CN111842464A - 氧化铝赤泥堆场植被重建的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氧化铝赤泥堆场植被重建的方法，首先对赤泥表面进行翻耕，将赤泥破碎，砂砾含量降至最低，并进行分区和排水；添加有机肥和保水剂以增加基质的肥力和保水性；添加秸秆、植物质块状体和生物锯末对赤泥进行孔隙改造，在赤泥中形成稳定的三级孔隙腔体，增加基质的透气性；选择适宜当地生长的植物，合理搭配并分期种植；要合理浇水、防病防虫，并及时补肥和补栽；待植物生长稳定形成混合植物群后，要加强防病灭虫和补肥。本发明采用添加改良材料来改良基质的方法，降低了改良成本，减少对环境的二次污染，经济效益、生态效益、社会效益显著。该方法易于掌握，不破坏赤泥结构，植被重建效果好，适于大面积推广应用。

Description

氧化铝赤泥堆场植被重建的方法

技术领域

本发明涉及氧化铝赤泥，尤其是涉及一种氧化铝赤泥堆场植被重建的方法。

背景技术

自建国以来，在国家大力扶持下，我国铝工业实现了高速发展，2001年中国取代美国成为世界最大的电解铝生产国，产量居世界第一，2016年国内电解铝产量占全球的54%以上，2018年国内电解铝产量占全球的56.71%。

赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业废渣。一般情况下，每生产1吨氧化铝，附带将产生1.0～2.0吨赤泥，全世界每年产生的赤泥约7000万吨，我国就占4000万吨以上。赤泥的销纳目前主要以陆地堆放为主，随着赤泥量的日益增加，堆存处置带来的一系列环境问题日渐严重。

由于赤泥是经过一系列加工后的矿石粹渣堆集而成的特殊“土壤”，其理化性质与植物赖以生存的正常“土壤”差别较大。赤泥pH值一般在10-12之间，高盐高碱同时又颗粒过细，粘性低，遇雨水便成稀泥，板结严重，透气性差，极不利于植物生长，导致赤泥库区整体荒漠化，基本寸草不生，严重影响了当地的生态环境；同时赤泥颗粒细，干旱季节易形成扬尘，造成空气及周边环境污染；赤泥堆场的大量废液渗透到地下，还会对周边地下水造成污染。

目前国内的氧化铝赤泥堆场普遍采取传统的生态修复方法，即在平整后的赤泥堆场表面首先覆盖30-60cm厚度不等的客土，然后在客土上种植植物。虽然该方法对于氧化铝赤泥堆场的植被重建有一定效果，但是耗资大，成本高，而且由于赤泥呈强碱性，如果覆土过薄，容易产生返碱现象，不利于植物长期稳定生长，同时客土的开采也易造成二次生态破坏。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术所存在的不足，提供一种氧化铝赤泥堆场植被重建的方法，该方法成本低，见效快，效果好，可操作性强。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的氧化铝赤泥堆场植被重建的方法，包括场地整理、土壤基质改良、植物种植和后期管理四部分；其中

场地整理：对赤泥表面进行翻耕，翻耕后将赤泥破碎，将砂砾含量降至最低；并进行分区和排水；

土壤基质改良：添加有机肥和保水剂以增加基质的肥力和保水性；添加秸秆、植物质块状体和生物锯末对赤泥进行孔隙改造，在赤泥中形成稳定的通气孔隙、中等毛管孔隙和微毛孔隙三级孔隙腔体，增加基质的透气性；

植物种植：选择适宜当地生长的植物，根据季节变化特点和植物生长规律合理搭配并分期种植；

后期管理：在植物种植初期，要合理浇水、防病防虫，并及时补肥和补栽；待植物生长稳定形成混合植物群后，要加强防病灭虫和补肥。

所述场地整理具体包括：将赤泥进行初次翻耕，翻耕时赤泥含水量控制在15%，翻耕深度为25~30cm；把赤泥打碎，使其粒径≤3cm；把场地划分为若干个小区块，区块之间采用排水沟分隔，排水沟的深度和宽度为50-80cm；各区块内设置沟垄，条沟的深度和宽度为20-30cm。

