CN110583374A - 一种基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法，包括以下步骤：S1.构建植被：在待修复的土壤区域内播种雀稗属植物的草籽，然后在土壤区域内覆盖草毯；S2.植被栽培：在草籽出苗20–40天后，追施氮磷复合肥和有机肥，氮磷复合肥的施用标准为150–250kg/亩，有机肥的施用标准为400–600kg/亩；S3.超积累植物的转移：在草籽出苗2–6个月后，收割雀稗属植株露出地面的部分。本发明基于以雀稗属植物和草毯共同组成的修复植被，开展废弃稀土矿山生态修复和治理，具有操作、管理简便，修复效率高、成本低、环境风险小、能美化环境多种优点，适用于废弃稀土矿山、采场以及各种废矿石和尾砂堆等稀土废渣存放场地的处理。

Description

一种基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法

技术领域

本发明属于废弃稀土矿山修复技术领域，具体地，涉及一种基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法。

背景技术

赣州是赣江、东江二大水系源头，也是鄱阳湖生态经济区的重要生态屏障，其生态环境价值、地位和作用无可替代。赣南稀土开发为赣州的经济发展做出了巨大贡献，同时也形成大量废弃稀土矿山，造成大范围的环境污染和生态破坏，严重制约赣南地区的可持续发展。

此外，由于稀土矿开采操作简单、成本低，造成开采稀土企业过多，滥采滥伐严重，加上生产工艺落后，环保治理设施不完善及缺乏环境保护和生态恢复设施，对水体及土壤造成了很大的环境污染。另一方面，原地浸矿虽不剥离表土，较少地破坏地表植被，但浸矿剂注入地下浸泡时间150–400天，矿体中残留大量硫酸铵，使土壤中的钠、钙、镁、铅、铝离子和重金属元素被交换出来，随着水土流失进入地表及地下水。严重影响当地饮用、农业灌溉用水及流域水源安全，并可能通过直接接触、食物链等途径直接威胁当地及下游生物生存和公众健康。因而，亟待对赣南废弃稀土矿山开展行之有效的修复和治理。

目前，国内外关于赣南稀土矿区土壤修复的物理化学修复技术相对比较成熟，也取得较好的治理效果。如专利CN109137941A公开了一种矿山的修复治理方法，包括山体削坡开阶、边坡复绿、砌筑坡脚挡墙、坡脚回填绿化、砌筑截水沟等工程，效果较好，但其工程量较大，成本较高，不利于大面积推广。

传统的物理修复、化学修复和工程治理方法工程量较大、成本较高、易造成二次污染，且不适于大面积废弃稀土矿山修复。与上述传统的修复技术相比，生物修复技术具有低成本、低耗能、不造成二次污染和改善土壤质量等优点，且该技术主要针对大面积的各种地表(一般深度15～30cm，包括土壤、水体和湿地系统等)污染。生物修复法中，以超积累植物为主体的植物修复技术已是国内外公认且被广泛应用的绿色修复技术。该技术以其成本低、原位、对土壤扰动性小、不破坏土壤结构、不造成二次污染等优点备受国内外学者的关注。宽叶雀稗(PaspalumwetsfeteiniHackel.)是禾本科雀稗属半匍匐丛生型多年生未草。株高50-100cm，着地部分节上可长出不定根，须根发达。叶片长12-32cm，宽1-3cm，生长快，分蘖力和再生力强，且耐牧、耐火烧，可与大翼豆、柱花草、山蚂蝗、野大豆等混播，当年即可形成良好的草群，在种子缺乏时，亦可采用分株移植的办法来扩大补植面积，在雨季移植极易成活，在湖南、江西、湖北、四川等省区均有分布，且对重金属有较强的耐受性和富集效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法，以通过生物修复技术开展废弃稀土矿山生态修复和治理。

根据本发明的一个方面，提供一种基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法，包括以下步骤：S1.构建植被：在待修复的土壤区域内播种雀稗属植物的草籽，然后在土壤区域内覆盖草毯；S2.植被栽培：在草籽出苗20–40天后，追施氮磷复合肥和有机肥，氮磷复合肥的施用标准为150–250kg/亩，有机肥的施用标准为400–600kg/亩；S3.超积累植物的转移：在草籽出苗3–5个月后，收割雀稗属植株露出地面的部分。

