CN111727797A - 一种干旱荒漠区砂铁矿山迹地的生态修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干旱荒漠区砂铁矿山迹地的生态修复方法，所述方法包括如下步骤：（1）将砂铁矿山迹地分区，分区域进行地表形态恢复；（2）构建适宜修复区域的植物群落配置模式，制备生态修复人工种子库；（3）人工种子库进行无人机飞播；（4）播种后定期对修复区域进行维护和监测。该方法的人工种子库材料容易获得，成本低，抗旱修复基质能够提高植物种子发芽并促进幼苗期的生长，无人机飞播效率高，节约大量人力成本，适合在干旱荒漠区砂铁矿山迹地进行生态修复的推广应用。
Description
技术领域
本发明属于干旱荒漠区矿山迹地生态恢复技术领域，具体涉及一种干旱荒漠区砂铁矿山迹地的生态修复方法。
背景技术
矿山生态修复对区域生态安全格局的构建具有重要的现实意义和生态意义。
干旱荒漠区是指我国降水量不足200毫米，以荒漠植被为标志的广大区域，包括了新疆准噶尔盆地、塔里木盆地、东疆盆地，甘肃河西走廊，青海柴达木盆地和内蒙古西部的阿拉善高原，面积约占我国国土的20％，该区域植物种类稀少，生态系统脆弱，是我国西部生态建设的重要区域。干旱荒漠区的生物多样性是在极端自然条件和长期进化过程中发展起来的，对保持水土，减弱风蚀，维持生态平衡起着不可替代的作用，但其生态系统极其脆弱，一旦遭到破坏将很难得到恢复。
干旱荒漠区矿产资源无序开发对其生态系统的破坏是致命的，因此，干旱荒漠区矿山迹地生态修复是我国生态文明建设的重要组成部分，通过对矿区生态修复能够有效改善区域生态环境，维护生态平衡，对建设山川秀美的大西北具有重要意义。生态修复是通过人工方法，按照自然规律，对生态系统中物理、化学、生物甚至社会文化要素进行控制，恢复生态系统结构、功能，从而使其生态系统趋于稳定并能够自我维持，实现其社会、经济和生态效益。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种干旱荒漠区砂铁矿山迹地的生态修复方法，可快速改善砂铁矿山迹地土壤结构，丰富该区域植物多样性，促进植被的恢复，使退化的生态系统达到生态平衡和良性循环。
本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种干旱荒漠区砂铁矿山迹地的生态修复方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将砂铁矿山迹地分区，分区域进行地表形态恢复；
(2)构建适宜修复区域的植物群落配置模式，制备生态修复人工种子库；
(3)人工种子库进行无人机飞播；
(4)播种后定期对修复区域进行维护和监测。
进一步的，步骤(1)中，砂铁矿山迹地分区的方法为：采矿坑和排土场作为重点修复区域，其他区域作为一般修复区域。
更进一步的，分区域进行地表形态恢复的方法为：重点修复区域的采矿坑先用矿区废料、建筑垃圾将底部填充压实，再用排土场的土料进行回填，回填后场地整饰平整；排土场去土后，顶部进行平地整饰，边坡进行修整，坡度小于20°；一般修复区域主要进行废弃房屋设施的拆除、废料垃圾的清运，完成后进行平整处理。
进一步的，步骤(2)中，构建适宜修复区域的植物群落配置模式的方法为：调查周边植物群落、土壤种子库，筛选出适宜生态修复区域的植物，构建适宜的植物群落配置模式。
