露天礦排土場(chǎng)生態(tài)修復(fù)與植被重建技術(shù)分析

趙傳鵬，楊 健，姚俊偉，常 永，鄭祖靜

（河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450000）

近些年來(lái)，各國(guó)對(duì)于有關(guān)礦區(qū)的環(huán)境保護(hù)和生態(tài)修復(fù)工作，已經(jīng)提高了重視程度并制定和實(shí)施了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。我國(guó)發(fā)布的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006--2020年)》文件中明確的指出了恢復(fù)重建生態(tài)脆弱區(qū)域的生態(tài)環(huán)境和功能等內(nèi)容，礦區(qū)更是其中的重點(diǎn)研究對(duì)象[1]。就目前來(lái)看，我國(guó)在此方面的工作中已經(jīng)獲得了顯著的成果。特別是在植被和環(huán)境長(zhǎng)期受到影響和破壞的情況下，開(kāi)展生態(tài)修復(fù)和植被重建工作是非常重要的內(nèi)容，需要及時(shí)的做出反應(yīng)，盡快將各項(xiàng)技術(shù)和措施落實(shí)到實(shí)際工作中。

1 排土場(chǎng)生態(tài)修復(fù)的主要原則

1.1 生境修復(fù)

開(kāi)展露天礦排土場(chǎng)的生態(tài)修復(fù)和植被重建工作首先應(yīng)對(duì)指定區(qū)域進(jìn)行空間規(guī)劃和設(shè)計(jì)，確定符合植被重建條件的范圍，展開(kāi)針對(duì)性的土地整治工作。土地整治需要將排土場(chǎng)的坡面控制在三十度以內(nèi)，同時(shí)坡面高度差應(yīng)控制在十公分以內(nèi)。同時(shí)，為了保證植被重建土壤的符合規(guī)定要求和標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)利用人工覆土的方式，使得基本覆土厚度達(dá)到三十公分以上，對(duì)于特定區(qū)域的覆土厚度，應(yīng)達(dá)到八十公分以上，并加強(qiáng)區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)修復(fù)的治理力度，在水利工程的建設(shè)方面應(yīng)制定完善的計(jì)劃和措施[2,3]。與此同時(shí)，在環(huán)境考察項(xiàng)目中，需要對(duì)覆土后坡面的穩(wěn)定性展開(kāi)全面調(diào)查和處理，確保水土的功能性能夠充分發(fā)揮出來(lái)，在植被重建后具有良好的排水功能，避免出現(xiàn)泥石流等在災(zāi)害事故。

1.2 自然生態(tài)

在進(jìn)行植被重建工作的時(shí)候，人們應(yīng)利用因地制宜的方式對(duì)排土場(chǎng)展開(kāi)生態(tài)修復(fù)，嚴(yán)格按照自然規(guī)律和發(fā)展要求，根據(jù)土壤的實(shí)際情況選擇合適的植被種類，避免出現(xiàn)不切實(shí)際的想法和行為，造成植被在生長(zhǎng)過(guò)程中出現(xiàn)和環(huán)境相排斥沖突的情況，在種植過(guò)程中，需要綜合考慮當(dāng)?shù)赝寥赖钠焚|(zhì)和適合種植的植被種類，同時(shí)依照氣候條件來(lái)選擇相應(yīng)的樹(shù)種，建立健全管理保護(hù)制度和體系，結(jié)合專業(yè)種植人員和技術(shù)，利用喬灌草相融合的技術(shù)展開(kāi)生態(tài)的交叉性種植工作，進(jìn)而為排土場(chǎng)的生態(tài)修復(fù)提供所需條件和基礎(chǔ)。

2 修復(fù)土壤生態(tài)系統(tǒng)

在開(kāi)展露天礦排土場(chǎng)的植被重建工作之前，首先要排查和消除現(xiàn)場(chǎng)的限制恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的各種不利因素。通常情況下，露天礦排土場(chǎng)的土壤缺乏磷、氮、有機(jī)質(zhì)等自然營(yíng)養(yǎng)物的存在和滋養(yǎng)，進(jìn)而在很大程度降低了土壤的肥力。所以要想確保植被的順利生長(zhǎng)并形成完善的生態(tài)系統(tǒng)，必須要對(duì)周圍的土壤進(jìn)行修復(fù)和改良[4]。

2.1 粉煤灰的使用

對(duì)土壤使用一定量的煤粉灰會(huì)顯著的提高磷、氮和有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)的整體含量。并且人們還發(fā)現(xiàn)利用粉煤灰與化肥混合物質(zhì)進(jìn)行土壤改良，對(duì)于植物的生長(zhǎng)、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、提高微生物活性、擴(kuò)大土壤間隙等有著很強(qiáng)的促進(jìn)作用。能夠獲得更為顯著的效果。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)土壤的有效改良。

