CN108668551B - 防治半干旱地区矿山废弃地土堆水土流失的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防治半干旱地区矿山废弃地土堆水土流失的方法，包括如下步骤，步骤S1：将矿山废弃地土堆的边坡和平台上分别敷设一层土壤并压实；步骤S2：在每阶坡面上由上向下沿坡面高度方向间隔均匀的设置多行生态袋，相邻两行生态袋之间的坡面和平台上套种符合当地生长的多年生灌木和多年生草本植物；步骤S3：利用可降解的防沙网对坡面上的裸地和平台进行覆盖；步骤S4：定期植被管理。在矿山废弃地土堆的边坡和平台上分别种植草本植物和灌木，同时在坡面上由上向下间隔设置多行生态袋，有利于对半干旱地区矿山废弃地土堆进行水土保持。

Description

防治半干旱地区矿山废弃地土堆水土流失的方法
技术领域
本发明涉及一种防治矿山废弃地土堆水土流失的方法，尤其是涉及一种防治半干旱地区矿山废弃地土堆水土流失的方法。
背景技术
矿山开采对地表产生剧烈扰动，大量剥离物堆积而成的废弃地土堆改变了土壤原有机械组成和结构，加之排土过程中重型卡车碾压使地表严重压实，水分条件差、土壤贫瘠、生物活性低等问题使矿山废弃地土堆的植被重建十分困难，强降雨、大风和重力的作用下，很容易发生面蚀、沟蚀，还会出现沙砾化面蚀、沉陷、崩塌、滑坡等新的水土流失，对生态环境影响极大。矿山废弃地土堆作为一种人为作用诱发产生的特殊人工再塑侵蚀地貌，严重的水土流失问题已制约经济社会持续健康发展和生态文明建设。
通常矿山废弃地土堆的高度超过近百米，有的甚至更高，另外边坡若不进行防护也容易发生垮塌，存在极大的安全隐患。目前矿山废弃地土堆的外周包括由下往上呈螺旋形的通道，其通道即为平台。废弃地土堆的外周即为坡面，平台将坡面分割成多阶坡面。
目前，国内外对矿山废弃地土堆边坡植被建设的主要技术方法包括边坡固定及工程绿化技术、土壤改良技术、植物物种选择、配置及种植技术等，先进技术的应用推动了矿山废弃地土堆的重建和土地资源的可持续利用。
虽然已有的研究成果和专利多种多样，但适用于自然气候条件相对恶劣的半干旱地区矿山边坡植被建设的成熟技术较缺乏、针对性不强；土壤改良技术局限性大，效果缓慢；边坡固定及工程绿化技术前期投资成本较高、后期管护严格，不适宜在半干旱地区矿山废弃地土堆生态修复中应用；另外，在半干旱地区矿山废弃地土堆边坡植被建设中，既要保证植被成活率又要有效防治水土流失的水土保持技术几乎是空白。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能对半干旱地区尤其矿山废弃地土堆水土流失进行防治的方法，其成效快，保水效果强、防风防沙能力强。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种防治半干旱地区矿山废弃地土堆水土流失的方法，包括如下步骤，
步骤S1：将矿山废弃地土堆的边坡和平台上分别敷设一层土壤并压实；
步骤S2：在每阶坡面由上向下沿坡面高度方向间隔均匀的设置多行生态袋，相邻两行生态袋之间的坡面和平台上套种符合当地生长的多年生灌木和多年生草本植物；
步骤S3：利用可降解的防沙网对坡面上的裸地和平台进行覆盖；
步骤S4：定期植被管理。
上述技术方案的有益效果在于，在矿山废弃地土堆的边坡和平台上分别种植草本植物和灌木，同时在坡面上由上向下间隔设置多行生态袋，其中，设置多行生态袋有利于减少坡面地表径流，另外相邻的两行生态袋之间套种多年生草本植物和多年生灌木，有利于对坡面水土流失的防治，另外平台上种植套种灌草有利于加快生态恢复，同时减少土壤侵蚀，有利于水土保持。
上述技术方案中所述步骤S1中所覆土壤为表层土，且其厚度为50-80cm。
上述技术方案的有益效果在于，有利于为植被生长提供土壤条件，同时可防止边坡和平台的水土流失。
上述技术方案中所述步骤S2中生态袋的面料为夹层结构，袋体内盛装有生物肥料和土壤的混合物，夹层面料之间均匀的散布有多年生草本植物的种子。
