CN104255217B - 皇竹草快速绿化赤泥堆场的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物防治与工业废渣再利用领域，具体公开了皇竹草快速绿化赤泥堆场的方法。本发明是在裸露的赤泥堆上简单覆盖宜耕土壤后，将皇竹草和细叶结缕草进行混合种植并合理布局种植生产模式，所述方法简单易行，便于掌握与操作，该方法不仅能够在6个月内快速有效地对赤泥堆场进行绿化，改善了赤泥堆场环境，解决赤泥堆场盐碱化及坝场稳定性问题，减少成本；同时还能收获大量的生物质作为其它用途，提高了赤泥堆场的利用率，同时产生一定的经济效益，从而有利于赤泥堆场的稳定及可持续发展，具有广泛的推广的意义。

Description

皇竹草快速绿化赤泥堆场的方法

技术领域

本发明属于生物防治与工业废渣再利用领域，更具体地，涉及皇竹草快速绿化赤泥堆场的方法。

背景技术

赤泥是氧化铝工业排放的红色强碱性粉泥状废料，含水率高，容重700～1000kg/m³，比表面积0.5～0.8m²/g。目前中国赤泥年产生量达4000万吨，其综合利用率仅为4 %，且尚未找到大量利用赤泥的有效途径。

目前建设堆场对赤泥实行集中堆放仍是国内外最常用的赤泥处置方式。赤泥的pH值很高，浸出液的pH值为12.1～13.0，导致赤泥存在的地方其大多数植物都难以生长。营养物质严重匮乏，大量的赤泥露天堆存而无植被覆盖，使得赤泥的堆放不仅占用大量土地，耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在赤泥中的碱向地下渗透，造成地下水体和土壤污染；裸露赤泥形成的粉尘随风飞扬，污染大气，严重恶化生态环境。到目前为止，全世界赤泥的累积量达4亿吨，我国已经累积赤泥量约2.5亿吨，堆场占用了大量土地，并产生了极大的潜在的生态风险，急需有效的绿化及修复办法。目前，赤泥堆场绿化技术主要有客土种植技术、喷混植生技术、植被混泥土技术等，但这些技术并不能从根本上解决赤泥堆场及周边地区盐碱化及坝场稳定性问题。

另外已有应用的赤泥堆场绿化办法多为客土覆盖后直接种植各种草皮，其成本高，而且单一的草皮种植容易因为长期的雨水冲刷出现崩塌和某些次生环境问题，给后期维持增加难度和成本。同时，由于纯种植草皮为纯投入无产出的过程，企业需要投入极大的人力物力，这就使得现有的赤泥堆场绿化办法的推广应用较为困难，甚至也有不少企业不予实施。为此，迫切的问题就是，如何在减少赤泥堆场的绿化投入，保持堆场稳定安全的前提下，还能有一定的产出，达到降低成本的目的。

赤泥堆场客土种植技术虽然已经有了一些应用性的研究，但是目前尚缺乏不同草本植物混合种植的严格科学实验和案例报道，对于环境生态影响的评价仍没有完备的试验数据，其生态效益和经济效益以及可操作性方面仍没有一套完整的生产实践数据。而且，目前的赤泥堆场绿化都是高收入无回报的纯生态保护与修复行为，成本高无直接经济效益。

