湖南省采石場廢棄地林草生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究

劉 斌

(湖南中核建設(shè)工程有限公司，長沙 410119)

自十八大以來，黨中央國務(wù)院加快推進生態(tài)文明建設(shè)，提出實施生態(tài)修復(fù)重大工程，分區(qū)分類開展受損生態(tài)空間的修復(fù)。2016年9月25日，財政部原國土資源部原環(huán)境保護部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推進山水林田湖生態(tài)保護修復(fù)工作的通知》，要求以“山水林田湖是一個生命共同體”的重要理念指導(dǎo)開展工作，部署實施山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)試點工程，為地方開展生態(tài)保護修復(fù)提供技術(shù)指導(dǎo)[1]。自2016年以來，國家組織實施了三批次25個山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)重大工程。根據(jù)自然資源部辦公廳《關(guān)于開展長江經(jīng)濟帶廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)工作的通知》(自然資辦發(fā)﹝2019﹞33號)的有關(guān)要求，結(jié)合湖南省實際情況，湖南省自然資源廳組織編制了《長江經(jīng)濟帶(湖南段)廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)實施方案(2019—2021年)》，擬通過實施湖南省境內(nèi)長江干流及主要支流湘江兩岸各10 km范圍內(nèi)廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)，筑牢長江經(jīng)濟帶和祖國中部生態(tài)屏障。

1 區(qū)域概括

湖南省地處中國南部、長江中游地區(qū)，108°47′—114°15′E，24°38′—30°08′N，總面積21.18萬km2，占全國國土面積的2.2%，全省轄13個市1個自治州、122個縣(市、區(qū))。湘江流域占湖南省國土面積的40.3%，流域內(nèi)大多數(shù)非金屬礦均以露天開采為主，占到非金屬礦山總量的90%以上，其中，建筑石料用灰?guī)r占16.6%、建筑用花崗巖占4.1%。

2 采石場廢棄地的分類與特點

采石場廢棄地比較常見的存在形式主要有采石場石壁和采石場跡地兩部分，其中采石場石壁以高陡巖質(zhì)邊坡為主；采石場跡地以石料開采挖損后形成的土質(zhì)、巖質(zhì)及巖土混合質(zhì)邊坡為主。目前，普遍存在的采石場廢棄地，多存在有土地資源占用破損、地形地貌景觀破壞、水土流失和礦山地質(zhì)災(zāi)害等問題，生態(tài)修復(fù)任務(wù)艱巨。

3 采石場廢棄地生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系

以生態(tài)保護修復(fù)體系建設(shè)為基礎(chǔ)，對湖南采石場廢棄地各區(qū)域類型施行分類施策，因地制宜，優(yōu)先自然恢復(fù)，輔以人工恢復(fù)[2]，堅持生物多樣性和環(huán)境保護相結(jié)合。

針對采石場廢棄地分類、特點等，綜合運用工程防護、植被恢復(fù)技術(shù)等，堅持利用、治理、開發(fā)相結(jié)合的原則，對采石場廢棄地進行整體保護、系統(tǒng)修復(fù)與統(tǒng)綜合治理[2]。

通過梳理以前的研究成果，結(jié)合筆者多年的實踐與探索，歸納總結(jié)湖南省五大礦區(qū)山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)重大工程的經(jīng)驗，提出了采石場廢棄地人工生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系。詳見表1。

表1 采石場廢棄地人工生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系分部分類分項常用技術(shù)截、排水截水措施預(yù)制或現(xiàn)澆截水溝、生態(tài)截水溝排水措施預(yù)制或現(xiàn)澆排水溝、生態(tài)排水溝、排水管(孔)集排水技術(shù)集蓄水集水措施人工集水面、天然集水面蓄水措施蓄水池表面固土平面網(wǎng)金屬網(wǎng)、土工格柵立體網(wǎng)三維網(wǎng)固土技術(shù)水平攔擋隔擋生態(tài)棒階臺水平階(臺)、水平溝(槽)植被恢復(fù)技術(shù)人工修復(fù)法自然恢復(fù)法播種法植苗法人工撒播人工直播灌草生態(tài)墊植生帶、環(huán)保椰纖維植被毯、植生袋噴播液壓噴播、三維網(wǎng)噴播、客土噴播、基材噴播綠化栽植直鋪草皮、直鋪草毯、臺階栽植、“V”型種植槽植生帶藤本植物攀附藤本植物栽植 植物誘導(dǎo)法 封禁恢復(fù)、封育恢復(fù)