上述技术方案的有益效果在于，生态袋表层可以附着生长植被，其内的生物肥料可以缓慢的向其上表层附着植被、其下裸地供应肥料。
上述技术方案中所述生态袋内土壤和生物肥料按干重计重量比为1:1-2。
上述技术方案的有益效果在于，生态袋既用来种植植被也用来储存肥料，同时布设在坡面上可减少地表径流。
上述技术方案中所述多年生草本植物为披碱草、无芒雀麦、老芒麦、黑麦草、蒙古冰草、紫羊茅、苜蓿、沙打旺、草木樨、景天、驼绒藜和沙蒿中的一种或多种。
上述技术方案的有益效果在于，上述多年生草本植物其耐旱、耐寒性能好，繁殖率强，根系发达，有利于防止土壤裸露，能有效的防治废弃地的水土流失。
上述技术方案中所述多年生灌木为柠条、沙棘、沙柳、沙地柏和胡枝子中的一种或多种。
上述技术方案的有益效果在于，上述多年生灌木适应能力强、抗逆性好，灌丛有利于防治风沙。
上述技术方案中所述边坡上裸地和平台上的多年生草本植物以及坡面与平台的交汇处的多年生禾本科植物均采用撒播的方式进行种植，其中，多年生草本科植物的播种量为20-50kg/hm2,播种后采用一层防沙网将坡面的裸地和平台进行覆盖，多年生灌木采用幼苗栽培，且多年生灌木按照2m×2m的株行距进行栽种。
上述技术方案的有益效果在于，多年生草本植物采用撒播的方式进行播种，其劳动量小，播种均匀，成本低，采用可降解的防沙网覆盖可在草本植物萌芽前对坡面和平台的水土进行临时保护，同时对撒播的种子形成一定的保护，且其不影响植被的生长。
上述技术方案中所述步骤S4中所述定期植被管理是在栽培后三年内，在每年的五月份至十月份每月定期对边坡和平台进行灌溉1-2次每月定期对坡面和平台进行灌溉1-2次，用水量为10-20t/hm2，每年对坡面和平台分别施撒生物肥料一次，其中，生物肥料每次的施撒量为50-100kg/hm2，其中生态袋中所使用的生物肥料和施撒的生物肥料一致，且均由牛粪、羊粪和麦麸混合而成，且牛粪、羊粪和麦麸按干重计重量比为1-5:1-2:1。
上述技术方案的有益效果在于，在矿山废弃的地表植被成形前进行植被管理，定期施水施肥，有利于使得植被生长更加繁盛，增加地表植被的成活率，并能使得其尽快成形见效。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
选择内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司的二号露天矿土堆作为研究对象，其位于锡林郭勒盟锡林浩特市境内，其呈不规则的四边形，其占地近50km2，实验时，选择其东南面边坡和平台作为实验对象，并在该区域内沿外周间隔设置五个实验区，每个实验区分别由上向下设为多阶坡面，每个实验区的宽度为20m,每阶坡面的坡高均在18-23米内，平均坡高为20±1.3m,五个试验区分别为A区、B区、C区、对照一区和对照二区，其中，五个实验区的平均坡面高、坡面倾角和平台宽度均符合国家相关标准。
其中A区的坡面由上向下间隔1m设置多行生态袋，B区的由上向下间隔2m设置多行生态袋，C区由上向下间隔3m设置生态袋，对照一区和对照二区均不设置生态袋；其中A区生态袋内的土壤与生物肥料按干重计重量比为1：1；B区生态袋内的土壤与生物肥料按干重计重量比为1:1.5；C区生态袋内的土壤与生物肥料按干重计重量比为1：2，其中每个实验区的坡面上除铺设有生态袋以外的位置均为裸地；其中生态袋内的草本植物的种子与下述每个实验区所使用的草本植物的种子一致，其中五个实验区的覆盖的表土层的厚度分别是A区的厚度为50cm，B区的厚度为65cm，C区的厚度为80cm，对照一区的厚度为10cm，对照二区的厚度为100cm。
其中，A区的边坡和平台裸地上混合播种苜蓿、沙打旺、草木樨、披碱草、无芒雀麦和老芒麦的种子，其中，每种草本植物的种子重量占比相同，按照20kg/hm2量进行均匀播种，然后在坡面的裸地和平台上盖上防沙网，然后在坡面和平台上分别按照2m×2m的株行距在防沙网上开孔并栽培灌木，其中灌木为柠条和沙棘，且二者各占一半，并混合栽培。