皇竹草(Pennisetum hybridum)是从非洲引进，它是象草和狼尾草杂交育成的三倍体碳四植物，主要用作牧草和能源禾草，也用于防止水土流失、防风沙、防洪水，皇竹草具有较强的抗逆性，如耐酸性、耐高温、耐干旱、耐火烧等。皇竹草根系发达，可深入地下6米处吸取营养和水分。皇竹草属多年生植物，可多次收割，一株可生数十棵。皇竹草每亩800～1000株，春夏均可栽种。北京地区以北，春种秋收，年年栽种；北京地区以南，栽种一次，适当保温防寒种根来年能继续生长。皇竹草分蘖力极强、生长快，每棵可分蘖30～50株，多者可分蘖80株。光合力、再生力、抗旱力强。在无霜期地区宿根性好，可连续宿根6～7年，可利用年限长达10年左右。每年收割6～9次。肥力充足时，亩产鲜草南方可达8万斤，北方6万斤，效益更为可观，皇竹草干物质占31%左右，亩产干草2万多斤。实践证明种植皇竹草，投资少、收效快、风险低，是企业发展和农民发家致富理想的多用途多功能作物，特别适合海南、广西、广东、海南、福建、贵州、云南等热带亚热带地区种植。但目前有关利用皇竹草绿化赤泥堆场的的工作还很少开展。

发明内容

本发明的目的是克服现有赤泥堆场客土种植技术应用的不足，提供一种利用皇竹草快速绿化赤泥堆场的方法。即以客土法为基础，混合种植耐性极强的速生 草本，解决南方赤泥堆场永久绿化问题，并同时产生一定的经济效益。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的：

提供皇竹草快速绿化赤泥堆场的方法，即在赤泥堆场上简单覆盖宜耕土壤后，将皇竹草和细叶结缕草进行混合种植。

优选地，所述皇竹草植株行距为(80～100) cm×(80～100) cm，行间覆盖种满细叶结缕草。

由于赤泥渣富含大量碱性物质，其pH值极高，完全不利于植物的生长。在未能有彻底处置和解决其高碱性的有效办法和技术之前，对赤泥堆场进行简单的宜耕土壤的覆盖是最直接而有效的办法。但覆盖什么样的宜耕土壤比较合适有效方便，覆盖多厚均需要有一定的考量。本发明优选在就近的土地上采集剥离的表土对赤泥堆场进行覆盖，主要是考虑剥离的表土已经有一定程度的耕作和腐熟，土质较为疏松，土壤有机质较为丰富。而且就近取材较方便，运输成本等相对较低，是最为理想的覆盖用栽培土质。

优选地，所述宜耕土壤为剥离的表土。

申请人长期试验发现，细叶结缕草的根系的80%主要分布在土地上层10cm以内的表层土壤中，而皇竹草的主要的发达的须根系的80%也集中在20cm左右的浅层内，有5%延伸到30cm土层内，因而综合考虑这两种植物的根系分布特点，以及覆盖土层的综合成本，优选覆盖20～30cm厚度的宜耕剥离土壤最为合适，一方面既能保证这两种植物的主要根系的生长和分布，使植株能够正常的吸收营养和生长；同时也避免常规客土覆盖技术那样覆盖50cm的土层所增加了修复成本，省去取土带来的麻烦与不便。

优选地，可在所述宜耕土壤中添加1～2%体积量的有机肥；更优选地，所述有机肥为经发酵猪粪、鸡粪、农业废弃物中的一种或几种。

虽然现有技术中有种植皇竹草改良退化土壤的研究报道，但关于将皇竹草与其它植物进行混合种植对赤泥堆场的影响的研究却少有报道，发明人通过大量实验研究表明在赤泥堆场单独种植皇竹草存在裸露区，即绿化覆盖率低，而单独种植细叶结缕草在其它工程应用中表现出根系较浅而不利于地面浅层土壤固定的缺点。而在种植皇竹草的行间覆盖种植细叶结缕草能快速恢复赤泥堆场的绿化，并能逐渐恢复坝场地表的植被，局部生态系统亦逐步恢复。皇竹草以其蔟生的分蘖枝叶能较好地接受阳光并收集雨水和空气中水，并通过密集的根固定来保护根际的土壤稳定和水分，并降低雨水的冲刷力。而地表生的台湾草皮能使皇竹草株行间的裸露区域得到快速的绿化覆盖，并快速形成立体的绿化层次，起到了良好的绿化和固定作用，两者间将起到非常好的互作作用。