更进一步的，制备生态修复人工种子库的方法为：按照适宜的植物群落配置模式，将先锋植物、优势植物和抗旱修复基质混合，然后用种子丸粒化机进行大粒化处理，制得大粒化的人工种子库；所述抗旱修复基质包括天然钠基膨润土矿粉、黄腐酸钾矿粉、甘草废渣粉、高吸水树脂和多菌灵可湿粉。
进一步的，步骤(3)中，在秋季第一场雪后，利用无人机对人工种子库进行播种。
进一步的，步骤(4)中，播种后对修复区域维护和监测的方法为：铁丝围栏封闭维护5年，周边设置标识牌；种植后连续3年每年进行植被和土壤调查，对缺苗严重区域进行补种。
本发明的荒漠区矿山迹地生态修复方法在秋季第一场雪后播种，有效利用自然降雪，保存水分，为来年种子发芽奠定基础。丸粒化种子解决了播种后易被风吹跑的难题，同时，丸粒化种子播种后不需要覆土和镇压，大大降低了成本和节约了人力。抗旱修复基质中的保水、保肥成分提高了播种的发芽率和成活率，同时利用适宜修复区域的植物群落配置模式建立人工种子库植物组分，其中先锋植物具有快速积累土壤养分，促进群落演替，改善种群结构，促进植被恢复的作用，同时，丰富的植物有机体回补土壤，改善土壤结构，使土壤质量演化趋向正向发育，使退化的生态系统达到生态平衡和良性循环。优势植物加速群落的演替，快速丰富群落的物种多样性，植被恢复与土壤质量逐步改善形成了矿山迹地生态修复的良性循环。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的干旱荒漠区砂铁矿山迹地的生态修复方法，人工种子库材料容易获得，成本低，抗旱修复基质能够提高植物种子发芽并促进幼苗期的生长，无人机飞播效率高，节约大量人力成本，适合在干旱荒漠区砂铁矿山迹地进行生态修复的推广应用。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
以青河县砂铁矿阿苇灌渠渠首片区生态修复为例。该区域位于青河县境内，属干旱荒漠区，阿苇灌渠渠首的砂铁矿埋藏浅，矿体规整，易采易选，其开采方式为露天开采，就地筛选，因此，开采清退后矿山迹地遗留大量采矿坑、排土场，此外还存在有大量废弃彩板房、油料罐、输变电线及采矿设备等。因此，阿苇灌渠渠首片区因无序开采，地表形态、植被群落遭到严重破坏，亟待开展生态修复工作。
利用GIS软件对阿苇灌渠渠首片区进行分区，采矿坑和排土场为重点修复区域，其余为一般修复区域，修复面积为36公顷。重点修复区域地形地貌恢复方法为：将片区大量废渣推入采矿坑压实，尽量削平排土场，土料全部拉入采矿坑压实，排土场去土后，顶部进行平地整饰，边坡进行修整，坡度小于20°。一般修复区域主要是清理大量废弃彩板房、油料罐、输变电线及采矿设备等。播种前利用拖拉机耙犁平整松土，便于后期播种后的种子萌发。
周边植被调查发现，此区域由超旱生、旱生的小灌木、小半灌木以及早生的一年生草本、多年生草本和中生的短命植物等荒漠植物组成。筛选适宜的植物群落配置模式为：驼绒藜、碱蓬为先锋植物，优势植物包括泡泡刺、冰草、绢蒿、针茅和猪毛菜。
收集驼绒藜、碱蓬、泡泡刺、冰草、绢蒿、针茅、猪毛菜净种，分别为：3.65千克、18千克、98千克、23千克、7千克、188千克、 17千克，混匀备用。
抗旱修复基质的组成如下：天然钠基膨润土矿粉选用奇台县国平膨润土矿，过120目筛，430千克；黄腐酸钾矿粉选择新疆汇通旱地龙腐植酸有限责任公司的黄腐酸原料，过120目筛，180千克；甘草废渣粉选择新疆富沃药业有限公司，原料低温烘干粉碎，过30目筛，90千克；高吸水树脂选用北京尊环尚蓝环境技术有限公司的绿立普 NSI-415保水剂，15千克；多菌灵可湿粉选择湖北康宝泰精细化工有限公司50％多菌灵可湿粉，8千克，将上述材料搅拌均匀备用。