其中，B区的坡面裸地和平台上混合播种草本科植物景天、驼绒藜、沙蒿、黑麦草、蒙古冰草和紫羊茅的种子，每种草本植物的种子重量占比相同，按照35kg/hm2量进行均匀播种，然后在坡面的裸地和平台上盖上防沙网，然后在坡面和平台上分别按照2m×2m的株行距在在防沙网上开孔并栽培灌木，其中，多年生灌木为沙柳、沙地柏和胡枝子，三者各占三分之一，并混合栽培。
其中，C区的坡面和平台上混合播种草本科植物苜蓿、沙打旺、草木樨、景天、驼绒藜、沙蒿、披碱草、无芒雀麦、老芒麦、黑麦草、蒙古冰草和紫羊茅的种子，每种草本植物的种子重量占比相同，按照50kg/hm2量进行均匀播种，然后在坡面的裸地和平台上盖上防沙网，然后在坡面和平台上分别按照2m×2m的株行距在防沙网上开孔并栽培灌木，其中，灌木为柠条、沙棘、沙柳、沙地柏和胡枝子中，五者各占五分之一，并混合栽培。
其中，对照一区的坡面和平台上混合播种苜蓿、沙打旺、草木樨、景天、驼绒藜和沙蒿的种子，每种草本植物的种子重量占比相同，按照10kg/hm2量进行均匀播种，在坡面和平台上分别按照2m×2m的株行距在防沙网上开孔并栽培灌木，其中，灌木为柠条、沙棘、沙柳、沙地柏和胡枝子，五者各占五分之一。
对照二区的坡面和平台上混合播种草本科植物苜蓿，按照80kg/hm2播种量进行均匀播撒。
植被管理：
五个实验区的在播种和栽种完成后立即进行一次浇水，浇水量均为20t/hm2。
其中，在播种后三年内，每年的五月份至十月份每月月初对A区施水一次，施水量为20t/hm2,每年对边坡施撒生物肥料一次，每年对平台施撒生物肥料一次，其中，生物肥料每次的施撒量为50kg/hm2；
其中，在播种后三年内，每年的五月份至十月份每月月初和月中分别对B区施水一次，每次施水量为10t/hm2,每年对边坡施撒生物肥料一次，每年对平台施撒生物肥料一次，其中，生物肥料每次的施撒量为120kg/hm2；
其中，在播种后三年内，每年的五月份至十月份每月月中对于C区施水一次，每次施水量为10t/hm2，每年对边坡施撒生物肥料一次，每年对平台施撒生物肥料一次，其中，生物肥料每次的施撒量为100kg/hm2；
其中，在播种后三年内，每年的五月份至十月份每月月初和月中分别对照一区施水一次，每次施水量为10t/hm2,每年对边坡施撒生物肥料一次，每年对平台施撒生物肥料一次，其中，生物肥料每次的施撒量为10kg/hm2；
对照二区在栽种完成后的当年的五月份至十月份每月施水一次，施水量为20t/hm2，每年对边坡施撒生物肥料一次，每年对平台施撒生物肥料一次，其中，生物肥料施撒量为150kg/hm2。
上述五个实验区每年施撒生物肥料的季节优选的为每年五月底，植物返青不久，施撒生物肥料有利于促进其幼苗生长。
上述各实施例中，其中生态袋中所使用的生物肥料和施撒的生物肥料一致，且均由牛粪、羊粪和麦麸混合而成，且牛粪、羊粪和麦麸按干重计重量比为1-5:1-2:1；优选的，牛粪、羊粪和麦麸按干重计重量比为5:2：1。
每半年记录一次五个实验区的植被生长情况，结果如下：
其中，半年后，五个实验区的草本植物长势良好，A区、B区和C区的植被盖度分别在45.6％、49.7％和63.1％，对照一区的裸露地面积最大；A区、B区和C区的灌木存活率分别在89.1％、91.3％和92.8％，对照一区的灌木存活率为82％，而A区、B区和C区的禾本科植物长势良好，且C区的禾本科植物已经成簇；
一年后，正值返青季，五个实验区的草本植物、禾本科植物和灌木均开始返青；
一年半后，A区、B区和C区植被盖度分别在52.6％、61.4％和69.8％，，对照一区存在部分裸露地，植被盖度为40.5％，对照二区仍然存在较大面积的裸露地，植被盖度为32.4％，A区、B区、C区的禾本科植物均成簇生长形成一道屏障，对照一区的禾本科植物还未成簇；
两年后，正值返青季，五个实验区的草本植物和灌木均开始返青；
