CN110710409B - 一种酸性煤矸石山的植被恢复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种酸性煤矸石山的植被恢复方法，属于环境、生态和固体废弃物处置与利用技术领域。本方法包括：根据煤矸石山绿化需求，选择不同的植被群落配置方案和山体表面覆土厚度，采用穴植灌木和人工播撒草籽的方式进行绿化，在生长期内定期抚育管理。本发明方法将7种草本植物和3种灌木组合搭配，得出的3套适用于不同绿化标准的煤矸石山植被恢复模式，能够有效改善煤矿区生态环境、美化当地景观，社会经济和环境效益高。本发明方法提出了煤矸石山植被恢复工程的最佳草种用量和灌木栽植密度，降低了酸性煤矸石山的治理成本，提高了煤矸石山绿化治理的综合效益，为煤矸石植被恢复技术领域提供了一种便于推广的实用方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种酸性煤矸石山的植被恢复方法，属于环境、生态和固体废弃物处置与利用技术领域。
背景技术
煤炭是我国主要能源之一，占一次性能源使用量的75％左右。近些年虽有所下降，但煤炭在我国一次性能源消费构成中的主导地位还将在未来相当一段时间保持。煤矸石是煤炭开采和洗选过程中的必然产物，约占煤炭开采量的10～30％。目前我国煤矸石的综合利用率仍然处于较低水平，多数采取就近堆放的方式，形成大小不一、占压土地、破坏景观的煤矸石山。据统计全国现有煤矸石山5000多座，累计堆存量达50亿顿，占地面积达150km2。在露天堆放的过程中，受到降水、风力侵蚀，煤矸石发生氧化反应，产生SO2、H2S和CO等有害气体，伴有大量扬尘，已成为矿区的主要污染源之一，严重影响矿区的生态安全和人类健康。
近年来，我国研究人员对于煤矸石山自燃防治技术展开研究，获得了大量技术、方法上的成果，但主要集中在灭火、防火方面。植被恢复是煤矸石治理的最后步骤和最终目的，提高植被覆盖率能够减少降雨和风力对煤矸石山体表面的侵蚀作用，抑制扬尘的产生，同时将光秃秃的煤矸石转变成为绿色覆盖的生态景观。目前，我国煤矸石山植被恢复方法多种多样，大部分是各煤矿在矸石山治理过程中根据传统经验选择的植物种类和种植工艺。但煤矸石立地条件较差，供植被生长的介质层薄而贫瘠，下方矸石保水性极差，因此采用传统方式进行植被恢复的成果普遍不理想，容易出现斑秃、返青率低下，甚至大面积植物枯萎。目前在煤矸石山植被恢复技术方面，中国专利申请号201010580086.1公开了一种以东南景天、地锦、紫薇等植物组成的煤矸石山生态修复方法，但该方法中的植物群落配置单一，无法根据不同的治理要求，对植物进行调整，且缺乏种植和养护的详细方法。
自燃煤矸石山植被恢复技术目前存在的难题在于：如何根据绿化需求选择不同标准的植被恢复模式；如何优化草种、苗木的用量，使得治理成本尽可能降低；如何在适地适树的基础上，选择最适宜煤矸石山立地条件的植物种搭配；植被恢复前需要做哪些场地准备工作，结束后又如何进行养护。上述问题一直以来都是煤矸石山植被恢复工程的技术难点，亟待解决。
发明内容
本发明的目的是提出一种酸性煤矸石山的植被恢复方法，以重建煤矸石山表面植被群落，形成稳定的自维持生态系统，从而改善矿区生态环境。
本发明提出的酸性煤矸石山的植被恢复方法，包括以下步骤：
(1)覆土整形：
对煤矸石山山体表面进行整形，使煤矸石山山体表面的坡度为30～35°，在山体表面覆盖表土，使表土厚度为50～70cm；
作为植物生长介质层，坡度应在35°以内，厚度根据植物根系决定，草本植物的扎根深度一般为30cm，灌木则要求不小于50cm；该煤矸石山在堆储过程中已经进行过初步整形，实测坡度为30～35°。在山体表面覆盖厚度为的黄土，作为植物生长介质层。播种前先浇水浸坡，保持土壤湿润，待稍干后将表层土用耙人工平整，对体积较大的土块进行破碎；
(2)植物群落构建：
根据煤矸石山所处的地理位置和气候，将适生草本植物按照功能，规划为快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块混合播种，所述的速绿化块播种马齿苋和紫花苜蓿，所述的长效覆绿块播种紫花苜蓿、沙打旺和波斯菊，所述的水土保持块播种紫花苜蓿、沙打旺和狗牙根，在快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块之间种植灌木，所述的灌木为紫穗槐、柠条或胡枝子，构建得到草灌结合的植被群落；
(3)播撒草种及栽植：
在规划的快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块上，浇水浸坡后进行播种，播种的种子用量为平均40g/㎡，播种后均匀覆土0.3～0.5cm；在规划的快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块之间，种植高度为25-30cm的灌木种苗，种植穴直径为30cm，种植深度30-40cm，栽植密度为1棵/㎡；
