煤矸石山生態(tài)治理常用綠化植物
——以王莊三座矸石山為例

解璐毓

［神農(nóng)智華生物科技（山西）有限公司，山西 長(zhǎng)治 046204］

1 煤矸石山簡(jiǎn)介

煤矸石是固體廢料，矸石排放量占煤炭總產(chǎn)量的10%～20%，其不斷堆積，就形成煤矸石山。裸露的煤矸石排放有毒有害氣體，污染大氣環(huán)境；降雨后矸石中的有害物質(zhì)和雨水形成酸，淋濾出一定量鎘、鉛、砷等有毒有害物質(zhì)，造成水體和土壤污染；矸石山還會(huì)出現(xiàn)崩塌和形成泥石流；以及產(chǎn)生爆炸，當(dāng)矸石山內(nèi)部熱量散不出來(lái)而壓力很高時(shí)會(huì)產(chǎn)生爆炸。山西作為中國(guó)的煤炭大省，治理煤矸石山，已成為礦區(qū)環(huán)境治理修復(fù)的關(guān)鍵問(wèn)題，潞安集團(tuán)是山西大型煤炭企業(yè)，大力投入對(duì)煤矸石山進(jìn)行復(fù)墾綠化，提升了礦區(qū)景觀觀賞價(jià)值，創(chuàng)造了良好的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。

2 自然演替與人工復(fù)墾

2.1 自然演替與人工復(fù)墾

煤矸石山廢棄地由于立地條件嚴(yán)酷，植被的自然恢復(fù)是非常緩慢的，林鷹[1]發(fā)表于1991 年的論文有相關(guān)研究。而人工復(fù)墾快，短時(shí)間能形成良好的植被覆蓋。一般來(lái)說(shuō)，矸石山土地復(fù)墾在幾個(gè)月內(nèi)就有很大變化。

國(guó)外對(duì)土地復(fù)墾的研究較早，在20 世紀(jì)20 年代就開(kāi)始了，并發(fā)布了相關(guān)的法律法規(guī)。我國(guó)在2009 年5 月施行了《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)規(guī)定》，2011 年3 月發(fā)布并實(shí)施《土地復(fù)墾條例》。

劉楊波和李素清[2]研究潞安礦區(qū)兩座不同恢復(fù)年限（3a 和8a）的煤矸石山復(fù)墾地，結(jié)果表明，恢復(fù)年限較短（3a）的矸石山復(fù)墾地土壤貧瘠，恢復(fù)年限較長(zhǎng)（8a）的矸石山復(fù)墾地土壤水分、養(yǎng)分條件得到了明顯改善，隨著恢復(fù)年限的增長(zhǎng)，紫花苜蓿、高羊茅等人工栽植的草本植物逐漸退化，不同植被下草本植物群落向地帶性植物群落方向演替。

2.2 人工復(fù)墾造林技術(shù)綜述

樊金拴等[3]研究20 世紀(jì)80 年代中期實(shí)施綠化的興隆莊礦矸石山，這座矸石山約復(fù)墾20 年。工程初期栽植側(cè)柏、刺槐、火炬以及桃等植物，經(jīng)過(guò)20 年的撫育管理，形成了以火炬樹(shù)和紫穗槐為優(yōu)勢(shì)種的穩(wěn)定的人工群落。

王子佼[5]對(duì)云岡礦矸石山綠化技術(shù)進(jìn)行研究，試驗(yàn)設(shè)計(jì)火炬樹(shù)、紫穗槐、衛(wèi)矛分別為單純林；油松—衛(wèi)矛—紫穗槐作為一組，荊條—紫穗槐—檸條作為一組分別為帶狀混交林；荊條—檸條一組作為行間混交林；丁香—衛(wèi)矛—紫穗槐，衛(wèi)矛—油松分別為塊狀混交林。試驗(yàn)表明，在矸石山適宜栽種的樹(shù)種有火炬樹(shù)、紫穗槐、丁香、荊條、檸條、衛(wèi)矛等植物。

蘇鐵成[6]對(duì)遼寧省撫順市矸石山營(yíng)造用材林進(jìn)行研究，試驗(yàn)選擇豆科的刺槐，榆科的家榆，楊柳科的小鉆楊，松科松屬的樟子松，樺木科的白樺，松科落葉松屬的日本落葉松和長(zhǎng)白落葉松等7 個(gè)樹(shù)種進(jìn)行造林試驗(yàn)，數(shù)據(jù)表明，兩種落葉松不適宜在當(dāng)?shù)仨肥江h(huán)境下?tīng)I(yíng)造用材林；通過(guò)研究混交林和純林單位面積蓄積量，得出結(jié)論：對(duì)停止排矸10 年以上的矸石山進(jìn)行植被恢復(fù)，刺槐、小鉆楊、家榆可作為首選樹(shù)種。