两年半后，A区、B区和C区植被基本实现对地表的完全覆盖，且禾本科植物均成簇且连成一行，对照一区还存在部分裸露地，植被长势不佳，而对照二区仍存在部分裸露地，但长势不佳；同时采用水泵抽水对每个实验区的坡面和平台上分别选择五个不同的地方进行垂直冲击1mi n,其中水泵出水口处的水压为6Mpa,A区、B区和C区的所有的冲击处的植被损害较小，对照一区的十个冲击处的植被的根部均严重暴露，对照二区的十个冲击处的植被根部处均形成一坑。
其中，对照一区主要是因为草本植物种子的播种量低，且未设置生态袋和防沙网，导致草本植物的种子进一步的产生损耗，同时其缺少生态袋在后期的增补肥效，导致草本植物的长势不佳，灌溉过程中由于缺少生态袋对地表径流的阻控，坡面表层土流失严重。而对照二区种子的播种量虽然多，但其植被品种极其单一，难以形成植被群，且同样存在种子损耗，肥效不足，植被生长不佳，灌溉过程中由于缺少生态袋对地表径流的阻控，坡面表层土流失严重。
其中，防沙网可降解的材质制成，其在前期可对撒播的种子形成防护，可在前期起到防风沙的功能，避免草本植物的种子被风沙带走，另外还可以对种子长出的嫩芽形成保护，植被进一步的生长过程中，防沙网逐渐腐烂，当然也可后期人为根据需要将防沙网掀除。
由此可见，本发明技术方案能有效的对半干旱地区尤其矿山废弃地土堆的水土流失进行防治，基本三年就能见效。
其中，生态袋的面料为夹层，其外层为聚丙烯，其内层为双面熨烫针刺无纺布，内层之间填装土壤与生物肥料的混合物。外层与内层之间均匀铺设对应的草本植物种子。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.防治半干旱地区矿山废弃地土堆水土流失的方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤S1：将矿山废弃地土堆的边坡和平台上分别敷设一层土壤并压实；
步骤S2：在每阶坡面上由上向下沿坡面高度方向间隔均匀的设置多行生态袋，相邻两行生态袋之间的坡面和平台上套种符合当地生长的多年生灌木和多年生草本植物；
步骤S3：利用可降解的防沙网对坡面上的裸地和平台进行覆盖；
步骤S4：定期植被管理；
所述步骤S1中所覆土壤为表层土，且其厚度为50-80cm；
所述步骤S2中生态袋的面料为夹层结构，袋体内盛装有生物肥料和土壤的混合物，夹层面料之间均匀的散布有对应坡面一致的多年生草本植物的种子；所述生态袋内土壤和生物肥料按干重计的重量比为1:1-2。
2.根据权利要求1所述的防治半干旱地区矿山废弃地土堆水土流失的方法，其特征在于，所述多年生草本植物为披碱草、无芒雀麦、老芒麦、黑麦草、蒙古冰草、紫羊茅、苜蓿、沙打旺、草木樨、景天、驼绒藜和沙蒿中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的防治半干旱地区矿山废弃地土堆水土流失的方法，其特征在于，所述多年生灌木为柠条、沙棘、沙柳、沙地柏和胡枝子中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的防治半干旱地区矿山废弃地土堆水土流失的方法，其特征在于，所述坡面上裸地和平台上的多年生草本植物采用撒播的方式进行种植，其中，多年生草本科植物的播种量为20-50kg/hm2,播种后采用一层防沙网将坡面的裸地和平台进行覆盖，多年生灌木采用幼苗栽培，且多年生灌木按照2m×2m的株行距进行栽种。
5.根据权利要求1所述的防治半干旱地区矿山废弃地土堆水土流失的方法，其特征在于，所述步骤S4中所述定期植被管理是在栽培后三年内，在每年的五月份至十月份每月定期对边坡和平台进行灌溉1-2次，用水量为10-20t/hm2，每年对边坡和平台分别施撒生物肥料一次，其中，生物肥料每次的施撒量为50-100kg/hm2，其中生态袋中所使用的生物肥料和施撒的生物肥料一致，且均由牛粪、羊粪和麦麸混合而成，且牛粪、羊粪和麦麸按干重计的重量比为1-5:1-2:1。
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