CN113966699A - 一种煤矿区塌陷积水整治恢复中的植物筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿区塌陷积水整治恢复中的植物筛选方法，属于煤矿区塌陷积水整治及生态修复领域，包括以下步骤：步骤一、判断采煤塌陷积水区的位置和基质状况；步骤二、植物筛选；步骤三、植物配置；步骤四、边坡护岸植物种植；步骤五、缓冲带植物种植；步骤六、植物的维护；本发明从水生植物带、岸坡植物带、缓冲区植物带三个分区筛选出适生植被进行沉陷区湿地景观的构建及其对应的植被景观配置模式，有效解决了采煤塌陷区整治恢复过程中植物筛选模糊，比例配置不清的问题，更好地发挥湿地植物对污染物的吸附、降解、净化等作用，维持生物多样性，增强生态区物种稳定性，改善周边人居环境，可推广应用于相似矿区整治恢复的植物筛选。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿区塌陷积水整治及生态修复领域，具体的涉及一种煤矿区塌陷积水整治恢复中的植物筛选方法。
背景技术
中国煤炭资源主要以井工开采为主，其开采量占全国总产量的95％。井下作业包括掘进、储运、放顶等较多生产环节，这些环节都会对矿区及周边的地区环境造成一定的破坏和影响，其中土地塌陷是最普遍、最严重的问题之一。在东部高潜水位平原矿区，地下水位普遍较高，塌陷之后大面积积水，形成了不同深浅、大小的湖泊滩涂，进而演化为人类活动造成的新生湿地，给矿区生态环境和人类的生产、生活造成严重影响。
传统的采煤塌陷区治理主要以土地整理、土地复垦为主，停留在铲、挖、垫、平等工程措施上，将塌陷区土地复垦为耕地、林地、水产养殖区域和建设用地。而这些传统的采煤塌陷地治理不能很好地达到修复矿区生态，彻底改善环境的目的。为充分发挥塌陷地水域的生态效应，净化区域环境，实现生态修复目标，近年来，在采煤塌陷区生态修复的基础上构建次生湿地公园已成为生态修复的热点。而湿地植物的筛选和配置是构建湿地公园的重要组成部分。目前对于煤塌陷区治理在植物筛选和配置上更加注重于湿地的休闲、旅游、商业等功能，而对湿地净化水体污染、保护自然生物、修复环境等生态功能关注不够。为此，我们提出一种煤矿区塌陷积水整治恢复中的植物筛选方法。
发明内容
1.要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题在于提供一种煤矿区塌陷积水整治恢复中的植物筛选方法，能有效解决采煤塌陷区整治恢复过程中植物筛选模糊，比例配置不清问题。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：
一种煤矿区塌陷积水整治恢复中的植物筛选方法，包括以下步骤：
步骤一、分析采煤塌陷积水区的位置和基质状况：对塌陷区的降水、水质、水深、水位、主要污染物、土壤类型、原有植被分布以及湿地水环境情况进行详细的调查；
步骤二、植物筛选：a、根据植物的耐污和去污能力、生理特性、生态安全性、生态位与生态适宜性原则筛选和配置湿地植物；b、按照自然筛选、长期试种筛选、引种筛选的方法对植物种类选择；c、按照不同区域的地理位置、功能要求、种间关系、边坡立地条件、栽种技术及管理水平对植被进行布置；d、根据植被配置地块的不同，将其划分为岸坡植物带、缓冲区植物带三个区域，并筛选出草本、木本、水生植物三大类；
步骤三、植物配置：结合采煤塌陷积水深度、污染物特征、本土植物生长状况等，将塌陷积水区分为滨水区、浅水区、深水区，并依次配置挺水植物→浮叶植物→沉水植物；