作为一种优选方式，上述皇竹草快速绿化赤泥堆场的方法，包括以下步骤：

S1. 将皇竹草利用茎节扦插的的方式种植，并进行常规苗圃管理；

S2. 平整赤泥堆场，整理坡面；

S3. 简单覆盖宜耕土壤，待皇竹草种苗分蘖，连根挖出移到赤泥堆场进行种植，皇竹草行间覆盖种满细叶结缕草，进行常规园林技术管理。

优选地，S3所述皇竹草种苗连根挖出移到赤泥堆场进行种植前用黄泥浆包裹根部；所述用黄泥浆由红土或黄土调成80%含水量得到，黄泥浆溶质含量低且水势低，包裹植物根时有利于根系吸水，同时有一定的保水作用，明显有利于提高植物种植移栽的成活率；所述黄泥浆包裹根部的厚度为1～3cm。

优选地，S1所述将皇竹草利用茎节扦插的的方式种植是将皇竹草较老硬的茎切成单芽或双芽茎段，扦插在较肥沃的疏松苗床上，植株行距约为20 cm×20 cm，草节没入土壤中，淋水保持湿润，进行常规苗圃管理。

更优选地，所述皇竹草茎段采自已生长6个月以上成熟的种茎，可用刀将其按每个切成1或2个节芽茎段的种茎。

更优选地，所述较肥沃疏松苗床是将耕作土翻松，施加每亩1吨动物粪肥混合得到。

优选地，S3所述待皇竹草种苗分蘖是待皇竹草种苗繁殖2个月后苗高约50cm，分蘖2～3株。此时的皇竹草已生成较多的须根，足以保证移栽时水分和营养成分的吸收，从而保证移栽的成活率。同时，此时植株已有2～3株分蘖，体现出较强的生长能力。

作为一种更优选方式，上述皇竹草快速绿化赤泥堆场的方法，包括以下步骤：

S1. 将皇竹草较老硬的茎切成单芽或双芽茎段，扦插在较肥沃的疏松苗床上，植株行距约为20 cm×20 cm，草节没入土壤中，淋水保持湿润，常规苗圃管理；

S2. 平整赤泥堆场，整理坡面；覆盖厚约20～30cm的剥离的表土作为种植土层，并混入1～2%体积量的经发酵猪粪、鸡粪、农业废弃物中的一种或几种作为有机肥；

S3. 皇竹草种苗繁殖2个月后苗高约50cm，分蘖2～3株，即可连根挖出移到赤泥堆场进行种植，种植前用黄泥浆包裹根部，皇竹草行间覆盖种植细叶结缕草，进行常规园林技术管理。

本发明试验设在条件恶劣的赤泥堆场，地表完全裸露，利用客土覆盖后种植抗逆性极强又生长迅速的皇竹草及台湾草皮快速恢复堆场地表植被，进而逐步恢复物种多样性，既达到了恢复赤泥堆场地表绿化固定的目的，又可以起到表好的景观多样性。

本发明选择在客土覆盖条件下混合种植皇竹草及台湾草皮，可以相互创造有利的环境条件，起到快速绿化固定的目的，并能极大的增进赤泥堆场区内的植被恢复进程，促进其逐步的生态恢复。在皇竹草种植一段时间后，绿化场区的植被将逐渐得到恢复，后续也可以结合其它高级植物物种的逐步种植，将能达到对赤泥堆场较彻底的生态修复。从而极大程度的降低赤泥堆场修复与维持成本，并实现了大量生物质的产出，为其它用途的研发提供了大量的原材料，体现出了较好的经济、生态与社会效益，具有推广的价值意义。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供皇竹草快速绿化赤泥堆场的方法，即利用皇竹草迅速形成地表植被，并混合种植台湾草皮，合理布局种植生产模式，该方法简单易行，便于掌握与操作；所述方法不仅能够在6个月内快速有效地对赤泥堆场进行绿化，改善了赤泥堆场环境，解决赤泥堆场盐碱化及坝场稳定性问题，减少成本；同时还能收获大量的生物质作为其它用途，提高了赤泥堆场的利用率，同时产生一定的经济效益，从而有利于赤泥堆场的稳定及可持续发展，具有广泛的推广的意义。

