農(nóng)業(yè)廢棄物在礦山生態(tài)恢復中的應用

朱兵權(quán)，袁露露（.寧波佰藝生態(tài)科技有限公司，浙江寧波3500；2.東北師范大學地理科學學院，吉林長春30024）

農(nóng)業(yè)廢棄物在礦山生態(tài)恢復中的應用

朱兵權(quán)1，袁露露2*
（1.寧波佰藝生態(tài)科技有限公司，浙江寧波315100；2.東北師范大學地理科學學院，吉林長春130024）

礦山廢棄地多為裸露巖面，需要大量的土壤用于植被的恢復與重建。同時，我國農(nóng)業(yè)廢棄物數(shù)量巨大且逐年增多，其合理利用與管理也成為一個難題。將礦山生態(tài)恢復與農(nóng)業(yè)廢棄物有機結(jié)合，是尋找礦山生態(tài)恢復治理和農(nóng)業(yè)廢棄物資源合理利用的新思路。本文闡述了我國礦山廢棄地的治理現(xiàn)狀、農(nóng)業(yè)廢棄物的特點，探討了可用于礦山生態(tài)恢復的農(nóng)業(yè)廢棄物的基質(zhì)類型及其應用前景。

礦山；生態(tài)恢復；農(nóng)業(yè)廢棄物；資源化利用

長期以來，我國礦產(chǎn)資源開采活動缺乏管理和規(guī)劃，對礦山地質(zhì)環(huán)境沒有進行及時有效的治理，導致了礦區(qū)的環(huán)境污染和生態(tài)退化。主要表現(xiàn)為植被破壞、水土流失、土地退化、誘發(fā)地質(zhì)災害、水質(zhì)污染與土壤污染、生物多樣性損失等［1］。廢棄礦山地區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復的重要環(huán)節(jié)就是改良土壤基質(zhì)。由于我國許多礦區(qū)土源較少，有的礦區(qū)已無土可取，異地取土也是對土地資源的破壞。而且，多年采礦導致礦區(qū)土壤營養(yǎng)極其貧乏。因而，在缺乏土源、土壤營養(yǎng)匱乏的礦區(qū)，尋找適用的土壤替代物（人造土壤）顯得尤為必要。

與此同時，我國農(nóng)業(yè)廢棄物數(shù)量巨大、分布廣泛、廉價易得，還是微生物良好的營養(yǎng)物質(zhì)和堆肥的理想原料［2］。長期以來，農(nóng)業(yè)廢棄物的處理方式是簡單回填或者焚燒，造成了資源浪費和環(huán)境污染。國外發(fā)達國家的經(jīng)驗表明，有機固體廢棄物經(jīng)過堆肥處理后可制備成土壤改良劑、有機肥料和有機園藝基質(zhì)。因而將農(nóng)業(yè)廢棄物加工成礦山恢復的專用基質(zhì)不僅能消除礦區(qū)地質(zhì)災害隱患，改良和培肥土壤，節(jié)約土地資源，改善礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境，而且能促進農(nóng)林廢棄物資源的循環(huán)再利用，降低基質(zhì)栽培成本，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物和廢棄礦山的“雙廢治理”，獲得較大的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益以及生態(tài)效益［3］。

1　我國礦山廢棄地的現(xiàn)狀

我國礦山數(shù)量眾多、規(guī)模巨大。在現(xiàn)有的管理水平和開發(fā)技術(shù)水平下，礦山開采活動造成的生態(tài)環(huán)境問題在不斷加劇。目前，我國國營大中型礦山企業(yè)有8000多個，小型礦山有23萬個，廢棄礦山約達幾十萬個［4］。據(jù)統(tǒng)計，我國被采礦業(yè)破壞的土地面積約140-200萬hm2，每年仍以4萬hm2的速度遞增，且土地復墾率僅為13.3％，這與發(fā)達國家75％的復墾率有較大差距［5］。因而，我國應該加快礦山廢棄地的生態(tài)治理的進度，并且學習并借鑒國外先進的經(jīng)驗和技術(shù)。

2　礦山廢棄地的類型、特征和生態(tài)修復工程措施

2.1礦山廢棄地的類型與特征

礦山開采過程中，矸石山、尾礦場、排土場、塌陷區(qū)、露天采礦場及重金屬污染而失去經(jīng)濟利用價值的土地稱為礦山廢棄地［6］。礦山廢棄地不僅破壞和侵占大量土地資源，其廢棄物的排放和堆存也帶來了一系列的環(huán)境問題。礦山廢棄地往往含有多種污染物，嚴重污染礦山及周邊地區(qū)的水資源、土壤和大氣。采礦活動嚴重破壞植被和山體結(jié)構(gòu)，造成土壤中的營養(yǎng)元素流失，引起地面塌陷及地裂縫，最終導致大面積的人工裸地［7］。未經(jīng)處理的廢石堆和尾礦堆，因其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，極易導致嚴重水土流失，并誘發(fā)崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災害等。