步骤四、边坡护岸植物种植；在坡岸打入双排木桩辅助护坡，桩体采用活体树桩或植物的根系；
步骤五、根据缓冲带的宽度与边坡对比，来进行分区对植物配置；
步骤六、植物的维护：定期对植物收割，除杂草、清理腐烂的水生植被残体，为植物提供良好的生长环境；
优选的，所述步骤二中的自然筛选、长期试种筛选、引种筛选根据步骤一选择其中的一种来对植物筛选；
优选的，所述步骤三中的滨水区水深在0.3m内、浅水区水深在30～90cm,深水区的水深在90～250cm。
所述步骤四中边坡植物种植，利用可降解或可再生的材料辅助护坡，并种植喜水植物，通过链接扣、加筋格栅等将其连接起来，堆砌成台阶式的岸坡，在其上种植水生植物；
优选的，所述步骤五中的缓冲带种植，根据缓冲带宽度来对植物配置，缓冲带宽度大于10m的边坡，按照1:3:1的比例依次分配一区、二区和三区；缓冲宽度小于10m的边坡，只做一区和二区的植物配置；
优选的，所述步骤二中草本的占比为32％、木本含量的占比为30％、水生植物的占比为38％。
3.有益效果
本发明在全面分析塌陷区的降水、水质、水深、水位、主要污染物、土壤类型、原有植被分布情况等基础上，结合已有湿地植物的生长特性、净化效果和景观功能的零星研究，从水生植物带、岸坡植物带、缓冲区植物带三个分区筛选出适生植被进行沉陷区湿地景观的构建及其对应的植被景观配置模式，有效解决了采煤塌陷区整治恢复过程中植物筛选模糊，比例配置不清的问题，为采煤塌陷区次生湿地公园植物的筛选和配置提供了一套切实可行的方法，该方法能够更好地发挥湿地植物对污染物的吸附、降解、净化等作用，维持生物多样性，增强生态区物种稳定性，加强了湿地系统城市服务功能，改善周边人居环境，可推广应用于相似矿区整治恢复的植物筛选。
附图说明
图1为本发明的采矿塌陷积水区形成过程图；
图2为本发明的湿地植物阶梯分布示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供的一种实施例：
本实施例以徐州市采煤塌陷积水区改造而成的潘安湖次生湿地植物筛选过程为例，潘安湖湿地位于徐州市贾汪区西南部，地处高潜水位区，因采煤导致的常年积水或季节性积水面积达4700～5300hm2，平均积水深度3～3.5m，积水最深达7m。通过对原有场地内水塘及沉降形成的积水坑进行有效整合，形成了2.7km2的湖面。其采煤塌陷积水整治恢复的植物筛选步骤如下：
步骤一、分析采煤塌陷积水区的位置和基质状况：对塌陷区的降水、水质、水深、水位、主要污染物、土壤类型、原有植被分布以及湿地水环境情况进行详细的调查；潘安湖采煤塌陷地地质采矿条件复杂，兼具多煤层、重复采动、稳沉时间长等特点；从地表变形破坏程度上分析，有沉陷裂缝区、沉陷积水区、季节性积水区等。综合考虑本地乡土物种和引进外来物种相结合，筛选耐污和去污能力强、适应能力强、抗逆性强、管理粗放的植物，以减少管理成本，建立节约型园林，使生态系统更加稳定。
步骤二、植物筛选：a、根据植物的耐污和去污能力、生理特性、生态安全性、生态位与生态适宜性原则筛选和配置湿地植物；b、按照自然筛选、长期试种筛选、引种筛选的方法对植物种类选择；c、按照不同区域的地理位置、功能要求、种间关系、边坡立地条件、栽种技术及管理水平对植被进行布置；d、根据植被配置地块的不同，将其划分为岸坡植物带、缓冲区植物带三个区域，并筛选出草本(32％)、木本(30％)、水生植物(38％)三大类，其中草本植物以鸢尾、水仙、白三叶、萱草为主；木本植物分为乔木和灌木，乔木以水杉、池杉、水垂柳、水松为主，灌木以凤尾兰、丝兰、砂地柏、夹竹桃为主；水生植物配置以芦苇、香蒲、菱角、红蓼、水葱和灯芯草为主，这六种植被占水生植物栽植量的80％以上。如下图的主要湿地植物配置见表1；
