南州玛曲。

在骆驼山煤矿矿区,团队推广了自主研发的草种,包括“腾格里无芒隐子草”“腾格里霸王”“腾格里白沙蒿”“陇东长芒草”等。但由于当地干旱少雨,长出来的植物植株普遍比较矮小,“比如说无芒隐子草,这是典型的一类草种,在干旱区极干旱的情况下就可以生长出来,之后我们通过做样方来调研生长情况。”多兰介绍道。

团队对随机选取的样方框进行植株物种统计,最终调查出有多少种物种是栽培播种的,有多少是在当地气候条件下自己长出来的,还有多少是针对干旱区气候长势良好的。这些调研数据一方面有助于团队准确掌握草种在当地的成长发展情况,另一方面将对相同气候条件下其他矿山的修复具有借鉴意义。

此外,在团队调研过的甘南州玛曲拥有牛羊遍地、漫山草甸的景象,但这并不代表生态修复工作大功告成。由于水土条件良好,玛曲的植株种类复杂,播种的实验草种存在竞争问题,效益也难以得到显著的体现,同时高海拔的条件也为植株生长带来一定考验,因而草种治理修复生态仍然任重而道远。该区域属于高寒区,受全球气候变化和人类活动共同影响,面临冰川消融、草地退化、土地沙化、生物多样性受损等生态问题。本区超过70%的草原存在不同程度的退化问题,西藏和青海黑土滩型草原面积达11000万公顷,草原鼠害严重;在强盛风力和干旱气候的共同作用下,土地沙化加剧,西藏和青海沙化土地面积合计34120万公顷,占全国沙化土地面积的19.78%;矿山治理与修复的工作依旧需要巨大的投入与不断地攻坚克难。因而,团队也在玛曲进行试验田的工作开展,用于青藏高原乡土草种选育工作。

除此之外,为了优化“乡土草+”项目的草种搭配以及技术改进,多兰还和成员们一起进行了组配实验和深播实验。组配实验主要研究点是哪些草种之间存在互利共生的关系,可以达到相互促进对方生长得更好的效果,而深播实验主要研究草种在怎样的深度条件下会生长得更好。草种从入土到破土到出土具有一定的挑战性,因而小组成员需要对于组配和播种深度的问题进行基本的实验以得到更好的了解。

于创新中突破问题

“乡土草+”的矿山修复模式,采用近自然的生态修复理念,带来了社会、生态、经济、教育等多方面的效益。

它有效改善了矿山的生态环境,提升物种多样性,帮助减排固碳,还矿山以绿色,还荒凉以生机;有效带动当地劳动力就业增收,改善农牧民生活环境,助力区域乡村振兴;有效节省矿山修复的养护成本,带来显著的经济效益。

以“腾格里无芒隐子草”和“陇东长芒草”为核心的“腾格里”系列产品主要面向我国西北干旱半干旱地区的矿山生态修复和草地修复,已在内蒙古乌海、甘肃兰州、民勤、定西、庆阳等地累计推广示范面积超30万m2,累计经济、生态和社会效益超过1000万元。

以“甘青”歪头菜和“兰箭”箭筈豌豆为核心的高寒系列产品主要面向青藏高原地区的矿山生态修复和草地修复,在青海贵南、甘肃甘南草地修复累计推广面积超万亩。

团队选育的“兰箭”系列箭筈豌豆在甘肃、青海、四川、西藏自治区推广种植上万亩,在甘肃张掖、民勤、甘南、兰州等地拥有种子生产田近800亩,年产箭筈豌豆、歪头菜、无芒隐子草等乡土草种种子近20吨。

此外,吸引了不少企业单位前来洽谈合作,已与西安百绿景观设计有限责任公司、甘肃新阳农牧生态开发有限公司、内蒙古智矿环保高新科技有限责任公司、甘肃环县畜牧兽医局等单位签订了成果转让或服务合同。

在2022年中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛“青年红色筑梦之旅”赛道甘肃省分赛中,团队凭借该项目斩获创意组金奖和双碳先锋奖,在第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛中斩获全国银奖。

《兰州大学报》第1060期03版

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文:孙苡芝,张莉娜,任妍
图:
视频:
编辑:魏丽红
责任编辑:彭倩
主编:彭倩

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