4 主要生態(tài)修復(fù)技術(shù)與措施

針對采石場廢棄地分類與特點，綜合運用工程防護、植被恢復(fù)技術(shù)等，堅持利用、治理、保護相結(jié)合的原則，對采石場廢棄地進行整體保護、系統(tǒng)修復(fù)與綜合治理。采石場廢棄地生態(tài)修復(fù)技術(shù)措施，詳見表2。

主要生態(tài)修復(fù)技術(shù)特點及適用范圍介紹如下：

1)客土噴播技術(shù)。坡度<60°的邊坡宜采用此法。將改良過的客土、種子、土壤改良劑、肥料、纖維、有機質(zhì)、水等材料混合攪拌均勻制成噴播漿材，并通過客土噴播機械將其噴附到邊坡表面，造就有一定厚度的具有耐雨水、風(fēng)侵蝕，牢固透氣，與自然表土相類似或更優(yōu)的多孔穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，使其植物種可以生根、發(fā)芽、生長，達到恢復(fù)植被、改善景觀、保護環(huán)境為目的綜合性邊坡生態(tài)植被恢復(fù)技術(shù)。

2)基材噴播技術(shù)。坡度<73°的邊坡宜采用此法。是以基材為主的基底介質(zhì)材料，經(jīng)坡面清理并在坡面鋪設(shè)加固網(wǎng)加固后，將有機質(zhì)、緩釋肥、復(fù)合肥、粘合劑、保水劑等配置成復(fù)合有機基材，與耕植土、植被種子按比例混合均勻，生成高性能團粒土壤結(jié)構(gòu)，采用專用噴播設(shè)備將其按照設(shè)計厚度均勻噴射到邊坡坡面，重塑與恢復(fù)植物根系生長發(fā)育所需的土層結(jié)構(gòu)，以達到恢復(fù)邊坡植被生態(tài)的目的。

3)藤本植物復(fù)綠技術(shù)。坡度>73°的石壁宜采用此法。利用藤本植物具有吸附、纏繞的特性，通過藤蔓自身的吸盤、氣生根攀附生長或沿坡面設(shè)置牽引結(jié)構(gòu)設(shè)施牽引藤蔓生長，復(fù)綠坡面的方法[2]。

表2 采石場廢棄地生態(tài)修復(fù)技術(shù)措施廢棄地類型生態(tài)修復(fù)對象及條件工程措施技術(shù)措及與生物措施平臺清理、平整、復(fù)土、排灌農(nóng)林種植撫育維護管理噴灌、施肥、補苗、有害生物防治等邊坡表層處治清除危巖、松散堆積體等邊坡整治石壁邊坡截、排水系統(tǒng)據(jù)坡面降雨量、集水面積、立地條件、坡面徑流量綜合確定截、排水類型、布置形式及斷面尺寸等植被生態(tài)修復(fù)客土噴播、基材噴播、藤本植物復(fù)綠、強力護坡草毯、“V”型種植槽植生帶撫育維護管理噴灌、施肥、補苗、有害生物防治等緩平地清理、平整、排灌、覆土改良農(nóng)林種植削坡治理坡度大于1.0∶1.5的邊坡,采取削坡開級,以形成臺地或梯田營造防護林、水土保持林、經(jīng)濟林等護坡治理坡率法和人工加固護坡法截、排水系統(tǒng)根據(jù)邊坡降雨量、匯水面積、地形條件、地表徑流量等,確定截、排水類型、布置形式及斷面尺寸等無水跡地邊坡土壤改良與覆墾地表基質(zhì)改良、坡面修整以植被為主體的生態(tài)修復(fù)自然恢復(fù)、環(huán)保椰纖維植被毯、生態(tài)袋植生、帶狀或溝狀造林法和魚鱗坑或穴狀造林法(經(jīng)果林、混交林、水土保持林和防風(fēng)固沙林)、人工直播灌草植被誘導(dǎo)封禁恢復(fù)、封育恢復(fù)撫育維護管理覆蓋、澆灌、施肥、補植、平茬及有害生物防治等

4)強力護坡草毯技術(shù)。坡度<60°邊坡宜采用此法，且施工季節(jié)限制少、快速綠化形成草坪，并可形成包括有禾本科、豆科、藤本植物及灌木的植物群落。是基材噴播和植被草毯復(fù)合技術(shù)。