表1主要湿地植物种类
其中，对于自然筛选、长期试种筛选、引种筛选的操作方法具体如下：
自然筛选，主要是根据开采历史、沉陷预计和遥感影像资料，来选择采动超过20年的开采沉陷区，将开采沉陷区划分为沉陷未积水区、沉陷季节性积水区、沉陷积水区等不同调查样地，根据现场调查，从植物自然繁殖力、长势判别出适应性强的陆生、中生、水生植物品种；
长期试种筛选，主要是结合采煤塌陷积水区规划需要，筛选出适宜湿地生长的植物、适合区域气候环境的植物、以及可以对湿地有修复作用的植物；通过乔、灌、草(地被)合理配植，筛选出一些生长良好的人工栽植植物品。
引种筛选，在自然筛选和人工试种筛选的植被品种数量不能满足煤矿区塌陷积水景观建设需求时，可以采用引种筛选。引种筛选，主要是通过引种不同类型的植被品种，并在塌陷积水区进行耐寒性、耐湿性、耐盐碱、耐荫性等栽培试验，选择出适宜的景观植物品种。
步骤三、植物配置：查阅水生和陆生植物的种类、形态特征、生态习性及景观功能等相关研究的基础之上，结合采煤塌陷积水深度、污染物特征、本土植物生长状况等，潘安湖湿地公园共计湖面面积2.7km2，结合采煤区水质状况、水深要求，将塌陷积水区分为滨水区、浅水区、深水区，并依次配置挺水植物→浮叶植物→沉水植物，使植被过渡比较自然；对应地：
滨水区水深在0.3m以内，选用落羽杉、池杉、水松和湿地松等湿生乔木树阵式种植，起到加固河岸的作用；或选用芦苇、再力花等挺水植物或线性叶为主的禾本科植物散植、丛植或片植于水边；或湿生乔木与挺水植物组合配置，乔木采用自然式栽植，在下层种植香蒲、花叶芦竹、再力花、灯心草等湿生植物或挺水植物，形成良好的湿生植物景观；
浅水区，水深为30～90cm的浅水区，植物配置主要考虑对污染水体的净化作用和远景效果，选择睡莲、荇菜、千屈菜或多种水生植物群落组合式；或选择芡实、睡莲、慈姑、萍蓬草、荷花、芦苇、河芒、泽泻等挺水植物和浮叶植物组合的配置模式。可减小水体流速，利于有毒有害物质的沉积和去除；
深水区，水深为90～250cm的深水区，采取沉水植物与部分漂浮植物组合的模式。沉水植物对水质要求较高，只能作为积水水域最后的强化稳定植物加以应用，以提高出水水质。沉水植物主要选取金鱼藻、苦草、黑藻、眼子菜等，漂浮植物选取浮萍、槐叶苹、大藻和凤眼莲等。
步骤四、边坡护岸植物种植：利用树桩、树枝插条、竹篱、草袋等可降解或可再生的材料辅助护坡，并种植柳树、水杨以及芦苇等喜水植物，通过链接扣、加筋格栅等将其连接起来，堆砌成台阶式的岸坡，在其上种植芦苇、菖蒲等水生植物；采用生物有机材料生态驳岸，即在坡岸打入双排木桩辅助护坡，以减少水流对土壤的冲蚀，桩体采用活体树桩或植物的根系，再分层次结合种植芦苇、白茅、节节草、狗牙根等深根性物种，这样做成的驳岸固土护坡效果好，而且净化能力强；
步骤五、缓冲带植物种植：根据缓冲带宽度来对植物配置，缓冲带宽度大于10m的边坡，按照1:3:1的比例依次分配一区、二区和三区；一区植物配置：水杉→池杉→混播草坪、枫杨→混播草坪、柳树→桃树→百慕大、乌桕→麦冬等；二区植物配置：女贞→红瑞木→混播草坪，苦楝→木槿→云南黄馨→白三叶、落羽杉/丝绵木→垂丝海棠→百慕大等；三区分片种植混播草坪、百慕大、麦冬等草本植物。缓冲宽度小于10m的边坡，只做一区和二区的植物配置，一区植物配置模式：水杉→池杉→混播草坪、枫杨→混播草坪或乌桕→麦冬；二区植物采用混播草坪模式，主要选择高羊茅，黑麦草，早熟禾等草本植物按照1:1:2的比例配置；