2.2礦山廢棄地生態(tài)恢復的工程措施

礦區(qū)生態(tài)環(huán)境治理工程主要采取兩種措施，即邊坡治理和復綠。國外發(fā)達國家已經(jīng)開創(chuàng)了一些巖質(zhì)邊坡綠化工程技術(shù)，如種子噴播法、客土噴播法、鋼筋水泥框格法、植生卷鋪蓋法、纖維綠化法、厚層基材噴射綠化法、生態(tài)多孔混凝土綠化法以及客土袋液壓噴播植草法等［8］。但我國大部分地區(qū)的石壁的坡度較陡，直接引進國外技術(shù)方法，成效不佳。目前國內(nèi)較常用的噴播技術(shù)，由于噴漿與巖體的黏結(jié)很差，防護效果也不理想。因此對于尋求新型的綠化手段和基質(zhì)材料顯得尤為迫切。

礦山綠化方法應該從改良土壤和就地取材入手，營造出適宜的土壤替代物，既要具有較好的肥力及保水性以提供植物生長所需的養(yǎng)分和水分外，還要具有一定的抗沖刷能力及一定的強度，能夠抑制水土流失，便于維護和管理［9］。

3　農(nóng)業(yè)廢棄物在礦山生態(tài)恢復中的應用前景

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物種類多數(shù)量大，但其利用率極低，造成資源浪費嚴重。以農(nóng)作物秸稈、牲畜糞便、菌渣等一些可再利用的廢棄物作為原料，開發(fā)出質(zhì)優(yōu)價廉的礦山恢復的基質(zhì)材料，對恢復和保護礦山生態(tài)環(huán)境以及提高農(nóng)業(yè)廢棄物的資源利用效率具有重大意義。

3.1我國農(nóng)業(yè)廢棄物的現(xiàn)狀

我國農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)生量極其巨大，主要來自于種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)。據(jù)估算，我國每年約產(chǎn)生40多億t農(nóng)業(yè)廢棄物，其中秸稈約7億t，畜禽糞約26億t，而利用率卻不足25％［10］。目前，農(nóng)業(yè)廢棄物資源化的利用是方向主要為機械化農(nóng)業(yè)廢棄物還田，借助動物過腹還田，培育食用菌，制取沼氣，用作工業(yè)原料和生物質(zhì)發(fā)電等［11］。因而，提高農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用率，有利于降低環(huán)境污染、促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2農(nóng)業(yè)廢棄物的優(yōu)點

農(nóng)業(yè)廢棄物養(yǎng)分含量高，不僅能夠促進植物生長，提高土壤肥力，而且具有良好的物理屬性。（1）農(nóng)業(yè)廢棄物主要元素為碳、氫和氧，且含有大量的氮、磷、鈣、鎂等植物生長所需營養(yǎng)元素，能夠很好地促進植物的生長。（2）農(nóng)業(yè)廢棄物中含有的有機質(zhì)、腐殖質(zhì)可改善土壤物理性質(zhì)，調(diào)節(jié)土壤pH值，增大土壤孔隙增加土壤肥力，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。同時，農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥產(chǎn)品還有具有修復污染土壤的作用。（3）農(nóng)業(yè)廢棄物普遍具有表面密度小、韌性大、抗拉、抗彎、抗沖擊能力強的特點，能有效抵抗雨蝕和風蝕，從而抑制礦區(qū)水土流失。

3.3農(nóng)業(yè)廢棄物選擇與利用

農(nóng)業(yè)廢棄物種類繁多及基質(zhì)化利用潛力巨大，經(jīng)綜合分析，用于礦山生態(tài)恢復的農(nóng)業(yè)廢棄物大概分為三類（表1）：（1）農(nóng)作物秸稈類，包括玉米秸、稻草、油菜秸、麥秸等。農(nóng)業(yè)秸稈是農(nóng)業(yè)廢棄物中最主要的部分。（2）蔬菜、瓜果和木材等農(nóng)副產(chǎn)品加工類，包括稻殼、花生殼、麥殼等農(nóng)產(chǎn)品的副產(chǎn)物，包括木材的鋸末、樹皮、甘蔗渣、蘑菇渣、酒渣等二次利用的廢棄有機物。（3）人畜糞便類，包括雞糞、牛糞、豬糞等養(yǎng)殖廢棄物。（4）以上三種類型的廢棄物的混合以及這三種廢棄物與其他材料的混合，如與煤礦渣、泥炭、草炭和蛭石等混合。