优选地，在S3中，按照地上留茎5–10cm的标准收割雀稗属植株，完成收割后地面上的植株部分作为基茬；还包括以下步骤：S4.二次植被的培育：原地栽培基茬，待基茬上长出新苗20–40天后，追施氮磷复合肥和有机肥，氮磷复合肥的施用标准为150–250kg/亩，有机肥的施用标准为400–600kg/亩；S5.二次栽培超积累植物的转移：在基茬长出新苗3–5个月后，收割雀稗属植株露出地面的部分。

优选地，草毯为椰丝草毯。

优选地，雀稗属植物为宽叶雀稗。

优选地，在S1中，草籽在土壤区域中的播种密度为2–3kg/亩，播种深度为3–5cm。

优选地，在S1中，草籽在播种前经过如下预处理：将待播种的草籽置于50–60℃的水中浸泡3.5–4.5小时。

优选地，在S2中，采用喷播的播种方式播种草籽。

优选地，在S2中，喷播的具体方式如下：(1)在土壤区域采集土壤进行去杂、过筛，除去土壤中的垃圾、杂草以及颗粒大的沙砾、土块，得到去杂土粉；(2)取有机肥、草纤维、丙烯酞胺-丙烯酸盐共聚物、聚丙烯酰胺和去杂土粉配制土壤基质，土壤基质中含有有机肥80–120g/kg、草纤维220–360g/kg、丙烯酞胺-丙烯酸盐共聚物45–120g/kg、聚丙烯酰胺45–120g/kg；(3)将宽叶雀稗的草籽与灌木植物的种子、乔木植物的种子、藤本植物的种子共同配备混合种子，按照质量比计算，在混合种子中，宽叶雀稗的草籽：灌木植物的种子：乔木植物的种子：藤本植物的种子＝15–22:2–4:1.5–4:5–8，灌木植物选自油麻藤、紫藤、络石、爬山虎、扶芳藤、凌霄、葛藤或金银花中的一种或几种，乔木植物选自刺槐、朴树、乌桕或三角枫中的一种或几种，藤本植物选自胡枝子、火棘、紫荆、算盘子、美人梅、紫穗槐、野蔷薇、黄馨、黄花决明或马棘中的一种或几种；(4)将土壤基质和混合种子混合，得到喷播土浆，喷播土浆中含混合种子10–20g/kg，在土壤区域内喷射喷播土浆。

优选地，播种雀稗属植物的草籽后，使雀稗属植物在60–70％的土壤湿度下生长。

优选地，在S1中，选取土壤区域中的采剥区和/或露采区播种草籽。

本发明提供的基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法，基于以雀稗属植物和草毯共同组成的修复植被，能够高效地开展废弃稀土矿山、采场以及各种废矿石和尾砂堆等稀土废渣存放场地的生态修复和治理。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)选用植物宽叶雀稗为多年生，生长快，生长周期短，能富集大量稀土元素，地上部分可通过人工收割，安全化处理；

(2)采用喷播宽叶雀稗草籽进行植物修复废弃稀土矿山，可大量减少稀土元素和重金属元素进入地下水及下游的农田，另外在废弃稀土矿山采剥区和露采边坡栽培植物，可固定稀土矿尾砂，减少扬尘，减阻稀土和重金属污染物的扩散；

(3)经过椰丝草毯护坡技术处理，植物、椰丝毯、坡面三者牢固组合成一体，有效缓解了雨水对坡面的冲刷，且椰丝草毯本身可降解、无毒无害，不会污染周围环境，同时，植物护坡改善周边空气质量绿色环保；