附图说明

图1为 广西平果县2012年6～12月气候情况。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

实施例1

需要说明的是，皇竹草种苗的育苗和管理为常规技术，下面举例说明皇竹草快速绿化赤泥堆场的方法，包括以下步骤：

S1. 将皇竹草较老硬的茎切成双芽茎段，扦插在较肥沃的疏松苗床上，植株行距约为20 cm×20 cm，草节没入土壤中，淋水保持湿润，常规苗圃管理；

S2. 平整赤泥堆场，整理坡面；覆盖厚约20～30cm的剥离的表土作为种植土层，开穴种植皇竹草，行距为100cm×100cm；

S3. 皇竹草种苗繁殖2个月后苗高约50cm，分蘖2～3株，连根挖出移到赤泥堆场进行种植，种植前用黄泥浆包裹根部，厚度为2cm，皇竹草行间覆盖种满台湾草（细叶结缕草，Zoysia tenuifolia Willd. ex Trin.），进行常规园林技术管理。

实施例2

实验方法同实施例1，唯一不同之处是赤泥堆场整理好后覆盖剥离的表土20～30cm并加入1%体积量有机质，开穴种植皇竹草，行距为100cm×100cm，行间覆盖种满台湾草（细叶结缕草）皮。

实施例3

实验方法同实施例1，唯一不同之处是赤泥堆场整理好后覆盖剥离的表土20～30cm并加入2%体积量有机质，开穴种植皇竹草，行距为100cm×100cm，行间覆盖种满台湾草皮。

对比例1

实验方法同实施例1，唯一不同之处是赤泥堆场整理好后覆盖剥离的表土20～30cm并加入2%体积量有机质，全部种满台湾草（细叶结缕草）皮。

对比例2

实验方法同实施例1，唯一不同之处是赤泥堆场整理好后覆盖剥离的表土20～30cm并加入2%体积量有机质，开穴种植皇竹草，行距为100cm×100cm。

以上实施例1～3分别简称为1、2、3；对比实施例1简称为CK1，对比实施例2简称为CK2。

实施例4

以上实施例1～3和对比例1～2的研究区自然概况：广西平果县地处东经107.52、北纬23.31，属典型的南亚热带气候，属高温多雨亚热带季风气候，光照充足，雨量充沛。全县各地年平均气温为22.09℃，年平均降雨量为1313.76毫米。无霜期345天以上，每年降雨主要集中在6～9月。2012年试验区的天气概况见图1。

以上实施例1～3和对比例1～2的研究时间和地点：时间为2012年6月至2012年12月，地点设在广西平果县新安镇平果铝业赤泥堆场，试验小区面积各为25m²。2012年繁殖皇竹草种苗为试验材料，试验区剥离的表土土壤肥力中等，赤泥土壤肥力极差，具体情况见表1。

以上实施例1～3和对比例1～2的调查内容与方法：以上处理均不用农药不再施肥，每月定期调查试验区气候（包括温度、湿度、光照等）、植株抗性特性（包括植株营养状况、结构等）情况，收获时结合调查植株形态与生物产量的情况。

样品采集及产量分析：植株样品的采集是在每个间种区和对照区内随机选取整株皇竹草4株即约1m²内的植株数（三个重复即12株），记录此植株的所有农艺性状，包括株高、分蘖数、茎粗、地上部及地下部生物产量等可量性状记录。台湾草皮（细叶结缕草）则随机抽样，三个重复各1m²。

