CN103609293A - 高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法 - Google Patents

高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法,首先对欲重构的工程区土壤进行加水、浸泡土壤、确保土壤湿润;然后选择苦草为主要沉水植物,于每年3月中旬前将苦草种子和草木灰按照1:1的比例充分搅拌后,按照每亩1kg种子的标准,均匀撒播在整个工程区内;之后在工程区边缘四周配制挺水植物群落,在整个工程区域内斑块状配置浮水植物群落和其它沉水植物群落。形成水生植物群落来修复沉陷湿地的生态环境,发挥沉陷湿地的湖泊生态功能,可以提高沉陷湿地的土地利用效率。

Description

高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法技术领域
[0001] 本发明涉及一种生态工程技术,尤其涉及一种高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法。
背景技术
[0002] 两淮矿区是中国华东地区重要的能源基地,也是国家规划的14个大型煤炭基地之一。两淮煤矿主要包括淮北矿区和淮南煤田两大矿区。两淮矿区的淮南、淮北两煤田主要为二叠纪煤系,煤层数量较多,厚度较大,赋存较稳定,集中了全省绝大部分煤炭资源,煤炭保有资源/储量约占全省煤炭保有资源/储量的99.0%。
[0003] 淮南煤田是我国东部尚存煤炭资源储量最大的煤田,也是沉陷地生态破坏严重的煤炭城市。随着煤炭开采量的不断增加,采煤沉陷范围不断扩大,对地表自然环境和社会环境都产生了严重的影响。截止2011年底潘谢矿区沉陷面积为121km2,常年积水面积达59km2 ;预计到2015年末沉陷面积为154km2,常年积水面积达86km2 ;预计到2020年末,沉陷面积为187km2,常年积水面积达113km2。后湖生态园区位于淮南市潘集区,属于淮南潘谢矿区,是典型的煤层群开采,煤层厚度近30米,最大沉陷深度将超过20米,采煤沉陷地稳沉需要几十年时间。根据两淮煤田煤炭资源赋存条件,两淮煤田为全隐蔽含煤区,大多为深井、厚表土、高瓦斯、高地温、高地压、煤层群开采。由于两淮矿区煤矿均采用井工开采、全部垮落法管理煤层顶板。加之两淮矿区煤田均位于平原地区,地下水埋藏浅,同时有淮河水系流经该区域。因此,煤炭开采后会形成大面积的高潜水位、非稳沉采煤沉陷湿地。这些采煤沉陷湿地多为原来的农田沉陷而成,目前还处于非稳沉阶段初期,水深多为3米以内,土地复垦难度大,利用率低;所形成的水生植物群落物种单一,以水花生和水烛为优势种,不能发挥湖泊生态系统的功能。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种能发挥沉陷湿地的湖泊生态功能、提高沉陷湿地的土地利用效率的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006] 本发明的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法,包括步骤:
[0007] A、在种植水生植物前2个月对欲重构的工程区土壤进行加水、浸泡土壤、确保土壤湿润,水深保持在0.5m ;
[0008] B、选择苦草为主要沉水植物,于每年3月中旬前,将苦草种子和草木灰按照1:1的比例充分搅拌后,按照每亩Ikg种子的标准,均匀撒播在整个工程区内;
[0009] C、在工程区边缘四周配制挺水植物群落,在整个工程区域内斑块状配置浮水植物群落和其它沉水植物群落,所述挺水植物包括茭白,所述浮水植物包括荇菜,所述其它沉水植物包括黑藻、菹草、马来眼子菜、大茨藻、狐尾藻和/或金鱼藻。
[0010] D、对工程区主要物种的生态指标进行检测,并进行生长期水位管理和生境配制。
[0011] 由上述本发明提供的技术方案可以看出,本发明实施例提供的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法,由于以沉水植物苦草为优势种,荇菜、茭白、大茨藻、金鱼藻、狐尾藻、菹草、马来眼子菜等水生植物斑块状分布的水生植物群落,形成水生植物群落来修复沉陷湿地的生态环境,促进沉陷湿地生态系统向典型浅水湖泊生态系统转化,发挥沉陷湿地的湖泊生态功能,可以提高沉陷湿地的土地利用效率。