2.2 土壤培肥

在開(kāi)展土壤生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的過(guò)程中，可以通過(guò)土壤培肥補(bǔ)充、調(diào)節(jié)土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，滿足植物生長(zhǎng)的需求。在較大規(guī)模和面積的復(fù)墾種植中，有機(jī)肥是復(fù)墾土壤培肥地力的重要肥料。

有機(jī)肥的分解過(guò)程會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸物質(zhì)，這些有機(jī)酸能夠加速土壤養(yǎng)分的釋放，并將土壤肥力充分的發(fā)揮出來(lái)。同時(shí)有機(jī)酸的分解過(guò)程還可以生成一定量的二氧化碳，進(jìn)而提高植物的光合作用的反應(yīng)速率和效率。

2.3 直接種植灌木

在完成土壤的改良工作后，其存水的功能得到有效的增強(qiáng)，之后將連翹、紫穗槐等根系發(fā)達(dá)的灌木通過(guò)扦插等方式，混合種植在排土場(chǎng)的土壤上面，實(shí)現(xiàn)土壤水分的有效存儲(chǔ)，使得土壤的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)總量得到顯著提高。

2.4 豆科牧草的種植

豆科牧草的種殖具有改善土壤土質(zhì)的功能和作用，同時(shí)還能夠幫助土壤水形成穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加土壤中的有機(jī)質(zhì)等影響物質(zhì)。因此在對(duì)土壤改良后的排土場(chǎng)進(jìn)行復(fù)墾作業(yè)時(shí)，一般宜搭配種植一些豆科的植物種類，以此來(lái)促進(jìn)覆蓋土的培肥熟化。

3 植被重建技術(shù)研究

3.1 植物重建種類選擇依據(jù)

首先，所選擇的植物種類要具由堅(jiān)強(qiáng)的耐土壤貧瘠性。排土場(chǎng)的土壤通常是由礦區(qū)中最早挖掘出來(lái)的，本身并沒(méi)有特殊的結(jié)構(gòu)組成，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的壓實(shí)后，會(huì)變的比較堅(jiān)硬，其中養(yǎng)分含量較低，因此選擇的植物需要具有較強(qiáng)的耐貧瘠性。其次是選擇的植物種類需要具有較強(qiáng)的抗旱性。由于露天礦的排土場(chǎng)大多處于氣候較為惡劣的環(huán)境中，并且水土流失的現(xiàn)象也較為嚴(yán)重，如果在重建的初期階段遇上降水量較大的季節(jié)，會(huì)進(jìn)一步增加水土流失的程度，難以保證植物的順利存活和生長(zhǎng)，須選擇抗旱性較強(qiáng)的植物種類。再次是衡量植物根系的固土和護(hù)坡能力的強(qiáng)弱，這是解決水土流失問(wèn)題的重要方法。植物發(fā)達(dá)的根系組織能夠顯著增強(qiáng)土壤的聚合力，利用所產(chǎn)生的束縛作用來(lái)提高土層的整體強(qiáng)度和滑移抵抗力。植物在地下形成的龐大根系網(wǎng)絡(luò)將土壤緊密的包裹起來(lái)，能夠在水平和垂直方向上提高土壤的穩(wěn)定性。最后是要選擇具有較強(qiáng)觀賞性和綠化效果、較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植物種類。

3.2 礦區(qū)篩選出的先鋒植物和適生植物

在對(duì)露天礦排土場(chǎng)進(jìn)行生態(tài)重建的過(guò)程中，要了解和掌握當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和氣候狀況，對(duì)植被進(jìn)行全面的篩選并大面積種植。在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的種植實(shí)驗(yàn)和各植物對(duì)比后，決定了適合在排土場(chǎng)大量推廣種植的植物。合適的喬木科植物包含油松、剌槐、新疆楊、榆樹(shù)等，灌木科包含：沙棘、丁香、女貞、連翹、沙地柏等，豆科草種包含紫花苜蓿、沙打旺、黃芪等。

4 植被重建技術(shù)

4.1 造林密度技術(shù)

幼林郁閉和造林密度之間存在的非常密切的關(guān)系，在確定最佳造林密度的過(guò)程中，人們應(yīng)該根據(jù)所種的樹(shù)木種類和面積、造林的預(yù)期效果等，在分析所在區(qū)域的實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，完成此項(xiàng)任務(wù)。只有保持科學(xué)、適宜的造林密度，才能保證獲得更佳的修復(fù)效果和更高的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

