CN105766124A - 一种弃渣场植被生态恢复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种弃渣场植被生态恢复方法，包括对所述弃渣场进行平整化处理，并保持预定平整度；在经过平整化处理的弃渣场表面铺设一层覆土；改良所述覆土，以使得所述覆土成为宜农林土地；在改良后的覆土上种植目标植被，根据预定的灌溉周期、将生活污水处理达标后对所述目标植被进行灌溉。本发明提供的弃渣场植被生态恢复方法，根据铺设覆土的养分对所述的覆土进行改良，然后分析所述覆土以及目标植被的参数信息并根据这些参数信息获得目标植被的需水量，最后根据获得的需水量对目标植被进行灌溉，该方法能够加快土壤熟化速度，促进土壤改良过程，确保植物快速生长，同时节约水资源、保护环境以及节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护领域，尤其涉及一种弃渣场植被生态恢复方法。
背景技术
在水电站建设过程中所产生的大量弃渣需要很大的场地进行集中堆放。这些弃渣的堆放破坏了渣场区原有的生态环境，存在水土流失的威胁。因此，在工程建设结束后，需要对渣场需要进行必要的生态修复工作，通过人为干扰手段加速其生态恢复步伐。
国内现有植被恢复工作的研究多集中在降雨量比较丰富、水土流失危害严重的地区。关注的焦点是生物多样性以及生态群落演化等。对于高寒、少雨、土地贫瘠的地区研究较少，并且渣场的生态恢复过程存在着很多不确定因素，生态恢复工作面临众多困难和挑战。
发明内容
本发明提供的弃渣场植被生态恢复方法适用于高寒、少雨、土地贫瘠的地区，能够加快土壤熟化速度，促进土壤改良过程，确保植物快速生长。
本发明解决上述问题所提出的技术方案如下：
提供一种弃渣场植被生态恢复方法，包括
对所述弃渣场进行平整化处理，并保持预定平整度；
在经过平整化处理的弃渣场表面铺设一层覆土；
改良所述覆土，以使得所述覆土成为宜农林土地；
在改良后的覆土上种植目标植被；
根据预定的灌溉周期、将生活污水处理达标后对所述目标植被进行灌溉。
进一步地，所述覆土的厚度为10～60cm。
进一步地，改良所述覆土，以使得所述覆土成为宜农林土地的具体方法还包括
分析所述覆土的养分；
根据所述覆土的养分情况对所述覆土增施有机肥；
对所述的覆土进行天然熟化。
进一步地，根据预定的灌溉周期、将生活污水处理达标后对所述目标植被进行灌溉的具体方法包括
计算所述目标植被的蒸发以及蒸腾参数；
分析所述目标植被的作物系数；
计算所述覆土水分修正系数；
根据所述目标植被的蒸发以及蒸腾参数、所述目标植被的作物系数以及所述覆土水分修正系数计算所述目标植被的需水量；
根据所述目标植被的需水量对所述目标植被进行灌溉。
进一步地，根据预定的灌溉周期、将生活污水处理达标后对所述目标植被进行灌溉的具体方法还包括将所述覆土的养分输入到土壤水运动数值模型中，获得所述覆土的水分特征，其中，所述土壤水运动数值模型为HYDRUS模型。
进一步地，所述灌溉周期是根据目标植被的需水量以及所述覆土的水分特征来进行确定。
进一步地，所述灌溉周期为7天。
进一步地，所述生活污水是根据目标植被养分需求进行处理后的生活污水。
本发明提供的弃渣场植被生态恢复方法，根据铺设覆土的养分对所述的覆土进行改良，然后分析所述覆土以及目标植被的参数信息并根据这些参数信息获得目标植被的需水量，最后根据获得的需水量对目标植被进行灌溉，该方法能够加快土壤熟化速度，促进土壤改良过程，确保植物快速生长，同时节约水资源、保护环境以及节约成本。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1为本发明弃渣场植被生态恢复方法流程图；
图2为本发明实施例中弃渣场为坡地结构示意图；
图3为本发明步骤S3流程图；
图4为本发明步骤S5流程图；
图5为本发明中所述覆土土壤的水分特征曲线。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
在本实施例中，以黄河上游地区水电站弃渣场为例来描述本发明提供的弃渣场植被生态恢复方法。这里只是作为示例而不是用于进行限制，本发明提供的弃渣场植被生态恢复方法还可以用到其他高寒、少雨、土地贫瘠的其他地区。
参照图1，本实施例提供的弃渣场植被生态恢复方法，包括以下步骤：
步骤S1、对所述弃渣场进行平整化处理，并保持预定平整度；