所述对土壤基质改良的时间选择在雨季之前进行，其中：

有机肥50-60t/ha，选择发酵后的养殖场牲畜粪便及农场堆肥残余料；

保水剂300-400kg/ha，采用粒径0.18~2.25mm的高分子吸水树脂;

将两者混合使用以增加基质的饱和含水量。

所述对土壤基质改良采用的秸秆为20cm当年生、圆筒状小麦秸秆，植物质块状体包括花生壳或/和粉碎的玉米芯，生物锯末包括秸秆粉末、木质粉末、稻壳和麦壳；将以上三种原料依次掺入赤泥中进行孔隙造腔，并辅以麦麸、酵母、牛粪质有机肥、酒糟增加营养，提高微生物量，加速腔内物质降解，形成三级孔隙腔体，分解后形成的糖类、糖醛酸、糖酸、腐殖质加固腔壁，进行孔隙定腔；其中小麦秸秆的添加量为12t/ha，植物质的块状体添加量为10t/ha，植物粉末的添加量为15t/ha。

所述植物种植中的植物包括木本植物、禾本植物和草本植物，其组合模式为40%木本植物+40%草本植物+20%禾本植物。

本发明的优点体现在如下几点：

1、本发明使用的秸秆、有机肥等改良材料可作为阴阳离子的有效吸附剂，提高赤泥的缓冲能力，降低盐分的浓度，还可以吸附、鳌合或络合重金属离子，缓解其毒性，改善赤泥物理结构，提高其保水保肥能力，为植物生长和发育提供必需的营养元素，并缓慢释放到赤泥基质中。

2、本发明将基质改良时间选择在雨季之前，可保障在基质改良之后得到充分的降雨，使改良材料与赤泥中的碱、重金属离子等进行充分地中和、反应、吸附、沉淀，植物成活率高，后期管理投入少。

3、本发明根据赤泥库和矿区附近的场地条件，选择适宜当地生长的植物，保证了种植植物具有适应能力强、生命力旺盛、根系发达、播种栽培较容易，成活率高等特征，建立了以木本、草本为主体，木本、草本、禾本相结合的复合植被恢复过程，提高了植物的多样性。通过种植筛选植物，尝试对赤泥堆场进行生态重建，以实现边坡稳定、库顶绿化和生态系统的良性循环。

4、本发明方法简单，采用添加改良材料来改良基质的方法，降低了改良成本，减少对环境的二次污染，经济效益、生态效益、社会效益显著。该方法易于掌握，不破坏赤泥结构，植被重建效果好，适于大面积推广应用。

附图说明

图1为赤泥改造前的图片。

图2、图3为赤泥改造中的图片。

图4~图7为赤泥改造后的图片。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明方法做更加详细的说明，以便于本领域技术人员的理解和实施。

本试验选择河南某铝业公司面积约5000m²、堆积时间1年以上且赤泥库顶上厚度不小于60cm的赤泥堆场作为试验场地进行改良。

氧化铝赤泥堆场表面平坦，由于赤泥的高碱性特征，表面为粉末白沙状。场地上赤泥干结后龟裂分布，赤泥块致密坚硬，返盐返碱现象严重。下层则密实粘连，板结现象非常严重。整个氧化铝赤泥堆场范围无任何植物生长，表面温度高、缺水，土壤保水性差，易扬尘，易水土流失现象严重。

针对氧化铝赤泥堆场的情况，申请人的研发团队对该项目进行了现场调查、取样化验分析、小型室内试验、植物筛选和培育，对氧化铝赤泥堆场植被重建方法进行了全方位的研究的探索，通过连续三年的实地植被恢复试验，目前该氧化铝赤泥堆场土地板结得到改善，土地肥力得到提高，各种植物成活率高且生长良好，取得了比较好的效果。采用的具体方法如下：

1、场地整理：对赤泥表层进行翻耕，翻耕深度为25-30cm，使土块粒径变小、土质疏松，最大粒径控制在3cm以下，改善了赤泥表层的透气性，也为表层基质改良提供了基础条件；翻耕后浇水，用土地深翻机翻耕，根据土壤湿润情况适当浇水，保持土壤相对湿度在含水量约15%左右；将试验场地划分为若干个小区块（每个小区块的面积大约500m²），各区块之间采用排水沟分隔，排水沟的深度和宽度为50-80cm；区块内设置沟垄，同时可以起到排水的作用，条沟的深度和宽度为20-30cm；