4.2 沙棘灌叢密度技術(shù)

沙棘萌枝群體與單位面積萌枝數(shù)之間存在的非常密切的聯(lián)系。在萌枝數(shù)高于一定標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的時(shí)候，生物量會(huì)出現(xiàn)下降的情況。因此要想沙棘灌叢始終保持最大生物量的標(biāo)準(zhǔn)，人們可借助調(diào)整密度的方法來(lái)完成這個(gè)目標(biāo)。同時(shí)可以對(duì)密度過(guò)大的沙棘灌叢進(jìn)行適當(dāng)?shù)目撤ィ龃竺總€(gè)沙棘個(gè)體的營(yíng)養(yǎng)面積，在提高空氣質(zhì)量和加強(qiáng)光合作用的同時(shí)，還能顯著的提高沙棘的品質(zhì)和產(chǎn)量。此外，人們還要注意控制雄株與雌株的種植比例問(wèn)題，通常以10:1的比例為最佳，能夠顯著的提高雌株的生長(zhǎng)條件水平。人們還能采取修建和增強(qiáng)樹(shù)勢(shì)的方法，進(jìn)而提高單位面的蓄積量，實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)和重建的目的。

4.3 針闊混交林更替技術(shù)

新疆楊相對(duì)于油松來(lái)說(shuō)，其前期生長(zhǎng)速度較快，油松幼樹(shù)在生長(zhǎng)階段的速度會(huì)慢慢的高于新疆楊，之后在生長(zhǎng)一定時(shí)間后，新疆楊能夠獲取的陽(yáng)光照射面積越來(lái)越小，最后主林層由油松全面取代。林分主次這個(gè)過(guò)程是針闊混交的重要內(nèi)容，新疆楊在其中扮演了輔助和遮陰的角色，在油松的主體高度超過(guò)新疆后，新疆楊會(huì)被全面取代。此項(xiàng)技術(shù)實(shí)際上是承擔(dān)著推動(dòng)混交林向油松過(guò)渡的作用。

4.4 塑料薄膜覆蓋技術(shù)

利用塑料薄膜覆蓋技術(shù)能夠有效的將低土壤表面的水分蒸發(fā)量。同時(shí)能夠改善土壤水熱情況，對(duì)氣候環(huán)境產(chǎn)生一定積極的影響，實(shí)現(xiàn)促進(jìn)植物樹(shù)木生長(zhǎng)的目的。覆蓋的主要是通過(guò)在土壤表面上設(shè)置相應(yīng)的隔離物體，將之和空氣隔絕開(kāi)來(lái)。該措施具有控制土壤溫度、改變土壤熱平衡的作用。具體來(lái)講是通過(guò)影響太陽(yáng)對(duì)土壤表面產(chǎn)生的輻射等現(xiàn)象，造成連鎖反應(yīng)，進(jìn)而提高土壤的整體含水量。

4.5 鄉(xiāng)土樹(shù)種為主，草本樹(shù)種為輔

在開(kāi)展露排土場(chǎng)生態(tài)修復(fù)和植被重建工作的時(shí)候，樹(shù)種的選擇是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，一些人認(rèn)為鄉(xiāng)土樹(shù)種在種植和生長(zhǎng)中能夠占據(jù)較大優(yōu)勢(shì)，同時(shí)由于缺少捕食者的存在，在植被重建過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境和系統(tǒng)初始植被的迅速恢復(fù)，引入外來(lái)樹(shù)種可能會(huì)造成群落多樣性受到?jīng)_擊和影響，使得群落抵抗外來(lái)物種入侵的能力大大降低，根據(jù)這些內(nèi)容可以看出，選擇鄉(xiāng)土樹(shù)種可以確保植被的穩(wěn)定生存和規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，所以鄉(xiāng)土樹(shù)種已經(jīng)適應(yīng)了當(dāng)?shù)氐纳姝h(huán)境，經(jīng)受住了大自然的考驗(yàn)，完成了優(yōu)勝劣汰的生存歷程，這些樹(shù)種能夠有效抵抗病蟲(chóng)害的侵蝕，相比外來(lái)樹(shù)種具有很大的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，是生態(tài)修復(fù)和植被重建的首要選擇。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，借助改良土壤和種植植物防止水土流失的方法，研究和論述了礦區(qū)排土場(chǎng)重建區(qū)域的植被種類的選擇和相關(guān)重建技術(shù)等，種植適合當(dāng)?shù)丨h(huán)境和氣候條件的植物，在生態(tài)修復(fù)與植被重建技術(shù)的幫助下，有效改善和轉(zhuǎn)變露天礦排土場(chǎng)的整體環(huán)境情況。