绿化效果评价：种植6个月后，观测试验区绿化覆盖率、地表温湿度、小区土壤流失量(小区整体土壤（含表层剥离的表土客土与下层的赤泥土的流失总量)等。

数据分析：所有测量数据均进行方差分析，F值检验，并作新复极差法多重比较，凡相同标记字母均是差异不显著，凡是不同字母标记则是差异显著（P<0.01）。农田经济效益核算方法及其混作效果定量评价的指标及其计算公式如下：

1）投入总成本=种苗经费+农资+劳资（农资指肥料等，劳资包括开耕和收获以及其它多项农事工作）；总收入=产量×市场价格；纯利润=总收入-总成本。

实施例5 试验区草类主要农艺性状、产量及绿化效果比较

表2的结果表明：皇竹草株高依次为实施例3（3.69±0.21）>CK2（3.25±0.22）>实施例2（3.14±0.12）>实施例1（2.32±0.12）（p>0.01），前三差异不显著，其均值均极显著高于1；植株分蘖数、基茎粗及有效茎数在不同处理间表现出相似的差异，依次为实施例3>CK2>实施例2>实施例1，前两者差异不显著，其均值分别极显著高于实施例2和实施例1；不同试验生物鲜重依次为实施例3（6.27±0.25）>CK2（5.34±0.21）>实施例2（4.15±0.12）>实施例1（2.25±0.06）（p>0.01），除实施例3和CK2外，均达到极显著水平。推测理论亩产量相同的差异，而且均极显著高于对比例1的台湾草皮生物产量。

从表3可以看出，应用客土覆盖法种植皇竹草及台湾草皮后，地表绿化覆盖效果显著好转。除CK2逐步覆盖并未完全达到100%外，其它模式均快速达到了100%绿化覆盖。地表土壤温度均以赤泥堆场地表温度最高，极显著高于绿化处理试验区，而以实施例3相对最低（p>0.01）。地表土壤湿度则以实施例3相对最高，极显著高于赤泥（p>0.01），其它试验模式差异不显著。小区土壤流失量以赤泥区最高，极显著高于绿化覆盖试验区，而以实施例3处理土壤流失量最少。从表3还可以看出，6月份实验区内只有皇竹草和台湾草两种植物，到了12月份，试验区内植物种类大量增加，其中实施例1、实施例2、实施例3和CK1明显多于CK2。即随着皇竹草与台湾草的生长，赤泥堆场的土壤理化性质发生了变化，更适合生物的生长，不同的植物种类在共同生长的过程中相互影响，从而恢复了生态系统中的物种多样性。

综合分析表2和表3的结果，客土覆盖赤泥堆场后种植皇竹草及台湾草皮，能快速恢复堆场地表绿化，减少地表裸露，对维持表层土壤温度稳定避免极剧变化，保持水土减少流失产生了极好的促进作用。同时，能产生可观的生物质供其它用途。以实施例3皇竹草及地表草皮结合效果最佳，单独种植皇竹草存在裸露区，而单独种植台湾草皮不利于地表土壤固定。长期的试验中可观测到皇竹草以其密集蔟生的分蘖枝叶较好地遮挡及汇集雨水并吸收空气中水分，同时通过密集的根固定来保护根际的土壤稳定和水分，并降低雨水的冲刷力，并最大程度的提高了根际土壤的保水能力，为皇竹草植株本身的生长以及周边套种植物提供了充足的水分。此外，地表生的台湾草皮能使皇竹草株行间的裸露区域得到快速的绿化覆盖，避免大面积的裸露而发生明显的水土流失，同时，与皇竹草结合可快速形成立体的绿化层次，起到了良好的阳光吸收、水份保持与利用、绿化和固定等综合效果，两者间将起到非常好的互作作用。

实施例6 混作与单作经济效益分析

由表4可知，不同绿化模式生物质实际亩产量依次为M3（4180.21±236.77）>CK2（3560.18±172.03）>M2（2677.81±126.31）>M1（833.38±37.28）（p>0.01），差异达极显著水平。