附图说明 [0012] 图1为本发明实施例提供的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法的流程示意图。
具体实施方式
[0013] 下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
[0014] 本发明的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法,其较佳的具体实施方式包括步骤:
[0015] A、在种植水生植物前2个月对欲重构的工程区土壤进行加水、浸泡土壤、确保土壤湿润,水深保持在0.5m ;
[0016] B、选择苦草为主要沉水植物,于每年3月中旬前,将苦草种子和草木灰按照1:1的比例充分搅拌后,按照每亩Ikg种子的标准,均匀撒播在整个工程区内;
[0017] C、在工程区边缘四周配制挺水植物群落,在整个工程区域内斑块状配置浮水植物群落和其它沉水植物群落,所述挺水植物包括茭白,所述浮水植物包括荇菜,所述其它沉水植物包括黑藻、菹草、马来眼子菜、大茨藻、狐尾藻和/或金鱼藻。
[0018] D、对工程区主要物种的生态指标进行检测,并进行生长期水位管理和生境配制。
[0019] 所述步骤C包括:
[0020] 所述茭白按照行、间距均为2.5m、每4公顷栽种3行的标准在工程区栽种茭白实生苗;
[0021] 在整个工程区域内、苦草群落的上面斑块状种植浮水植物荇菜实生苗,按照行间距均为I棵/5m的标准栽种;
[0022] 同时,斑块状种植其它沉水植物:马来眼子菜、狐尾藻和金鱼藻实生苗,按照行间距均为I棵/5m标准栽种;
[0023] 其它沉水植物:菹草、黑藻和大茨藻的实生苗按照lkg/ Hl2的标准均匀投放到工程区内周围的水深为2米的沟渠内。
[0024] 所述生长期水位管理和生境配制包括:
[0025] 栽培苦草群落区域的水深保持在1.0m - 1.2m,四周沟渠水深保持在2.0m,金鱼藻、大茨藻和黑藻种植处的水深2m。
[0026] 当沉水植物形成优势群落、生态系统趋于稳定、盖度超过70%时,引入经济水生动物。
[0027] 所述经济水生动物包括中华绒螯蟹、螺类、鳜鱼。[0028] 本发明在处于非稳沉阶段的浅水沉陷浅水湿地区,重建以沉水植物苦草为优势种,荇菜、茭白、大茨藻、金鱼藻、狐尾藻、菹草、马来眼子菜等水生植物斑块状分布的水生植物群落,对沉陷区环境进行水生生态系统修复。在水陆交界处,水位较低,适宜定植茭白。沉水植物形成优势群落后,生态系统趋于稳定,盖度超过70%时,引入经济水生动物,如中华绒螯蟹、螺类、鳜鱼等。当轻度沉陷区演变为中度和深度沉陷区时,水生植物群落在光线较弱的深水区内发挥重要的生态作用。
[0029] 本发明的有益效果在于:根据非稳沉采煤沉陷浅水湿地的特点,因地制宜的种植水生植物,形成水生植物群落来修复沉陷湿地的生态环境,促进沉陷湿地生态系统向典型浅水湖泊生态系统转化,发挥沉陷湿地的湖泊生态功能。修复沉陷区的生态环境,提高沉陷湿地的土地利用效率,提供高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地水生植物群落重构的技术。
[0030] 具体实施例:[0031] 如图1所示,以浅水湖泊水生植物群落典型物种作为工具物种,在淮南市采煤沉陷浅水湿地构建水生植物群落,进行动态沉陷湿地生态系统构建工程,充分发挥水生生态系统的功能。
[0032] (I)工程区面积为4ha,其中土建:坝基长4*200m、高lm、宽Im ;四周水渠长4*200m、深0.5m、宽Im ;蓄水量:1m深、面积4ha、蓄水量40000m3。
[0033] (2)定植植物:挺水植物,宽5m、长4*200m、面积4000m2 ;浮叶植物,面积5m、长4*200m、面积4000m2,小型和大型浮叶植物各占50% ;沉水植物,面积190m*190m2。
[0034] 具体实施步骤包括:
[0035] 1、工程区土壤管理:
[0036] 在种植水生植物前要对工程区土壤进行加水,浸泡土壤,确保土壤湿润。因此在苦草播种前2个月,对工程区域内加水,水深保持在0.5m左右。
[0037] 2.工程区沉水植物优势种苦草栽培技术:
[0038] 根据浅水湖泊植物分布格局,以苦草为优势种在工程区范围进行水生植物群落的重建。于每年3月中旬,按照每亩Ikg种子的标准,播种前将种子和草木灰按照1:1的比例充分搅拌后,均匀撒播在整个工程区内。
[0039] 3、挺水、沉水、浮水植物群落斑块状配置技术:
[0040] 在工程区边缘四周配制挺水植物茭白群落。在整个工程区域内沉水植物苦草为优势种的基础上,斑块状配置浮水植物群落和其他沉水植物群落。挺水、浮水和沉水植物实生苗直接采自安徽省通江湖泊的菜子湖和巢湖。采集的植物实生苗挺水植物有茭白;浮水植物有荇菜;沉水植物有黑藻、菹草、马来眼子菜、大茨藻、狐尾藻和金鱼藻。
[0041] 按照上述配置方案,工程区边缘四周种植茭白实生苗,按照行间距均为2.5m,每4ha栽种3行的标准在工程区栽种。在整个工程区域内,优势种苦草群落的上面,斑块状种植荇菜实生苗,按照行间距均为I棵/5m的标准栽种;同时,斑块状种植其他沉水植物马来眼子菜、狐尾藻和金鱼藻实生苗,按照行间距均为I棵/5m标准栽种。菹草、黑藻和大茨藻的实生苗按照lkg/ m2的标准均匀投放到工程区内周围的水深为2米左右的沟渠内。
[0042] 4、工程区主要物种的生态指标:
[0043] ( I)优势物种苦草的生态指标:
[0044] ①2013年4月下旬至10月,这6个月每周I次对工程区水生植物群落的生长状况进行监测。4月份苦草种子萌发状况良好,萌芽十分茂盛。所栽培的各种水草也开始在工程区内生长。苦草种子萌发的幼苗高度为8cm,盖度为40%。
[0045] ②2013年5月份苦草长势良好,此时工程区平均水深为1.2m,苦草盖度达到70%,平均高度达56cm。
[0046] ③2013年6月份苦草生长良好。通过对工程区5个lm*lm的样方监测,结果表明在水深1.5米时,苦草平均密度为300棵/ m2,平均株高为84cm,平均根状茎长度为12.3cm,平均每株根状茎能萌发产生3个新植株,每平方米平均鲜重为1520g。
[0047] ④2013年7月份苦草生长进入繁盛期,密度、盖度、高度、生物量都明显增加。此时工程区平均水深为85cm,平均密度为787棵/ Hl2,平均株高为89cm,平均根状茎长度为12.6cm,平均每株根状茎能萌发产生4个新植株,每平方米平均鲜重为6520g。
[0048] ⑤2013年8月份苦草进入开花阶段,生长逐渐达到顶峰。此时工程区平均水深为80cm,平均密度为720棵/ Hl2,平均株高为90cm,平均花蕾数为11个/棵,平均叶片个数为9个/棵,每平方米平均鲜重为7050g。
[0049] ⑥2013年9月份调查发现苦草已开始进入结实阶段。此时平均水深为89cm,平均密度为619棵/ Hf,平均株高为100cm,平均花蕾数为4个/棵,平均结实数为13个/棵,平均叶片个数为11个/棵,每平方米平均鲜重为8875g。
[0050] ⑦2013年10月份苦草果实逐渐成熟,此时叶片开始逐渐转变为浅黄色。平均水深为121cm,平均密度为489棵/m2,平均株高为100cm,平均花蕾数为3个/棵,平均成熟果实数为6个/棵,每平方米平均鲜重为6660g。由于已有部分种子已成熟漂浮在水面上,因此生物量下降。
[0051] (2)其他工具物种的主要生态指标:`[0052] 在水生植物生长最旺盛、生物量最大时期(2013年9月份)对工程区的非优势物种进行样方监测,每个样方设3个重复。监测结果如下:
[0053] 挺水植物茭白群落:在工程区边缘四周,茭白能够良好生长,并且能够和伴生种苦草形成茭白+苦草群丛。茭白平均株高为2.4m,一株可以萌发到25个新枝,平均生物量为3130g/ m2。
[0054] 挺水植物水烛群落:在工程区内生长有本底植物水烛,并且也能够和伴生种苦草形成水烛+苦草群丛。水烛的平均盖度为50%,平均株高为2.64m,平均密度为15棵/ m2,平均生物量为3040g/ rtf。伴生种苦草的平均盖度为40%。