(4)植生袋护坡：
将表土与填充物按照重量比7:3的比例混合制成填料，再向填料中加入高羊茅种子，混匀后装填入植生袋中，沿边坡坡脚线码放至2米高；根据所用植生袋大小不同，植生袋的码放量为5～10个/㎡；
(5)抚育管理：
在快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块的种子播撒至发芽后的2周内，每日浇水2次，单次浇水量为1kg/㎡，灌木在栽植后浇水浸透种植坑，并且在3日和7日后分别各浇水一次。
本发明提出的酸性煤矸石山的植被恢复方法，其特点和优点如下：
本发明的酸性煤矸石山的植被恢复方法中，明确了煤矸石山植被生长介质层的参数，根据实验结果得出了最优覆土厚度，使之能够满足植物生长的基本需求。本发明中选取耐旱、耐贫瘠、根系发达、抗逆性强的草本植物和灌木，组合成适用于不同矸石山环境和绿化标准的矸石山植物群落配置方案。本发明方法中，通过优化草种用量和栽植密度，在不降低植被覆盖度的前提下，降低绿化的经济成本，本发明采用植生袋柔性护坡的方式，既满足了煤矸石山边坡绿化需求，又能起到防止坡面水土流失的效果，在节约成本的基础上提高了植被成活率和覆盖度，有效防止环境污染、改善生态环境和美化当地景观。
本发明的优点是：本发明方法将7种草本植物和3种灌木组合搭配，得出的3套适用于不同绿化标准的煤矸石山植被恢复模式，能够有效改善煤矿区生态环境、美化当地景观，社会经济和环境效益高。本发明方法中，覆土整形、群落构建、植被建植、抚育养护等系列方法进行优化并有机融合，极大地提高了煤矸石山植物存活率和覆盖度。本发明方法提出了煤矸石山植被恢复工程的最佳草种用量和灌木栽植密度，降低了酸性煤矸石山的治理成本，提高了煤矸石山绿化治理的综合效益，为煤矸石植被恢复技术领域提供了一种便于推广的实用方法。
具体实施方式
本发明提出的酸性煤矸石山的植被恢复方法，包括以下步骤：
(1)覆土整形：
对煤矸石山山体表面进行整形，使煤矸石山山体表面的坡度为30～35°，在山体表面覆盖表土，使表土厚度为50～70cm；
作为植物生长介质层，坡度应在35°以内，厚度根据植物根系决定，草本植物的扎根深度一般为30cm，灌木则要求不小于50cm；该煤矸石山在堆储过程中已经进行过初步整形，实测坡度为30～35°。在山体表面覆盖厚度为的黄土，作为植物生长介质层。播种前先浇水浸坡，保持土壤湿润，待稍干后将表层土用耙人工平整，对体积较大的土块进行破碎；
(2)植物群落构建：
根据煤矸石山所处的地理位置和气候，将适生草本植物按照功能，规划为快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块混合播种，所述的速绿化块播种马齿苋和紫花苜蓿，所述的长效覆绿块播种紫花苜蓿、沙打旺和波斯菊，所述的水土保持块播种紫花苜蓿、沙打旺和狗牙根，在快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块之间种植灌木，所述的灌木为紫穗槐、柠条或胡枝子，构建得到草灌结合的植被群落；
(3)播撒草种及栽植：
在规划的快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块上，浇水浸坡后进行播种，播种的种子用量为平均40g/㎡，播种后均匀覆土0.3～0.5cm；在规划的快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块之间，种植高度为25-30cm的灌木种苗，种植穴直径为30cm，种植深度30-40cm，栽植密度为1棵/㎡；
(4)植生袋护坡：
将表土与填充物按照重量比7:3的比例混合制成填料，再向填料中加入高羊茅种子，混匀后装填入植生袋中，沿边坡坡脚线码放至2米高；根据所用植生袋大小不同，植生袋的码放量为5～10个/㎡；
(5)抚育管理：
在快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块的种子播撒至发芽后的2周内，每日浇水2次，单次浇水量为1kg/㎡，灌木在栽植后浇水浸透种植坑，并且在3日和7日后分别各浇水一次。
上述植被恢复方法中，所述的填充物为醋糟、蛭石或改性玉米秸秆。玉米秸秆改性方法为将玉米秸秆风干后粉碎至长度小于2cm，在25-40℃环境下，堆置7-10天，进行发酵处理。
以下对本发明方法结合实例详细说明如下：
1、覆土整形：该煤矸石山在堆储过程中已经进行过初步整形，实测坡度为30～35°。在山体表面覆盖厚度为50～70cm的黄土，作为植物生长介质层。播种前先浇水浸坡，保持土壤湿润，待稍干后将表层土用耙人工平整，对体积较大的土块进行破碎。