2、土壤基质改良：根据赤泥库碱化程度、重金属污染程度、颗粒粒度、孔隙度、土壤肥力等特点，本次试验选用的改良材料为小麦秸秆、植物质块状体、植物粉末、有机肥、生物锯末和保水剂。

为增加基质肥力，添加有机肥50-60t/ha，有机肥选择发酵后的牛粪；为增加基质保水性，添加保水剂300-400kg/ha，保水剂采用粒径0.18-2.25mm的高分子吸水树脂，混合后可以增加基质的饱和含水量。采用小麦秸秆（轧制成20cm长）、植物质块状体（花生壳、粉碎玉米芯，粒径0.2-0.5cm）、植物粉末（秸秆粉末、木质粉末、稻壳、麦壳，粒径0.05-0.1cm）掺入赤泥中进行三级孔隙造腔，并辅之以麦麸、酵母、牛粪质有机肥、酒糟等增加营养，提高微生物量，加速腔内物质降解，形成孔隙腔体，分解后形成的糖类、糖醛酸、糖酸、腐殖质等加固腔壁，进行孔隙定腔；小麦秸秆的添加量为12t/ha，植物质的块状体添加量为10t/ha，植物粉末的添加量为15t/ha。

通过再次耕犁使以上的改良材料翻进赤泥中与之进行混合，然后适量浇水。通过这些措施有助于更新土壤有机质、改良土壤孔隙，改善其理化性质和微生物活性，提高植物成活率和生长量，确保赤泥堆场植被重建取得成功。

在改良氧化铝赤泥堆场的过程中，改良时间非常重要，一般要在雨季之前，从前一年的9月份至次年的3月份之前为最佳时间。这样可以保障在基质改良之后得到充分的降雨，使改良材料和赤泥充分混合，使盐碱、重金属离子等充分地中和、吸附、沉淀，改善赤泥物理结构，提高赤泥保水保肥的能力，有利于植物的生长。本发明选用的秸秆、有机肥等可作为阴阳离子的有效吸附剂，可提高赤泥的缓冲能力，降低盐分浓度，也可固定重金属离子，减少重金属离子向周围土壤或水体的扩散和渗漏。

3、分期种植不同类型的植物：根据赤泥库的特点和存在的环境问题，选择抗性强、生长快、效益高的植物，尽快达到植被重建的目的。

本次试验木本植物选种怪柳、紫穗槐；禾本植物选种菌草；草本植物选种碱蓬、青蒿、苜蓿草、结缕草、高羊茅等。

先种植木本植物柽柳、紫穗槐，株行距80cm×100cm；待木本植物种苗成活并生长一段时期后种植禾本植物菌草，株行距50cm×100cm；待木本植物种苗和禾本植物种苗成活并生长一段时期后在其间隙撒入草本植物种子碱蓬、青蒿、苜蓿草、结缕草、高羊茅。三种植物品种的组合模式为：40%木本植物+40%草本植物+20%禾本植物，采用（柽柳+苜蓿草/高羊茅）、（紫穗槐+高羊茅）、（菌草+苜蓿草/青蒿）、（碱蓬的+结缕草）的种植模式。木本植物在3月底前完成种植，草本植物和禾本植物在4月底前完成种植。所选择的木本植物枝叶茂密、根系发达、具有深根性且存活期长；草本植物作为先锋植物，发芽生长快，可以快速覆盖地表，提供适宜微生物生长的环境。

4、种植后的管理：在植物种植阶段，要加强浇水、防病防虫、补肥和补栽。植物种植后的管理为植物生长的关键时期，根据植物的长势情况，进行补种或者剪枝，在春季（3-6月份）和秋季（9-10月份）雨后土壤透湿时可以补充种植。补种的植物应以耐旱、耐盐碱、吸附重金属能力强的植物为主，如柽柳、碱蓬、菌草等。待上述植物生长稳定形成混合植物群后，还要加强防病灭虫和补肥等，使其实现自然生长。