(4)施工快、成本低，操作管理简便，修复效率高，环境风险小，美化环境，相对于其他护坡材料施工方便快捷，具有良好的社会效益和、经济效益和环境效益。

附图说明

图1为采用宽叶雀稗和椰丝草毯共同构建的修复植被的示意图；

图2为实施例2的露采边坡修复前的照片；

图3为实施例2的露采边坡修复后的照片。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

本实施例以赣州市章贡区废弃稀土矿山的采剥区为修复对象，开展生态修复。

1.生态修复的开展

S1.构建植被：

将宽叶雀稗草籽于50-60℃水中浸泡4h，自然风干后，采用喷播的播种方式，均匀播种于废弃稀土矿山采剥区，喷播的具体操作如下：

(1)在待修复土壤区域采集土壤进行去杂、过筛，除去土壤中的垃圾、杂草以及颗粒大的沙砾、土块，以便于喷播使用；(2)取有机肥(农家肥)、草纤维、保水剂(丙烯酞胺-丙烯酸盐共聚物)、粘结剂(聚丙烯酰胺)和步骤(1)处理得到的土粉配制土壤基质，由此配得的土壤基质中含有有机肥100g/kg、草纤维300g/kg、保水剂60g/kg、粘结剂60g/kg；(3)将经过预处理的宽叶雀稗草籽与金银花种子、刺槐种子、紫穗槐种子共同配备混合种子，混合种子中各类植物种子的质量比如下，宽叶雀稗草籽：金银花种子：刺槐种子：紫穗槐种子＝18：3.5：2.5：6；(4)将土壤基质和混合种子混合，得到喷播土浆，喷播土浆中含混合种子15g/kg，采用专用喷混植生喷射机，将混合料均匀喷射至采剥区坡面。

在播种了宽叶雀稗草籽的土壤区域表面覆盖椰丝草毯，环境温度为18–26℃，调节土壤湿度，将土壤湿度控制在65％。

S2.植被栽培：

宽叶雀稗播种约1周后出苗，待宽叶雀稗出苗1个月后，追施氮磷钾复合肥和有机肥，施用有机肥(农家肥)500kg/亩，氮磷钾复合肥200kg/亩。

S3.超积累植物的转移：

在S2追肥3个月后，收割宽叶雀稗的地上部分，收割时地上留茎5–10cm作基茬。

S4.二次植被的培育：

原地栽培S3中留下的基茬，待基茬长出新苗一个月后，再次追施氮磷钾复合肥和有机肥，施用有机肥(农家肥)500kg/亩，氮磷钾复合肥200kg/亩。

S5.二次栽培超积累植物的转移：

在S4追肥3个月后收割宽叶雀稗的地上部分，最后，将S3和本步骤收割的宽叶雀稗转移到安全地方，依次进行干燥、粉碎、焚烧、灰化、填埋处理。

2.修复效果

表1为本实施例开展的废弃稀土矿山采剥区生态修复效果评价参数，与修复前相比，该区域稀土元素平均含量显著下降，土壤中的稀土元素被栽种在该区域内的宽叶雀稗有效富集。

表1废弃稀土矿山采剥区的生态修复效果评价

对照实施例1

1.处理组的设置方式

设置本实施例作为实施例1的对照处理，以体现草毯的设置对修复效果的影响。本实施例设置2组处理组：处理Ⅰ，在开展生态修复的过程中均不采用任何草毯；处理Ⅱ，在播种了宽叶雀稗的土壤区域表面覆盖宽叶雀稗草毯。除了以上变量设置外，处理Ⅰ和处理Ⅱ选取的土壤区域位置以及对该土壤区域开展的生态修复措施与实施例1严格保持一致。

2.修复效果

表2为本实施例开展的废弃稀土矿山采剥区生态修复效果评价参数，分别将各处理组修复前和修复后的状态评价参数进行对比，修复后，处理Ⅰ和处理Ⅱ选取的土壤区域内的稀土元素平均含量下降，土壤中的稀土元素被栽种在该区域内的宽叶雀稗富集。然而，与实施例1的参数进行对比，本实施例设置的两个处理组对应的采剥区稀土元素平均含量下降幅度相对较低，宽叶雀稗的地上部分对稀土元素的富集效果也相对较差。

表2废弃稀土矿山采剥区的生态修复效果评价

对照实施例2

1.处理组的设置方式

设置本实施例作为实施例1的对照处理，以体现播种方式对修复效果的影响。本实施例设置1组处理组：处理Ⅲ，以人手播种的传统播种形式在待修复土壤区域内播种宽叶雀稗额草籽。除了以上变量设置外，处理Ⅲ选取的土壤区域位置以及对该土壤区域开展的生态修复措施与实施例1严格保持一致。

2.修复效果

表3为本实施例开展的废弃稀土矿山采剥区生态修复效果评价参数，与修复前相比，修复后，处理Ⅲ选取的土壤区域内的稀土元素平均含量下降，土壤中的稀土元素被栽种在该区域内的宽叶雀稗富集。然而，与实施例1的参数进行对比，本实施例设置处理Ⅲ对应的采剥区稀土元素平均含量下降幅度相对较低，宽叶雀稗的地上部分对稀土元素的富集效果也相对较差。

