CN109220462A - 一种尾矿边坡的复垦绿化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尾矿边坡的复垦绿化方法，主要基质材料选取尾矿边坡尾矿渣，加入生物炭及有机肥作为改良剂，再加入添加剂：保水剂及粘合剂，以此基质在尾矿边坡进行复垦绿化，选取紫穗槐、紫羊茅、沙棘、波斯菊和地肤作为目标植物，植物生长速度快，抗性强，不但起到较好的生态修复绿化效果，还能增强护坡功能，施工方便，便于维护，而且此方法的基质为无土绿化基质，成本低，修复后的边坡土壤环境质量满足中国《土壤环境质量标准》(GB15618 1995)二级标准值的要求，达到了生态修复与护坡并行的效果。

Description

一种尾矿边坡的复垦绿化方法
技术领域
本发明涉及矿区边坡生态修复的环境保护技术领域，尤其是涉及一种尾矿边坡的复垦绿化方法。
背景技术
我国是一个金属矿山资源极其丰富的大国，采矿历史悠久，且对矿山的开发利用强度大，每年会产生数量巨大的尾矿，在长期的矿产资源开发利用过程中，矿山生态破坏和环境污染等问题日益严重，成为影响经济发展和社会稳定的重要制约因素。尾矿是矿山选矿的副产物，是一种没有强度、含有污染物、极易液化流动的高含水率固体废物。据统计，我国现存尾矿量超过百亿吨，且每年以数亿吨的速度增长。矿山排放的尾矿堆积在山坡上，由于尾矿中往往重金属含量过高，而且没有覆盖疏松的堆存，暴雨时容易发生水蚀，形成泥石流沿沟下泄，使得水土流失加剧，造成人员伤亡和经济损失，并且这些重金属污染物会伴随水土流失而污染水源和农田。
生态护坡技术在发达国家已有很长的应用历史，日本在该技术上已获得多项专利。尾矿库边坡不同于一般土质边坡，不具备植物生长所必需的土壤环境，无法直接进行种子撒播或植物带绿化，即使采用铺草皮方法或目前国内广泛应用的水力喷播技术，由于喷浆与坡面岩体的黏性较差，防护效果也不理想。另外，矿渣保水功能差，有机质含量低，土壤综合肥力状况处于极低水平，各种土壤营养元素都极为贫乏，且几乎不含有微生物，植被很难从中吸收水分及养分供其生长发育。通过改良基质，改善传统的工程固土护坡方式，使植被能在边坡正常生长，从而固土护坡，控制污染，降低重金属危害，满足人们对生存环境及景观的需求。
中国专利文献CN103380686A公开了一种草种喷播绿化方法，通过对绿化草种的选择及草种生长基质的配比，实现较好的生态绿化效果。其公开的草种生长基质配比为46％粘土、40％营养土、9.7％植物纤维、0.6％膨化物、3.33％营养液、0.3％保水剂、0.4％团粒剂、0.3％微生物菌剂。该发明喷播的草种生长速度快，抗性强，但需要进行二次喷播，并且，后期维护中需要追加有机肥，经济成本较高。
中国专利文献CN106358639A公开了一种植生袋护坡绿化方法，该专利的基质材料为泥炭土50％、菜园土30％、有机质10％、农家肥7％、保水剂3％，混合植物种子装袋内加固于坡面。该专利不受坡形坡面限制，可满足快速防护和快速绿化的要求。但是，相对成本较高，种植过程较为复杂。
本发明人在铁尾矿区经过几年的试验研究，终于找到一种尾矿边坡的复垦绿化方法，通过改良剂、粘合剂和保水剂的加入使得植物成活率更高，方法设备更加简单，易于操作，成本较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尾矿边坡的复垦绿化方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
按照本发明所述的尾矿边坡的复垦绿化方法，其特征在于，如下步骤：
(1)基质配置：主要基质材料：尾矿渣，加入生物炭及有机肥作为改良剂；再加入添加剂：保水剂及粘合剂，加水混合均匀，以保持基质为泥浆状态，待喷播应用；
(2)种子层基质配置：选取紫穗槐、沙棘、紫羊茅、波斯菊、地肤种子，进行混合种植，将种子与(1)中部分基质加水充分混合，以保持基质为泥浆状态，待喷播应用；
(3)双层喷附：将(1)制备的基质进行喷射，厚度为6～8cm，待基质稳定后，再喷射(2)制备的种子层基质，厚度为2～3cm；