鸟鼠兔禽驱避剂选用安徽农峰生物科技有限公司的遍地红-鸟鼠兔禽驱避剂，9千克备用。
将混合备用的净种和抗旱修复基质分别加入到RH-480种子丸粒化机中，进行种子丸粒化处理，丸粒化后种子是原净种重量的3-5倍。最后再在丸粒机中加入鸟鼠兔禽驱避剂，获得丸粒化种子。
秋季第一场雪后利用无人机进行播种，播种量为30千克/公顷。
播种后进行维护和管理，铁丝网封闭5年，周边设立标牌。种植后连续3年进行植被和土壤调查，对缺苗严重的区域及时补种。
播种后调查种子的发芽率和成活率，结果见表1。
表1种子的发芽率和成活率
注：在恢复区域随机设置10个样方，样方面积为1平方米，播种后记录种子的发芽率和成活率；恢复区域周边选择3个样方为对照，播种方式和用量一致，种子为非丸粒化，面积为1平方米。
由表1可知，丸粒化种子的发芽率均在80％以上，成活率能够达到60％以上，远高于直接播种的发芽率和成活率。
播种后连续3年调查土壤养分和植被盖度，结果见表2。
表2土壤养分和植被盖度表
注：在恢复区域随机设置6个样方，样方面积为25平方米，样方内四个顶角取0-20厘米的表层土混合为一个样，测定土壤各成分含量，6个重复，表内为数据平均值。植被盖度按照植株投影面积目测记录。
实施例2
以青河县砂铁矿乌伦古河北岸东区生态修复为例。该区域位于青河县萨尔托海乡境内，属干旱荒漠区，该区域砂铁矿埋藏浅，开采方式为露天开采，就地筛选，因此，开采活动停止后矿山迹地遗留了大量的采矿坑、排土场、废弃建筑物、采矿设备等。采矿坑、排土场、建筑垃圾等对地表环境造成了严重破坏，植物群落也基本消失殆尽，开展生态修复工作对此区域生态平衡的维护和经济社会发展具有重要意义和作用。
首先，利用GIS软件对乌伦古河北岸东区进行分区，采矿坑和排土场作为重点修复区域，其余区域作为一般修复区域，修复面积为 194公顷。重点修复区域土地整饰和平整方法为：首先将片区大量废渣推入采矿坑压实，尽量削平排土场，土料全部拉入采矿坑压实，排土场去土后，顶部进行平地整饰，边坡进行修整，坡度小于20°。一般修复区域主要是清理大量废弃建筑物及采矿设备等。播种前利用拖拉机耙犁平整松土，便于后期播种后的种子萌发。
周边植被调查发现，此区域建群植物由超旱生、旱生的小灌木、小半灌木以及早生的一年生草本、多年生草本和中生的短命植物等荒漠植物组成。筛选适宜的植物群落配置模式为：木地肤、猪毛菜为先锋植物，优势植物包括梭梭、绢蒿、驼绒藜、针茅、披碱草。
收集木地肤、猪毛菜、梭梭、绢蒿、驼绒藜、针茅、披碱草净种，分别为37千克、138千克、420千克、70千克、228千克、229千克、 806千克净种混匀备用。
抗旱修复基质的组成如下：天然钠基膨润土矿粉选用奇台县国平膨润土矿，过120目筛，4303千克；黄腐酸钾矿粉选择新疆汇通旱地龙腐植酸有限责任公司的黄腐酸原料，过120目筛，1435千克；甘草废渣粉选择新疆富沃药业有限公司，原料低温烘干粉碎，过30 目筛，750千克；高吸水树脂选用北京尊环尚蓝环境技术有限公司的绿立普NSI-415保水剂，172千克；多菌灵可湿粉选择湖北康宝泰精细化工有限公司50％多菌灵可湿粉，137千克，将上述材料搅拌均匀备用。
鸟鼠兔禽驱避剂选用安徽农峰生物科技有限公司的遍地红-鸟鼠兔禽驱避剂，48千克备用。