[0055] 浮叶植物荇菜群落:荇菜能够在苦草群落中生长,伴生种有苦草和狐尾藻等。荇菜的平均株长为2.4m,平均生物量为2180g/ m2。伴生种苦草的平均生物量为650g/ m2 ;伴生种狐尾藻的平均密度为59棵/ m2,平均株高为165cm,平均生物量为830g/ m2。
[0056] 沉水植物大茨藻群落:大茨藻主要生长在水位较深的沟渠内,并且能够和苦草共存,形成大茨藻+苦草群丛。大茨藻的平均株高为74cm,平均生物量为5010g/Hl2。伴生种苦草的平均株高为93cm,平均株数为103棵,平均生物量为2170g/ m2。
[0057] 沉水植物黑藻群落:黑藻主要生长在水位较深的沟渠内,能够和苦草、黄花狸藻共存,形成黑藻+苦草群丛。黑藻的平均株高为180cm,平均生物量为2130g/Hf。伴生种黄花狸藻的平均生物量为820g/ m2。
[0058] 沉水植物马来眼子菜群落:马来眼子菜能够在苦草群落中生长,能够和苦草共存,形成马来眼子菜+苦草群丛。马来眼子菜平均盖度为92%,平均株高为114cm,平均密度为243棵/ m2,平均根状茎长度为55cm,平均生物量为1520g/ m2。伴生种苦草的平均密度为42棵/ m2,平均生物量为740g/ m2。
[0059] 5、生长期水位管理和生境配制:
[0060] 水位管理:[0061] 在进行水生植物群落生态修复时要注意保障重建区的水位深度,一般来说栽培苦草植物群落区域的的水位保持在1.0m左右,四周沟渠水位保持在2.0m左右时,整个工程区域内水生植物生长最优;
[0062] 物种配制:
[0063] 在进行生态修复时要注意梯度配置物种,金鱼藻、大茨藻和黑藻在水深2m左右时最适生长;苦草在1.2m左右时最适生长,因此,在人工构建湿地时要配制水深多样的生境。
[0064] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法,其特征在于,包括步骤: A、在种植水生植物前2个月对欲重构的工程区土壤进行加水、浸泡土壤、确保土壤湿润,水深保持在0.5m ; B、选择苦草为主要沉水植物,于每年3月中旬前,将苦草种子和草木灰按照1:1的比例充分搅拌后,按照每亩Ikg种子的标准,均匀撒播在整个工程区内; C、在工程区边缘四周配制挺水植物群落,在整个工程区域内斑块状配置浮水植物群落和其它沉水植物群落,所述挺水植物包括茭白,所述浮水植物包括荇菜,所述其它沉水植物包括黑藻、菹草、马来眼子菜、大茨藻、狐尾藻和/或金鱼藻。 D、对工程区主要物种的生态指标进行检测,并进行生长期水位管理和生境配制。
2.根据权利要求1所述的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法,其特征在于,所述步骤C包括: 所述茭白按照行、间距均为2.5m、每4公顷栽种3行的标准在工程区栽种茭白实生苗; 在整个工程区域内、苦草群落的上面斑块状种植浮水植物荇菜实生苗,按照行间距均为I棵/5m的标准栽种; 同时,斑块状种植其它沉水植物:马来眼子菜、狐尾藻和金鱼藻实生苗,按照行间距均为I棵/5m标准栽种; 其它沉水植 物:菹草、黑藻和大茨藻的实生苗按照lkg/ Hf的标准均匀投放到工程区内周围的水深为2米的沟渠内。
3.根据权利要求2所述的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法,其特征在于,所述生长期水位管理和生境配制包括: 栽培苦草群落区域的水深保持在1.0m - 1.2m,四周沟渠水深保持在2.0m,金鱼藻、大茨藻和黑藻种植处的水深2m。
4.根据权利要求1、2或3所述的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法,其特征在于,当沉水植物形成优势群落、生态系统趋于稳定、盖度超过70%时,引入经济水生动物。
5.根据权利要求4所述的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态系统的重构修复方法,其特征在于,所述经济水生动物包括中华绒螯蟹、螺类、鳜鱼。
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