5)“V”型種植槽植生帶技術(shù)。專門針對高、陡巖石邊坡快速生態(tài)修復(fù)的新型綠化技術(shù)。目前主要對坡度≥60度的中風(fēng)化和微風(fēng)化石質(zhì)邊坡，是較快修復(fù)生態(tài)、保持水土和綠化美化環(huán)境的最有效、最持久的生態(tài)防護措施之一?！癡”型種植槽是預(yù)制板式或現(xiàn)澆板式的，以解決垂直且較完整的坡面難以留住基質(zhì)的問題，能給植物提供良好的立地條件。該技術(shù)不能穩(wěn)定較深層的邊坡結(jié)構(gòu)，同時也因種植槽是依賴邊坡巖石自身的承載力承載，因此，風(fēng)化程度高、巖石松碎的邊坡不適于該技術(shù)。

6)環(huán)保椰纖維植被毯護坡技術(shù)。采用純天然椰子纖維通過沖壓針刺加工做成供植物生長的基帶，呈長方體網(wǎng)孔狀結(jié)構(gòu)，椰纖維植被毯厚度為8～10 mm，纖維粗細適中、長度范圍合理?？筛鶕?jù)需要加以肥料、營養(yǎng)劑、保水劑和各類草種等，為植物生長提供良好的生長條件，同時達到護坡綠化的效果。

7)生態(tài)袋植生技術(shù)。客土適用于1∶3～1∶0.75的采石場廢棄地坡面。是采用內(nèi)附種子層的土工材料袋，通過在袋內(nèi)裝入植物生長的土壤材料，在坡面或坡腳以不同方式堆碼，起到攔擋防護、防止土壤侵蝕，同時恢復(fù)植被的一項生物防護技術(shù)。

8)帶狀或溝狀造林法。適用于緩坡坡面的人工跡地邊坡造林植樹(草)。

9)魚鱗坑或穴狀造林法。適用于巖質(zhì)陡坡、水蝕、風(fēng)蝕嚴重坡面的人工跡地邊坡造林植樹(草)。

10)人工直播灌草。適用坡度<30°，且質(zhì)地疏松的緩坡宜采用此法。將適生的灌木和草本種子、復(fù)合肥、細砂等按一定比例進行拌勻，并應(yīng)根據(jù)測試的土壤肥力狀況，配以灌草種子萌發(fā)和幼苗生長所需營養(yǎng)元素的生態(tài)肥，均勻撒到已翻耕平整的土壤表面，種子層上撒1 cm厚的壤土層，覆蓋無紡布養(yǎng)護。

11)封禁恢復(fù)或封育恢復(fù)。采用植被誘導(dǎo)工程措施，以封禁或封育的方式，以促進植物群落自然演替的植被生態(tài)恢復(fù)的方法。

5 林草生態(tài)修復(fù)模式

為探索以林草植被為主體的生態(tài)保護與修復(fù)技術(shù)對采石場廢棄地進行全方位系統(tǒng)的綜合治理修復(fù)模式。把調(diào)整和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作為手段，統(tǒng)籌各要素的關(guān)鍵點，提出了采石場廢棄地林草生態(tài)修復(fù)模式，詳見表3。

表3 采石場廢棄地林草生態(tài)修復(fù)模式修復(fù)對象修復(fù)條件主要修復(fù)方向修復(fù)模式土質(zhì)經(jīng)果林優(yōu)先恢復(fù)生態(tài)經(jīng)濟樹種,農(nóng)林(經(jīng))復(fù)合營建平臺、平地巖質(zhì)防護林、生態(tài)林灌木為主,灌草結(jié)合,灌木混交林巖土混合質(zhì)防護林、生態(tài)林喬木為主,喬灌草混交土質(zhì)(陡坡以上)防護林、生態(tài)林灌木為主,灌草結(jié)合,灌木混交土質(zhì)(斜坡)防護林、經(jīng)濟林灌木為主,喬灌草結(jié)合,喬灌混交土質(zhì)(緩坡)經(jīng)果林優(yōu)先恢復(fù)梯田,農(nóng)(經(jīng))林復(fù)合營建巖質(zhì)(陡坡以上)生態(tài)林草本為主,草藤結(jié)合,封育保護,自然演替邊坡巖質(zhì)(斜坡)水土保持林、生態(tài)林草本為主,草灌結(jié)合,封育保護,人工促進更新巖質(zhì)(緩坡)生態(tài)林、防護林灌木為主,灌草喬結(jié)合,封育保護,灌木混交巖土混合質(zhì)(陡坡以上)生態(tài)林、防護林草本為主,草灌結(jié)合,封育保護,灌木混交巖土混合質(zhì)(斜坡)防護林、生態(tài)林灌木為主,喬灌草結(jié)合,灌木、喬灌混交巖土混合質(zhì)(緩坡)防護林、經(jīng)果林優(yōu)先保護生態(tài),適度恢復(fù)梯田,農(nóng)林復(fù)合營建