由表4可知，赤泥堆场绿化实际投入分别为CK1（9867.16）>M3（6698.735）>M2（6468.323）>M1（6033.634）>CK2（3172.958）。虽然纯种植皇竹草成本最低，但绿化和水土保护效果欠佳，而纯种植台湾草皮成本最高。从表4可知客土覆盖后种植皇竹草并混合台湾草皮，能起到理想的绿化效果，随着有机质量的增加，成本相对提高，但亦可产生更大量的生物质供其它用途，体现出较好的生态及经济效益。

实施例7混作与单作对赤泥堆的影响

由表5可以看出，不同植物模式处理对赤泥堆的pH值及电导率产生了较大的影响。以皇竹草配置细叶结缕草的种植模式对客土下层赤泥的pH值及电导率的降低作用最为显著，可见皇竹草配置细叶结缕草明显有利于赤泥堆场中赤泥性质的改善，使pH值及反映赤泥中可溶性物质的电导率的指标显著改善，从而使赤泥堆可能的浸出物明显减少。这与皇竹草以及细叶结缕草的各自的生物学特点紧密关联的。细叶结缕草根系浅，很难延伸到30cm以下的赤泥层中，致使下层赤泥的性质除覆盖客土发生一定的物质的转移而发生改变外，其它变化较小。而皇竹草根系更为发达，同时其根系有一定的比例可以延伸至土层30cm左右区域，有利于促进浅层客土与下层赤泥间的物质的交换和转移，致使下层赤泥的pH值和电导率发生较大的变化。而皇竹草与细叶结缕草混合种植，更有利于此两种植物的相互作用，这从前面表2及表3农艺性状以及绿化效果即可以看出。这种互作既表现在植株的地上部生长上，也表现在对水分保持、吸收以及营养物质的吸收和利用上，从而也使地下部的根系均能获得良好的生长环境，最大限度的促进了赤泥性质的改善。

综合以上内容，本发明利用传统生态学理论，结合实际生产实践，以传统栽培技术应用实践为基础，改善赤泥堆场基本土壤性质，重建生态系统，恢复物种多样性。探索在改善赤泥地表土层的条件下，快速恢复其生态系统的途径，提高赤泥堆场的安全性及生态系统稳定性。通过皇竹草和台湾草皮的混种模式与栽培管理关键技术体系，研究赤泥堆场生态重建与生态恢复中不同物种与土壤的交互作用及其生态经济效应，提示农业生态系统中物种多样性在恶劣生态环境中生态系统生产力、稳定性的作用，阐明物种多样性及生物作用的生态学与经济价值。将为该立体型复合生态修复模式的推广应用提供数据参考和技术支撑，为赤泥堆场生态重建与恢复、安全稳定及可持续发展作出贡献。

Claims (3)

1.皇竹草快速绿化赤泥堆场的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 将皇竹草较老硬的茎切成单芽或双芽茎段，扦插在较肥沃的疏松苗床上，植株株行距为20cm×20cm，草节没入土壤中，淋水保持湿润，常规苗圃管理；

S2. 平整赤泥堆场，整理坡面；覆盖厚20～30cm的剥离的表土作为种植土层，并混入1～2%体积量的经发酵猪粪、鸡粪、农业废弃物中的一种或几种作为有机肥；

S3. 皇竹草种苗繁殖2个月后苗高50cm，分蘖2～3株，即可连根挖出移到赤泥堆场进行种植，种植前用黄泥浆包裹根部，皇竹草行间覆盖种植细叶结缕草，进行常规园林技术管理。

2.根据权利要求1所述皇竹草快速绿化赤泥堆场的方法，其特征在于，所述黄泥浆由红土或黄土调成80%含水量得到。

3.根据权利要求1所述皇竹草快速绿化赤泥堆场的方法，其特征在于，所述黄泥浆包裹根部的厚度为1～3cm。