其中，所述平整化处理包括填压、防陷处理，填压主要是针对所述弃渣场表面凹凸不平地况进行的处理，防陷主要是针对所述弃渣场紧实程度进行的处理。
步骤S2、在经过平整化处理的弃渣场表面铺设一层覆土；
为了运输方便，所述覆土一般取自弃渣场所在地土场的土壤，所述覆土层的厚度越厚越利于植被根系的生长，但是，覆土层越厚灌溉所需的水量就越大；所以，为了节约灌溉用水、减少土料成本以及满足植被生长需求，所述覆土层的厚度为10～60cm，其中，在实际修复过程中，覆土层的厚度需要根据弃渣的类型进行合理确定。
结合图2，对于弃渣场为坡地的情况，可以根据弃渣场地貌特点及水土流失路径来确定需要铺设覆土的区域，例如，弃渣场位于沟壑地带，水土流失方向为沿着弃渣场的坡面并沉积在沟壑底部，为了减少水土流失，在弃渣场坡面上铺设覆土形成一个拦腰截断所述坡面的台地，不仅减少甚至避免所述台地自身的水土流失，同时拦蓄在所述弃渣场坡面高处形成的径流及其携带的土壤颗粒和养分。
步骤S3、改良所述覆土，以使得所述覆土成为宜农林土地；
由于弃渣场所在地的土壤熟化程度较差，其中有些植物必须的有机物成分含量比较低，例如氮、磷含量较低，所以为了满足植物的生长需求，使得所述覆土成为宜农林的土地，需要对所述的覆土进行改良。
具体的，结合图3，所述步骤S3包括：
步骤S31、分析所述覆土的养分；
在上述步骤中，对所述覆土进行养分分析主要是对植物生长所必需的氮、磷、钾三要素以及覆土土壤有机质的检验，具体的，首先对覆土土壤样本进行风干、碾碎，然后对其进行颗分实验，得到覆土土壤的颗粒组成成分，再依据土壤颗粒分级标准对所述覆土土壤进行土壤质地判别。其中，覆土养分分析主要指标为土壤粒径与质地、有机质、水解氮、速效磷、速效钾等。
步骤S32、根据所述覆土的养分情况对所述覆土增施有机肥；
有机肥的选取主要是针对所述覆土中缺少或含量较低的有机物，通过增施有机肥来达到补充覆土中所缺少或含量较低的有机物，提高所述覆土保水保肥能力，使得所述覆土成为适合植物生长的土壤。
步骤S33、对所述的覆土进行天然熟化，天然熟化主要是为了增加土壤里面的微生物含量，进而增加土壤的肥力以及养分。
步骤S4、在改良后的覆土上种植目标植被；
经过改良后的覆土符合植物生长的需求，可以在所述改良后的覆土上种植目标植被，其中，目标植被可以根据弃渣场所在地的气候或地势情况选择合适的植被，例如灌木和草本植物，通过种植植被即改善了弃渣场环境同时减少水土流失。
步骤S5、根据预定的灌溉周期、将生活污水处理达标后对所述目标植被进行灌溉；
具体的，所述灌溉周期可以根据弃渣场所在地的气候特点进行确定，由于本实施例以黄河上游地区作为示例，所以根据黄河上游地区强烈的蒸发作用，所述灌溉周期选为7天；其中，为了节约水资源，用于灌溉所述目标植被的水取自生活污水，根据目标植被的养分需求对所述生活污水进行处理，使得所述污水中有机物达标后将其灌溉所述目标植被，这样不仅可以节约水资源，保护环境，同时降低为目标植被补充有机物所需要的成本。
具体的，结合图4，所述步骤S5包括：
步骤S51、计算所述目标植被的蒸发以及蒸腾参数；
其中，计算计算所述目标植被的蒸发以及蒸腾参数根据Penman-Monteith公式进行计算，如下式所示：
上式中，ET0表示的是目标植被的蒸发以及蒸腾参数，Rn表示的是净辐射(MJ/m2·d)，G表示的是土壤热通量(m/s)，T表示的是平均气温(℃)，u2表示的是高度为2m处的风速(m/s)，ea表示的是饱和水汽压(kPa)，ed表示的是实际水汽压(kPa)，Δ表示的是温度-饱和水汽压关系曲线上T处的切线斜率(kPa/℃)，γ表示的是湿度表常数(kPa/℃)。
步骤S52、分析所述目标植被的作物系数；
作物系数Kc通常用蒸渗仪测定，观测生育期不同阶段的实际作物需水量，除以对应的ET0，即为不同生育期内的作物系数值。通常，作物系数Kc主要参考FAO-56作物系数表中的作物系数，或者参考已经经过实测得到的所述目标植被的作物系数。其中，Kc在作物生长过程中的变化规律为作物生长前期由小到大，在作物生长旺盛时期达到最大值(1.0左右)，作物生长后期逐渐减小。
步骤S53、计算所述覆土水分修正系数，其中，所述覆土水分修正系数根据FAO-56建议的土壤水分胁迫指数计算方法计算得到。
步骤S54、根据所述目标植被的作物系数、所述覆土水分修正系数以及所述目标植被的蒸发以及蒸腾参数计算所述目标植被的需水量；
具体的，根据下面公式来计算所述目标植被的需水量：
ETc＝KC*KS*ET0