将混合备用的净种和抗旱修复基质分别加入到RH-480种子丸粒化机中，进行种子丸粒化处理，丸粒化后种子是原净种重量的3-5倍。最后再在丸粒机中加入鸟鼠兔禽驱避剂，获得丸粒化种子。
秋季第一场雪后利用无人机进行播种，播种量为45千克/公顷。
播种后维护和管理，铁丝网封闭5年，周边设立标牌。种植后连续3年进行植被和土壤调查，对缺苗严重的区域及时补种。
播种后调查种子的发芽率和成活率，结果见表3。
表3种子的发芽率和成活率
注：在恢复区域随机设置20个样方，样方面积为1平方米，播种后记录种子的发芽率和成活率；恢复区域周边选择6个样方为对照，播种方式和用量一致，种子为非丸粒化，面积为1平方米。
由表3可知，丸粒化种子发芽率均在75％以上，成活率能够达到 60％以上，远高于直接播种的发芽率和成活率。
播种后连续3年调查土壤养分和植被盖度，结果见表4。
表4土壤养分和植被盖度表
注：在恢复区域随机设置3个样方，样方面积为25平方米，样方内四个顶角取0-20厘米的表层土混合为一个样，测定土壤各成分的含量，3个重复，表内为数据平均值。植被盖度按照植株投影面积目测记录。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (7)
1.一种干旱荒漠区砂铁矿山迹地的生态修复方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）将砂铁矿山迹地分区，分区域进行地表形态恢复；
（2）构建适宜修复区域的植物群落配置模式，制备生态修复人工种子库；
（3）人工种子库进行无人机飞播；
（4）播种后定期对修复区域进行维护和监测。
2.根据权利要求1所述的干旱荒漠区砂铁矿山迹地的生态修复方法，其特征在于，步骤（1）中，砂铁矿山迹地分区的方法为：采矿坑和排土场作为重点修复区域，其他区域作为一般修复区域。
3.根据权利要求2所述的干旱荒漠区砂铁矿山迹地的生态修复方法，其特征在于，分区域进行地表形态恢复的方法为：重点修复区域的采矿坑先用矿区废料、建筑垃圾将底部填充压实，再用排土场的土料进行回填，回填后场地整饰平整；排土场去土后，顶部进行平地整饰，边坡进行修整，坡度小于20°；一般修复区域主要进行废弃房屋设施的拆除、废料垃圾的清运，完成后进行平整处理。
4.根据权利要求1所述的干旱荒漠区砂铁矿山迹地的生态修复方法，其特征在于，步骤（2）中，构建适宜修复区域的植物群落配置模式的方法为：调查周边植物群落、土壤种子库，筛选出适宜生态修复区域的植物，构建适宜的植物群落配置模式。
5.根据权利要求4所述的干旱荒漠区砂铁矿山迹地的生态修复方法，其特征在于，制备生态修复人工种子库的方法为：按照适宜的植物群落配置模式，将先锋植物、优势植物和抗旱修复基质混合，然后用种子丸粒化机进行大粒化处理，制得大粒化的人工种子库；所述抗旱修复基质包括天然钠基膨润土矿粉、黄腐酸钾矿粉、甘草废渣粉、高吸水树脂和多菌灵可湿粉。
6.根据权利要求1所述的干旱荒漠区砂铁矿山迹地的生态修复方法，其特征在于，步骤（3）中，在秋季第一场雪后，利用无人机对人工种子库进行播种。
7.根据权利要求1所述的干旱荒漠区砂铁矿山迹地的生态修复方法，其特征在于，步骤（4）中，播种后对修复区域维护和监测的方法为：铁丝围栏封闭维护5年，周边设置标识牌；种植后连续3年每年进行植被和土壤调查，对缺苗严重区域进行补种。
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