6 生態(tài)修復(fù)的植物選擇

湖南省采石場廢棄地植物選擇原則應(yīng)以具有良好水土保持功能的當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土物種為主，搭配適宜的經(jīng)濟林品種，形成以林草植被為主體的植物群落，并應(yīng)符合下列規(guī)定：一是應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c，選擇處于同一氣候帶的鄉(xiāng)土植物品種為主；二是所選植物應(yīng)具有耐寒暑、耐貧瘠、防污染、抗病蟲害、對生長條件不嚴，以及適宜自然生長的特點；三是應(yīng)優(yōu)先選擇根系適宜的木本植物，且以灌木為主，喬灌藤草結(jié)合；四是應(yīng)以常綠植物為主，配套落葉量較大或固氮能力較好的植物物種，便于形成功能穩(wěn)定的植被生態(tài)系統(tǒng)。經(jīng)過資料查驗，實地調(diào)查，得到湖南省優(yōu)選樹種，詳見表4。

表4 湖南優(yōu)選植物物種植物類別主要樹種喬木大葉女貞、臭椿、刺槐、馬尾松、鹽膚木、無患子、香柚、香櫞、柑橘、枇杷、楊梅、梨樹、桃樹、香樟、山杜英、石楠、法國冬青、烏桕、欒樹、構(gòu)樹、喜樹、木荷、重陽木、梓樹、柞木、苦櫧、青岡櫟、梓樹、香椿、檫木、馬褂木、醉香含笑、深山含笑、櫟樹、山桐、桑樹、礦山蜜桔、板栗等灌木黃花槐、多花木蘭、胡枝子、雙莢決明、沙棘、胡頹子、紫穗槐、馬棘、車桑子、銀合歡、小葉女貞、山胡椒、金櫻子、馬甲子、石榴、夾竹桃、木槿、紅葉石楠、杜鵑、黃楊、火棘、蚊母樹、枸骨等草本狗牙根、百喜草、高羊茅、黑麥草、假儉草、絲茅草、冬茅草、香根草、佛甲草、紫花苜蓿 、象草、皇竹草等藤本爬山虎、凌霄、金銀花、油麻藤、何首烏、南蛇藤、絡(luò)石、薜荔、常春藤、扶芳藤、地枇杷等

7 結(jié)語

堅持系統(tǒng)工程的思路，按照生態(tài)系統(tǒng)的整體性、系統(tǒng)性及其內(nèi)在規(guī)律[3]，統(tǒng)籌考慮自然生態(tài)各要素，將采石場廢棄地的生態(tài)修復(fù)與山水林田湖草綜合治理統(tǒng)籌規(guī)劃，治山與治水相結(jié)合，治溝與治坡相結(jié)合，生物措施和工程措施相結(jié)合。生態(tài)修復(fù)技術(shù)多種多樣，但生態(tài)修復(fù)往往存在一些基礎(chǔ)性的共性技術(shù)，是生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵。水是生命之源、土是生命之基、植物是生命之根，因此，水、土、植物是生態(tài)修復(fù)的三大要素，圍繞這3大要素的修復(fù)技術(shù)就是共性技術(shù)——地貌重塑、土壤重構(gòu)和植被恢復(fù)。本文基于生態(tài)修復(fù)共性技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究，探究湖南省采石場廢棄地林草生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系，提出林草生態(tài)修復(fù)技術(shù)模式，對工程實踐具有很好的參考價值，但構(gòu)建采石場廢棄地的穩(wěn)定的林草植被生態(tài)系統(tǒng)，還需要從加強技術(shù)集成創(chuàng)新體系的研究，以及林草植被管理的更新與利用等方面進行深入系統(tǒng)的研究和推廣應(yīng)用。