(4)覆盖草毡：用草毡铺设覆盖，竹钉固定，植物种子从出芽至幼苗期间更换草毡；
(5)养护：适时进行浇水及病虫害的防治；
其中所述的生物炭为粉末状生物有机材料；所述的有机肥为腐熟鸡粪肥，；所述的保水剂为聚丙烯酸钠；所述的粘合剂为聚丙烯酰胺；所述的主要基质材料质量配比为M尾矿渣：M生物炭：M有机肥＝60～70：1.5～2.5：0.5～1.5，添加剂及种子施加量为：,保水剂8～12g/m2，粘合剂8～12g/m2；草种8～12g/m2，树种12～18g/m2。
按照本发明所述的尾矿边坡的复垦绿化方法，其特征在于，所述的主要基质材料质量配比为M尾矿渣：M生物炭：M有机肥＝65：2：1。
按照本发明所述的尾矿边坡的复垦绿化方法，其特征在于，所述的添加剂施加量为：保水剂10g/m2，粘合剂10g/m2。
按照本发明所述的尾矿边坡的复垦绿化方法，其特征在于，所述的草种施加量为10g/m2，树种施加量为15g/m2。
本发明尾矿边坡的复垦绿化方法特点：
选取大孤山尾矿边坡尾矿渣作为主要基质材料，添加改良剂生物炭、有机肥对尾矿渣进行改良，以正交方法对尾矿、生物炭、有机肥进行基质配比设计，分析各个基质配比组合，从而得到最优基质配比为M尾矿渣：M生物炭：M有机肥＝＝65：2：1，取材方便，成本低廉，施工方便，便于维护。喷播的草种和树种生长速度快，抗性强，修复后的边坡土壤环境质量满足中国《土壤环境质量标准》(GB15618 1995)二级标准值的要求。
尤其是本发明在基质中加入保水剂与粘合剂，在尾矿边坡进行复垦绿化，不仅起到较好的生态修复绿化效果，还能增强护坡功能，有效减少对矿区生态环境的危害；特别是生长基质的配置没有用到土壤，是一种无土绿化基质，与传统的客土喷播绿化方法相比，避免了因取用客土进行绿化而造成的二次土地破坏，具有较高的经济效益和环境效益。
本发明不会带来二次污染，具有修复效果好、操作简单的优点，是一种环境友好型和经济有效型的绿色技术，可大面积应用于各种尾矿边坡修复。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明创造的实施方式不限于此。用于实验的大孤山边坡尾矿渣基本理化性质见表1.
表1大孤山边坡尾矿渣基本理化性质
试验田设置及各种植物生长基质的来源：
(1)本试验在辽宁省鞍山市大孤山矿区尾矿库进行，将试验田等分成六个小试区(A-1,A-2,A-3,A-4,A-5,B-1)，A-1、A-2、A-3、A-4、A-5分别只播种地肤、波斯菊、紫羊茅、紫穗槐、沙棘，B-1混合播种地肤、波斯菊、紫羊茅、紫穗槐、沙棘。每一个面积为200m2。
实施例：一种尾矿边坡的复垦绿化方法，为如下步骤：
(1)尾矿渣调研：取回尾矿渣样品，进行理化性质分析；
(2)主要基质材料配比：根据尾矿渣理化性质，选取生物炭、有机肥作为基质改良材料，采用正交设计对三种材料进行配比，得到最佳的基质材料质量配比为M尾矿渣：M生物炭：M有机肥＝65：2：1，以此基质在矿区废弃地进行复垦绿化；
(3)选择基质添加剂：在基质中按照施用量加入10g/m2的保水剂和10g/m2的粘合剂；
(4)选择种子：选取颗粒饱满、胚芽完整的紫穗槐、沙棘、紫羊茅、波斯菊、地肤作为种植植物，按照草种施加量为10g/m2，树种施加量为15g/m2；
(5)喷播基质及含种子基质的配置：基质：将生物炭、有机肥、粘合剂、保水剂和尾矿渣按照加入量，在施工现场加水混合均匀，以保持为泥浆状态，制备的基质用于基质层喷播使用；含种子基质：将植物种子与制备的部分基质充分混合，用于种子层喷播使用；
(6)双层喷附；第一层为基质层喷射，厚度为7cm，待基质稳定后，再喷射第二层含种子层基质，厚度为2.5cm；
(7)覆盖草毡：在基质喷射施工完成后，迅速用草毡铺设覆盖，并固定，覆盖时尽量紧贴铺设层，铺设时采用竹钉固定，个别不平整的地方加固；