表1　農(nóng)業(yè)廢棄物基質(zhì)選擇

4　問題與展望

目前，我國農(nóng)業(yè)廢棄物利用創(chuàng)新性技術(shù)少，用于礦山專用基質(zhì)還沒有很好的開發(fā)。如能開發(fā)出更適宜的，便于規(guī)?；a(chǎn)的農(nóng)業(yè)廢棄物基質(zhì)產(chǎn)品，將在環(huán)境的改善，特別是施工難度大、效果差的區(qū)域發(fā)揮重要作用。同時，農(nóng)業(yè)廢棄物來源與處理方法的不同，易造成產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定。因而要根據(jù)不同的使用用途，劃分不同產(chǎn)品類型，制定農(nóng)業(yè)廢棄物基質(zhì)產(chǎn)品標準。因而，應當加快技術(shù)創(chuàng)新的步伐，制定優(yōu)惠政策鼓勵和扶持一批農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用和無害化處理的龍頭企業(yè)，以延長農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，并為礦山生態(tài)恢復提供有效種植載體，形成“以廢治廢”的可持續(xù)發(fā)展理念。

［1］張杰西，趙斌，房彬，張玲.礦山生態(tài)修復方法及工程措施研究［J］.再生資源與循環(huán)經(jīng)濟，2014（12）：31-33.

［2］艾平，張衍林，李善軍，晏水平.農(nóng)業(yè)廢棄物處理技術(shù)的分析［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2010（01）：59-63.

［4］魏遠，顧紅波，薛亮，江澤平，周金星，鄭施雯，崔明，楊建立.礦山廢棄地土地復墾與生態(tài)恢復研究進展［J］.中國水土保持科學，2012（02）：107-114.

［5］孫蓀.礦山植物修復技術(shù)的研究及發(fā)展趨勢［J］.礦業(yè)工程，2010（03）：62-63.

［6］王志宏，李愛國.礦山廢棄地生態(tài)恢復基質(zhì)改良研究［J］.中國礦業(yè)，2005（03）：24-25，29.

［7］郭德俊，張亮亮.礦山生態(tài)修復的研究進展［J］.科技資訊，2010（31）：127.

［8］左芳萍，裴宗平，徐崇喜.廢棄露采礦山生態(tài)恢復研究與實踐［J］.能源技術(shù)與管理，2009（02）：81-83.

［9］宋法龍，馬友華，江云，胡宏祥，于紅梅，何金玲，黃界潁.農(nóng)業(yè)廢棄物替代生態(tài)護坡基質(zhì)中泥炭的效果研究［J］.中國農(nóng)學通報，2009（13）：226-229.

［10］吳群.農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的現(xiàn)實意義與對策建議［J］.現(xiàn)代經(jīng)濟探討，2013（10）：50-52.

［11］李華，傅慶林，林義成，李凝玉，郭彬，丁能飛，劉琛.農(nóng)業(yè)廢棄物育苗基質(zhì)對紅葉石楠氮磷徑流流失的影響［J］.水土保持學報，2012（04）：73-76.

（2016-04-25收稿劉曉佳編輯）

Utilization of Agricultural Waste in Ecological Restoration of Abandoned Land of Mine

ZHU Bing-quan et al
（Ningbo art ecological technology co.，LTD.，zhejiang ningbo 315100，China）

Being full of naked rocks，abandoned land of mine needsabundantsoiltorestoreandreestablishvegetation. Meanwhile，agricultural waste increases year by year in China，and its rational utilization and management has become a problem.The combination of abandoned land of mine and agricultural waste is a new approach to solve the problem above.The current situation of restoration of abandoned mining area in China were introduced. Types and feature of the abandoned land were presented.Also，the paper discussed the types of agricultural wastes substrate that can be applied in the restoration of mining area.It thought that these waste has broad application prospects.

Mine；Ecological restoration；Agricultural waste；Resource utilization

X712

A

1003-7853（2016）03-0068-03

寧波市2015年度科技計劃項目專項

朱兵權(quán)，寧波佰藝生態(tài)科技有限公司。

袁露露，在讀研究生，研究方向為泥炭資源管理及農(nóng)用廢棄物利用。