2、群落构建：按照煤矸石山绿化的不同标准，在以下4种植物群落配置方案中进行选择。其中，快速绿化模式见效快、成本低，适合用于地理位置较为偏远的矸石山；长效覆绿模式通过多种草本植物搭配，提高了坡面植被覆盖度并延长了覆绿周期，适用于靠近公路两旁或村庄的矸石山；水土保持模式选择了抗逆性更强的植物种，适用于坡度大于30°、日常养护不便的矸石山；植生袋护坡是一种可与以上3种绿化模式组合使用的技术，目的是进一步减少边坡的水土流失。
表1四种矸石山绿化模式的植物群落配置方案
| 模式 | 草本植物 | 灌木 |
| 快速绿化 | 马齿苋 | 紫穗槐 |
| 长效覆绿 | 马齿苋：紫花苜蓿：沙打旺：波斯菊＝8:8:3:1 | 紫穗槐 |
| 水土保持 | 紫花苜蓿：沙打旺：狗牙根＝2:2:1 | 柠条 |
| 植生袋护坡 | 高羊茅 | 无 |
3、播撒草种及栽植：种子用量为平均40g/㎡，其上均匀覆土0.3～0.5cm。栽植灌木所需种植穴规格根据现场覆土状况、苗木根系等具体条件决定，一般为深度40cm，直径30cm，垂直地面挖穴，间隔为100cm×100cm；要求所用苗木健康茁壮，根系发达，1～4株/穴；使用营养杯苗或土球苗，苗高均为25～30cm，成排交错间植。
4、植生袋护坡：采用黄土作为植生袋填料容易发生板结，植物不易发芽。因此将表土与醋糟按照7:3的比例混合作为填料，再向填料中加入高羊茅种子，装填入植生袋中，沿边坡坡脚线码放2米高；根据所用植生袋大小不同，用量约为5～10个/㎡。醋糟可用蛭石、改性玉米秸秆等材料替代。
5、抚育管理：种子播撒至发芽后2周内，除雨天外，每日浇水2次，单次浇水量约1kg/㎡；灌木在栽植后需浇水浸透种植坑，并且在3日和7日后分别各浇水1次。此后，除极端干旱天气需要视情况浇水外，植被可基本脱离人工养护。每年春季根据植被的返青状况，对长势不好的区域进行补撒草种，用量一般为20g/㎡。
本发明方法的操作步骤以及明确列出的有关参数均属于本发明的保护范畴之内；根据该方法的内容对表层覆土厚度、群落物种组成、种植密度及用量，若依据矸石山的不同自然地理条件、堆储方式及矸石理化特性，进行的变更仍应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种酸性煤矸石山的植被恢复方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)覆土整形：
对煤矸石山山体表面进行整形，使煤矸石山山体表面的坡度为30～35°，在山体表面覆盖表土，使表土厚度为50～70cm；
作为植物生长介质层，坡度应在35°以内，厚度根据植物根系决定，草本植物的扎根深度一般为30cm，灌木则要求不小于50cm；该煤矸石山在堆储过程中已经进行过初步整形，实测坡度为30～35°；在山体表面覆盖厚度为50～70cm的黄土，作为植物生长介质层，播种前先浇水浸坡，保持土壤湿润，待稍干后将表层土用耙人工平整，对体积较大的土块进行破碎；
(2)植物群落构建：
根据煤矸石山所处的地理位置和气候，将适生草本植物按照功能，规划为快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块混合播种，所述的快速绿化块播种马齿苋和紫花苜蓿，所述的长效覆绿块播种马齿苋、紫花苜蓿、沙打旺和波斯菊，马齿苋、紫花苜蓿、沙打旺和波斯菊的混合比例为8:8:3:1，所述的水土保持块播种紫花苜蓿、沙打旺和狗牙根，紫花苜蓿、沙打旺和狗牙根的混合比例2:2:1，在快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块之间种植对应灌木，所述的灌木为紫穗槐、柠条或胡枝子，构建得到草灌结合的植被群落；
(3)播撒草种及栽植：
在规划的快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块上，浇水浸坡后进行播种，播种的种子用量为平均40g/㎡，播种后均匀覆土0.3～0.5cm；在规划的快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块之间，种植高度为25-30cm的灌木种苗，种植穴直径为30cm，种植深度30-40cm，栽植密度为1棵/㎡；
(4)植生袋护坡：
将表土与填充物按照重量比7:3的比例混合制成填料，再向填料中加入高羊茅种子，混匀后装填入植生袋中，沿边坡坡脚线码放至2米高；根据所用植生袋大小不同，植生袋的码放量为5～10个/㎡，所述的填充物为醋糟、蛭石或改性玉米秸秆；
(5)抚育管理：
在快速绿化块、长效覆绿块和水土保持块的种子播撒至发芽后的2周内，每日浇水2次，单次浇水量为1kg/㎡，灌木在栽植后浇水浸透种植坑，并且在3日和7日后分别各浇水一次。
2.如权利要求1所述的植被恢复方法，其特征在于其中所述的步骤(4)中，秸秆改性方法为将玉米秸秆风干后粉碎至长度小于2cm，在25-40℃环境下，堆置7-10天，进行发酵处理。
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