5、重建效果

本次试验从2018年3月开始，对赤泥库进行基质改良并种植不同的植物，在2019年秋季，经过对试验场地进行植物成活率和生长量调查，采用了本发明方法，从改良、种植到植物成活六个月后，植物生长已经具备良好的生存环境，成活率平均达到88%以上，成功实现由人工演替向自然演替转换，土壤肥力和通气透水性得到改善，赤泥库植被重建取得良好效果。

图1为改造前赤泥堆场的图片；图2、图3为赤泥改造中的图片，图4~图7为改造后赤泥堆场上几种植物的长势图。

从图中可以看出，改造后的赤泥堆场植被重建取得成功。

采用本发明重建方法前后土壤的理化指标对比情况见下表：

由上表数据可见，采用本发明方法后，限制植物生长的各种指标均得到了很好的改善：该赤泥堆场表层的pH值由实施前的9.77±0.12下降至8.15±2.2；有机质由20.80g/kg上升至31.80g/kg；EC（电导率）由150±1mS/m降至103±4.5mS/m；ESP（碱化度）由60%降至20%。赤泥表层的PH值降低了1.62，基本达到了正常植物生长的范围。本发明方法经过实践检验，证明方法可行，植被恢复效果好。

Claims (5)

1.一种氧化铝赤泥堆场植被重建的方法，其特征在于：包括场地整理、土壤基质改良、植物种植和后期管理四部分；其中

场地整理：对赤泥表面进行翻耕，翻耕后将赤泥破碎，将砂砾含量降至最低；并进行分区和排水；

土壤基质改良：添加有机肥和保水剂以增加基质的肥力和保水性；添加秸秆、植物质块状体和生物锯末对赤泥进行孔隙改造，在赤泥中形成稳定的通气孔隙、中等毛管孔隙和微毛孔隙三级孔隙腔体，增加基质的透气性；

植物种植：选择适宜当地生长的植物，根据季节变化特点和植物生长规律，合理搭配并分期种植；

后期管理：在植物种植初期，要合理浇水、防病防虫，并及时补肥和补栽；待植物生长稳定形成混合植物群后，要加强防病灭虫和补肥。

2.根据权利要求1所述的氧化铝赤泥堆场植被重建的方法，其特征在于：所述场地整理具体包括：将赤泥进行初次翻耕，翻耕时赤泥含水量控制在15%，翻耕深度为25~30cm；把赤泥打碎，使其粒径≤3cm；把场地划分为若干个小区块，区块之间采用排水沟分隔，排水沟的深度和宽度为50-80cm；各区块内设置沟垄，条沟的深度和宽度为20-30cm。

3.根据权利要求1所述的氧化铝赤泥堆场植被重建的方法，其特征在于：所述对土壤基质改良的时间在雨季之前进行，其中：

有机肥50-60t/ha，选择发酵后的养殖场牲畜粪便及农场堆肥残余料；

保水剂300-400kg/ha，采用粒径0.18~2.25mm的高分子吸水树脂;

将两者混合使用以增加基质的饱和含水量。

4.根据权利要求1所述的氧化铝赤泥堆场植被重建的方法，其特征在于：所述对土壤基质改良采用的秸秆为20cm当年生、圆筒状小麦秸秆，植物质块状体包括花生壳或/和粉碎的玉米芯，生物锯末包括秸秆粉末、木质粉末、稻壳和麦壳；将以上三种原料依次掺入赤泥中进行孔隙造腔，并辅以麦麸、酵母、牛粪质有机肥、酒糟增加营养，提高微生物量，加速腔内物质降解，形成三级孔隙腔体，分解后形成的糖类、糖醛酸、糖酸、腐殖质加固腔壁，进行孔隙定腔；其中小麦秸秆的添加量为12t/ha，植物质的块状体添加量为10t/ha，植物粉末的添加量为15t/ha。

5.根据权利要求1所述的氧化铝赤泥堆场植被重建的方法，其特征在于：所述植物种植中的植物包括木本植物、禾本植物和草本植物，其组合模式为40%木本植物+40%草本植物+20%禾本植物。

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