表3废弃稀土矿山采剥区的生态修复效果评价

实施例2

本实施例以赣州市章贡区废弃稀土矿山的露采区边坡为修复对象，开展生态修复。

1.生态修复的开展

S1.构建植被：

将宽叶雀稗草籽于50-60℃水中浸泡4h，自然风干后，采用喷播的播种方式，均匀播种于废弃稀土矿山的露采区边坡，喷播的具体操作如下：

(1)在待修复土壤区域采集土壤进行去杂、过筛，除去土壤中的垃圾、杂草以及颗粒大的沙砾、土块，以便于喷播使用；(2)取有机肥(农家肥)、草纤维、保水剂(丙烯酞胺-丙烯酸盐共聚物)、粘结剂(聚丙烯酰胺)和步骤(1)处理得到的土粉配制土壤基质，由此配得的土壤基质中含有有机肥100g/kg、草纤维300g/kg、保水剂60g/kg、粘结剂60g/kg；(3)将经过预处理的宽叶雀稗草籽与金银花种子、刺槐种子、紫穗槐种子共同配备混合种子，混合种子中各类植物种子的质量比如下，宽叶雀稗草籽：金银花种子：刺槐种子：紫穗槐种子＝18：3.5：2.5：6；(4)将土壤基质和混合种子混合，得到喷播土浆，喷播土浆中含混合种子15g/kg，采用专用喷混植生喷射机，将混合料均匀喷射至露采区边坡。

在播种了宽叶雀稗草籽的土壤区域表面覆盖椰丝草毯，环境温度为18–26℃，调节土壤湿度，将土壤湿度控制在65％。

S2.植被栽培：

宽叶雀稗播种约1周后出苗，待宽叶雀稗出苗1个月后，追施氮磷钾复合肥和有机肥，施用有机肥(农家肥)500kg/亩，氮磷钾复合肥200kg/亩。

S3.超积累植物的转移：

在S2追肥3个月后，收割宽叶雀稗的地上部分，收割时地上留茎5–10cm作基茬。

S4.二次植被的培育：

原地栽培S3中留下的基茬，待基茬长出新苗一个月后，再次追施氮磷钾复合肥和有机肥，施用有机肥(农家肥)500kg/亩，氮磷钾复合肥200kg/亩。

S5.二次栽培超积累植物的转移：

在S4追肥3个月后收割宽叶雀稗的地上部分，最后，将S3和本步骤收割的宽叶雀稗转移到安全地方，依次进行干燥、粉碎、焚烧、灰化、填埋处理。

2.修复效果

表4为本实施例开展的废弃稀土矿山露采区边坡生态修复效果评价参数，与修复前相比，该区域稀土元素平均含量显著下降，土壤中的稀土元素被栽种在该区域内的宽叶雀稗有效富集。

表4废弃稀土矿山露采区边坡的生态修复效果评价

对照实施例3

1.处理组的设置方式

设置本实施例作为实施例2的对照处理，以体现草毯的设置对修复效果的影响。本实施例设置2组处理组：处理Ⅳ，在开展生态修复的过程中均不采用任何草毯；处理Ⅴ，在播种了宽叶雀稗的土壤区域表面覆盖宽叶雀稗草毯。除了以上变量设置外，处理Ⅳ和处理Ⅴ选取的土壤区域位置以及对该土壤区域开展的生态修复措施与实施例2严格保持一致。

2.修复效果

表5为本实施例开展的废弃稀土矿山露采区边坡生态修复效果评价参数，分别将各处理组修复前和修复后的状态评价参数进行对比，修复后，处理Ⅳ和处理Ⅴ选取的土壤区域内的稀土元素平均含量下降，土壤中的稀土元素被栽种在该区域内的宽叶雀稗富集。然而，与实施例2的参数进行对比，本实施例设置的两个处理组对应的采剥区稀土元素平均含量下降幅度相对较低，宽叶雀稗的地上部分对稀土元素的富集效果也相对较差。

表5废弃稀土矿山露采区边坡的生态修复效果评价

对照实施例4

1.处理组的设置方式

设置本实施例作为实施例2的对照处理，以体现播种方式对修复效果的影响。本实施例设置1组处理组：处理Ⅵ，以人手播种的传统播种形式在待修复土壤区域内播种宽叶雀稗额草籽。除了以上变量设置外，处理Ⅵ选取的土壤区域位置以及对该土壤区域开展的生态修复措施与实施例1严格保持一致。