上式中，ETc表示的是目标植被的需水量，KC表示的是目标植被的作物系数，KS表示的是所述覆土水分修正系数，ET0表示的是所述目标植被的蒸发以及蒸腾参数。
步骤S55、根据步骤S31得到的所述覆土的养分，将其输入到土壤水运动数值模型中，获得所述覆土土壤的水分特征曲线(如图5所示)，其中，所述土壤水运动数值模型为HYDRUS模型。
步骤S56、根据所述目标植被的需水量以及所述覆土的水分特征对所述目标植被进行灌溉。
本发明提供的弃渣场植被生态恢复方法能够加快土壤熟化速度，促进土壤改良过程，确保植物快速生长，同时节约水资源、保护环境以及节约成本。针对该有益效果，本发明申请人在论文《黄河上游水电站渣场生态修复区植被恢复状况的初步研究》中有所揭示，下面为摘录该论文一部分内容来描述本发明的有益效果。
李家峡渣场植被恢复区位于山谷的一侧，其形状为一不规则的葫芦形，最大长度为75m，最大宽度27m，面积约为2162m2。恢复区南部为人工种植的红柳，其中一部分在铁丝网围栏内；北部没有进行人工栽种，植被以草本植物和零星分布的灌木(锦鸡儿)为主。红柳整体的生长状况都很好，且围栏内植株高度明显大于围栏外的。根据这些差异，将调查区分为三个子区；南部围栏内的红柳为I区，围栏外的红柳为II区；北部杂草区为III区。表1列出了各区的主要调查指标：
表1李家峡植被分区特征表
恢复区植被覆盖与生长情况整体较好，灌木和草的盖度均在80-100％之间。特别是I区围栏内的红柳，不仅盖度达到了100％，而且枝叶茂密，形成了难以通过的密实屏障；II区内的红柳盖度也达到了80％。
公伯峡水电站渣场生态修复区位于上坝公路山坡与乡村公路之间，渣场形状为三角形，边长分别为400、250和450m，面积大约为57832m2。这一渣场紧邻水库管理区，栽种了景观效果较好的乔木(槐、柳、杨)，同时间种了一些红柳。根据生长状况，可以从东到西分为三个区：I区为槐树、柳树和红柳间种区；II区柳树和红柳间种区；III区为杨树区。表2列出了各区的植物生长特征。其中，乔木的主要生长指标(主干直径和高度)非常均匀，个体之间的差别不大。I区内主要是乔木，植被总盖度达到了80-90％。II区的植被盖度为60-70％之间。III区内完全为生长良好、均一的杨树，主干平均直径达9cm，高度达到643cm。三个区域无论是乔木还是灌木，生长状况显得都十分均匀，高度和直径的变差系数都基本在30％以内，特别是占恢复区大部分的II、III区，高度的变差系数只有20％左右。
表2公伯峡水电站渣场植被分区特征表
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (7)
1.一种弃渣场植被生态恢复方法，其特征在于，包括
对所述弃渣场进行平整化处理，并保持预定平整度；
在经过平整化处理的弃渣场表面铺设一层覆土；
改良所述覆土，以使得所述覆土成为宜农林土地；
在改良后的覆土上种植目标植被；
根据预定的灌溉周期、将生活污水处理达标后对所述目标植被进行灌溉。
2.根据权利要求1所述的植被生态恢复方法，其特征在于，所述覆土的厚度为10～60cm。
3.根据权利要求1所述的植被生态恢复方法，其特征在于，改良所述覆土，以使得所述覆土成为宜农林土地的具体方法还包括：
分析所述覆土的养分；
根据所述覆土的养分情况对所述覆土增施有机肥；
对所述的覆土进行天然熟化。
4.根据权利要求1所述的植被生态恢复方法，其特征在于，根据预定的灌溉周期、将生活污水处理达标后对所述目标植被进行灌溉的具体方法包括：
计算所述目标植被的蒸发以及蒸腾参数；
分析所述目标植被的作物系数；
计算所述覆土水分修正系数；
根据所述目标植被的蒸发以及蒸腾参数、所述目标植被的作物系数以及所述覆土水分修正系数计算所述目标植被的需水量；
根据所述目标植被的需水量对所述目标植被进行灌溉。
5.根据权利要求4所述的植被生态恢复方法，其特征在于，根据预定的灌溉周期、将生活污水处理达标后对所述目标植被进行灌溉的具体方法还包括
将所述覆土的养分输入到土壤水运动数值模型中，获得所述覆土的水分特征，其中，所述土壤水运动数值模型为HYDRUS模型。
6.根据权利要求5所述的植被生态恢复方法，其特征在于，所述灌溉周期是根据目标植被的需水量以及所述覆土的水分特征来进行确定。
7.根据权利要求6所述的植被生态恢复方法，其特征在于，所述灌溉周期为7天。
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