步骤六、植物的维护：定期对植物收割，除杂草、清理腐烂的水生植被残体，为植物提供良好的生长环境；塌陷区水体内冬季水温低，水生植被残体腐烂后要及时清理，避免造成二次污染；芦苇作为当地的优势物种，繁殖速度快，生物量大，为减少水生植物吸收的营养返还水体中，同时为了来年芦苇生长的更好，要对凋亡的芦苇及时收割；对水葫芦、凤眼莲等外来物种要进行跟踪监测，以防对环境造成负面影响。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。
Claims (6)
1.一种煤矿区塌陷积水整治恢复中的植物筛选方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、分析采煤塌陷积水区的位置和基质状况：对塌陷区的降水、水质、水深、水位、主要污染物、土壤类型、原有植被分布以及湿地水环境情况进行详细的调查；
步骤二、植物筛选：a、根据植物的耐污和去污能力、生理特性、生态安全性、生态位与生态适宜性原则筛选和配置湿地植物；b、按照自然筛选/长期试种筛选/引种筛选的方法对植物种类选择；c、按照不同区域的地理位置、功能要求、种间关系、边坡立地条件、栽种技术及管理水平对植被进行布置；d、根据植被配置地块的不同，将其划分为岸坡植物带、缓冲区植物带三个区域，并筛选出草本、木本、水生植物三大类；
步骤三、植物配置：结合采煤塌陷积水深度、污染物特征、本土植物生长状况等，将塌陷积水区分为滨水区、浅水区、深水区，并依次配置挺水植物→浮叶植物→沉水植物；
步骤四、边坡护岸植物种植；在坡岸打入双排木桩辅助护坡，桩体采用活体树桩或植物的根系；
步骤五、缓冲带植物种植：根据缓冲带的宽度与边坡对比，来进行分区对植物配置；
步骤六、植物的维护：定期对植物收割，除杂草、清理腐烂的水生植被残体，为植物提供良好的生长环境。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿区塌陷积水整治恢复中的植物筛选方法，其特征在于，所述步骤二中的自然筛选、长期试种筛选、引种筛选根据步骤一选择其中的一种来对植物筛选。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿区塌陷积水整治恢复中的植物筛选方法，其特征在于，所述步骤三中的滨水区水深在0.3m内、浅水区水深在30～90cm,深水区的水深在90～250cm。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿区塌陷积水整治恢复中的植物筛选方法，其特征在于，所述步骤四中边坡植物种植，利用可降解或可再生的材料辅助护坡，并种植喜水植物，通过链接扣、加筋格栅等将其连接起来，堆砌成台阶式的岸坡，在其上种植水生植物。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿区塌陷积水整治恢复中的植物筛选方法，其特征在于，所述步骤五中的缓冲带种植，根据缓冲带宽度来对植物配置，缓冲带宽度大于10m的边坡，按照1:3:1的比例依次分配一区、二区和三区；缓冲宽度小于10m的边坡，只做一区和二区的植物配置。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿区塌陷积水整治恢复中的植物筛选方法，其特征在于，所述步骤二中草本的占比为32％、木本含量的占比为30％、水生植物的占比为38％。
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