2.修复效果

表6为本实施例开展的废弃稀土矿山露采区边坡生态修复效果评价参数，与修复前相比，修复后，处理Ⅵ选取的土壤区域内的稀土元素平均含量下降，土壤中的稀土元素被栽种在该区域内的宽叶雀稗富集。然而，与实施例2的参数进行对比，本实施例设置处理Ⅵ对应的露采区边坡稀土元素平均含量下降幅度相对较低，宽叶雀稗的地上部分对稀土元素的富集效果也相对较差。

表6废弃稀土矿山露采区边坡的生态修复效果评价

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。例如，种植在不同稀土元素浓度的尾砂或边坡中，对栽种的各种营养条件进行改良，采用不同的收割方式和时期等等。然而，类似的这种变换和修改均属于本发明的实质。

Claims (10)

1.一种基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.构建植被：在待修复的土壤区域内播种雀稗属植物的草籽，然后在所述土壤区域内覆盖草毯；

S2.植被栽培：在所述草籽出苗20–40天后，追施氮磷复合肥和有机肥，所述氮磷复合肥的施用标准为150–250kg/亩，所述有机肥的施用标准为400–600kg/亩；

S3.超积累植物的转移：在所述草籽出苗3–5个月后，收割雀稗属植株露出地面的部分。

2.如权利要求1所述基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法，其特征在于：

在所述S3中，按照地上留茎5–10cm的标准收割所述雀稗属植株，完成收割后地面上的植株部分作为基茬；

还包括以下步骤：

S4.二次植被的培育：原地栽培所述基茬，待所述基茬上长出新苗20–40天后，追施氮磷复合肥和有机肥，所述氮磷复合肥的施用标准为150–250kg/亩，所述有机肥的施用标准为400–600kg/亩；

S5.二次栽培超积累植物的转移：在所述基茬长出新苗3–5个月后，收割雀稗属植株露出地面的部分。

3.如权利要求1或2所述基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法，其特征在于：所述草毯为椰丝草毯。

4.如权利要求1或2所述基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法，其特征在于：所述雀稗属植物为宽叶雀稗。

5.如权利要求4所述基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法，其特征在于：在所述S1中，所述草籽在所述土壤区域中的播种密度为2–3kg/亩，播种深度为3–5cm。

6.如权利要求4所述基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法，其特征在于，在所述S1中，所述草籽在播种前经过如下预处理：将待播种的所述草籽置于50–60℃的水中浸泡3.5–4.5小时。

7.如权利要求4所述基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法，其特征在于，在所述S2中，采用喷播的播种方式播种所述草籽。

8.如权利要求7所述基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法，其特征在于，在所述S2中，所述喷播的具体方式如下：

(1)在所述土壤区域采集土壤进行去杂、过筛，除去土壤中的垃圾、杂草以及颗粒大的沙砾、土块，得到去杂土粉；

(2)取有机肥、草纤维、丙烯酞胺-丙烯酸盐共聚物、聚丙烯酰胺和所述去杂土粉配制土壤基质，所述土壤基质中含有所述有机肥80–120g/kg、所述草纤维220–360g/kg、所述丙烯酞胺-丙烯酸盐共聚物45–120g/kg、所述聚丙烯酰胺45–120g/kg；

(3)将所述宽叶雀稗的所述草籽与灌木植物的种子、乔木植物的种子、藤本植物的种子共同配备混合种子，按照质量比计算，在所述混合种子中，所述宽叶雀稗的草籽：所述灌木植物的种子：所述乔木植物的种子：所述藤本植物的种子＝15–22:2–4:1.5–4:5–8，

所述灌木植物选自油麻藤、紫藤、络石、爬山虎、扶芳藤、凌霄、葛藤或金银花中的一种或几种，

所述乔木植物选自刺槐、朴树、乌桕或三角枫中的一种或几种，

所述藤本植物选自胡枝子、火棘、紫荆、算盘子、美人梅、紫穗槐、野蔷薇、黄馨、黄花决明或马棘中的一种或几种；

(4)将所述土壤基质和所述混合种子混合，得到喷播土浆，所述喷播土浆中含所述混合种子10–20g/kg，在所述土壤区域内喷射所述喷播土浆。

9.如权利要求1或2所述基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法，其特征在于：播种所述雀稗属植物的所述草籽后，使所述雀稗属植物在60–70％的土壤湿度下生长。

10.如权利要求1或2所述基于雀稗栽培修复废弃稀土矿山的方法，其特征在于：在所述S1中，选取所述土壤区域中的采剥区和/或露采区播种所述草籽。