(8)养护：植物种子从出芽至幼苗期间，进行浇水养护，浇水养护时安装雾化喷头，从开始坚持每天早晨浇一次水，炎热夏季早晚各浇一次，随后随植物的生长逐渐减少浇水次数，并根据降水情况适时调整，在植物逐渐生长过程中，对其适时病虫害的防治。
上述步骤中所述的生物炭为粉末状生物有机材料；所述的有机肥为腐熟鸡粪肥，含水量为25～35％；所述的保水剂为聚丙烯酸钠；所述的粘合剂为聚丙烯酰胺；
对比例1：生长基质的配置中不加入生物炭、有机肥、保水剂、粘合剂，其余方法同实施例。
对比例2：生长基质的配置中不加入生物炭，其余方法同实施例。
对比例3：生长基质的配置中不加入有机肥，其余方法同实施例。
对比例4：生长基质的配置中不加入保水剂，其余方法同实施例。
对比例5：生长基质的配置中不加入粘合剂，其余方法同实施例。
实施例及各对比例的试验指标监测方法：
边坡土壤有机质含量测定：
采用重铬酸钾-硫酸氧化法(GB 9834-88土壤有机质测定法)土样中的有机质被重铬酸钾氧化，六价铬酸离子被还原成三价，剩余重铬酸钾用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，然后算得土壤有机质的含量。
边坡植被覆盖率测定：
不同区域所种植的植物不同，测定每个小区的植被覆盖率，筛选出绿化效果最优的植物。用植物茎叶对地面的投影面积计算。
坡面最大冲刷深度测定：
可以判断出边坡土壤对大流量和高流速侵蚀的抵抗能力，采用测树根法测定。
实施例及各对比例的试验指标监测结果见下表：
表2边坡土壤有机质含量(g/kg)
表3边坡植被覆盖率(％)
表4坡面最大冲刷深度(mm)
结果表明，本发明尾矿边坡的复垦绿化方法，具体实施例用于生态护坡试验结果证明，能够明显提高土壤中有机质含量和边坡植被覆盖率，坡面最大冲刷深度得到有效的降低，实现了生态护坡效果。
本发明选择优选种子以及植物生长基质的配置进行试验研究，本发明的方法施工方便，便于维护，喷播的草种和树种生长速度快，抗性强，修复后的边坡土壤环境质量满足中国《土壤环境质量标准》(GB15618 1995)二级标准值的要求，达到生态修复与护坡并行的效果。
上述实施例为本发明创造较佳的实施方式，但本发明创造的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明创造的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种尾矿边坡的复垦绿化方法，其特征在于，如下步骤：
(1)基质配置：主要基质材料：尾矿渣，加入生物炭及有机肥作为改良剂；再加入添加剂：保水剂及粘合剂，加水混合均匀，以保持基质为泥浆状态，待喷播应用；
(2)种子层基质配置：选取紫穗槐、沙棘、紫羊茅、波斯菊、地肤种子，进行混合种植，将种子与(1)中部分基质加水充分混合，以保持基质为泥浆状态，待喷播应用；
(3)双层喷附：将(1)制备的基质进行喷射，厚度为6～8cm，待基质稳定后，再喷射(2)制备的种子层基质，厚度为2～3cm；
(4)覆盖草毡：用草毡铺设覆盖，竹钉固定，植物种子从出芽至幼苗期间更换草毡；
(5)养护：适时进行浇水及病虫害的防治；
其中所述的生物炭为粉末状生物有机材料；所述的有机肥为腐熟鸡粪肥，；所述的保水剂为聚丙烯酸钠；所述的粘合剂为聚丙烯酰胺；所述的主要基质材料质量配比为M尾矿渣：M生物炭：M有机肥＝60～70：1.5～2.5：0.5～1.5，添加剂及种子施加量为：保水剂8～12g/m2，粘合剂8～12g/m2；草种8～12g/m2，树种12～18g/m2。
2.根据权利要求1所述的尾矿边坡的复垦绿化方法，其特征在于，所述的主要基质材料质量配比为M尾矿渣：M生物炭：M有机肥＝65：2：1。
3.根据权利要求1所述的尾矿边坡的复垦绿化方法，其特征在于，所述的添加剂施加量为：保水剂10g/m2，粘合剂10g/m2。
4.根据权利要求1所述的尾矿边坡的复垦绿化方法，其特征在于，所述的草种施加量为10g/m2，树种施加量为15g/m2。
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