3 本研究區(qū)概況

本研究選取長(zhǎng)治市王莊的三座矸石山，都位于長(zhǎng)治王莊煤礦附近，2021 年隸屬于長(zhǎng)治市潞州區(qū)，緊鄰長(zhǎng)鋼集團(tuán)。一座為西矸石山，離王莊礦西約1000m，緊鄰馬路，離王莊通往常村口的道路路北，占地面積7.6 萬(wàn)m2，竣工在2010 年，復(fù)墾11 年，無(wú)自燃現(xiàn)象；一座為北矸石山，離王莊礦北面約1500m，東邊緊鄰礦區(qū)煤場(chǎng)，占地面積3.98 萬(wàn)m2，竣工在2015 年，復(fù)墾6 年，無(wú)自燃現(xiàn)象；一座為深溝壑矸石山，在礦區(qū)北面，離礦區(qū)較遠(yuǎn)，約2.3km，占地面積18.9 萬(wàn)m2，竣工在2019 年，復(fù)墾3 年，無(wú)自燃現(xiàn)象。

4 煤矸石山的立地條件和植物篩選原則

4.1 煤矸石山的立地條件

煤矸石山一般僅僅地表10cm 左右有物理分化，而且強(qiáng)酸高鹽，直接種植植物很難成活，所以采取客土覆蓋矸石，下層土壤壓實(shí)，上層土壤不碾壓，供種植植物。潞安王莊煤礦這三座矸石山土層都是工程施工客土，土壤條件不一，常常為生土，未經(jīng)耕種熟化，缺少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有機(jī)含量低，土壤肥力低，理化性狀不良，營(yíng)養(yǎng)成分少，常常出現(xiàn)大的板結(jié)塊，透氣也差。矸石山多為遠(yuǎn)離礦區(qū)和居住環(huán)境，附近沒(méi)有水源或離水源很遠(yuǎn)，煤矸石山的立地條件為干旱、缺水、貧瘠。

4.2 植物種類選擇原則

矸石山生態(tài)修復(fù)的植被選擇很重要。相比普通的荒坡治理，矸石山情況更復(fù)雜，不光要考慮固土、美觀效果，還要考慮矸石山特殊的立地環(huán)境，要選擇合適的喬、灌、草植被，建立穩(wěn)定的矸石山植物群落，從而重建矸石山生態(tài)環(huán)境?？偟膩?lái)說(shuō)，要遵循以下原則。

（1）選擇抗旱、耐瘠薄、耐鹽、抗污染以及病蟲(chóng)害少的樹(shù)種。根據(jù)適地適樹(shù)的原則，矸石山土地復(fù)墾要選擇抗旱的植物；矸石山土壤營(yíng)養(yǎng)差，要選擇耐瘠薄植物；矸石山土壤重金屬多，要選擇一些相對(duì)耐鹽和抗污染的植物品種。選擇抗旱、耐瘠薄、耐鹽、抗污染和病蟲(chóng)害少的植物品種，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單，管護(hù)成本低。

（2）選擇根系相對(duì)發(fā)達(dá)、栽植易成活的植物。一般來(lái)說(shuō)，豆科植物可以考慮在矸石山種植。

（3）盡量選擇鄉(xiāng)土樹(shù)種。優(yōu)先選擇鄉(xiāng)土樹(shù)種，鄉(xiāng)土樹(shù)種經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的栽培，已經(jīng)適應(yīng)了當(dāng)?shù)氐臍夂?、土壤等條件，而且可以顯示地方特色，避免出現(xiàn)“千山一面”的情況。

（4）要注重景觀效果，建立生態(tài)園林，體現(xiàn)多樣性。要配植形式多樣，植物景觀豐富。做到常綠樹(shù)與落葉樹(shù)相結(jié)合，喬灌草相結(jié)合，觀花植物和觀葉植物相結(jié)合，還要考慮季相變化，建立多層次、多結(jié)構(gòu)、多功能的植物群落。

（5）長(zhǎng)得快的樹(shù)種和長(zhǎng)得慢的樹(shù)種相互補(bǔ)。長(zhǎng)得快的樹(shù)種雖然壽命較短，但可以快速成林，考慮到長(zhǎng)期的生態(tài)景觀效果，要搭配長(zhǎng)得慢的樹(shù)種。

（6）考慮到客土層淺，如果矸石山仍發(fā)熱，盡量選擇淺根樹(shù)種。對(duì)于仍存在發(fā)熱的矸石山，應(yīng)選用淺根性植物，不宜種植深根性喬木，因?yàn)楦迪蛳律L(zhǎng)就有可能接觸到深層熱源而造成的樹(shù)木死亡。2016 年蘇鐵成[6]對(duì)遼寧省撫順市矸石山用材林進(jìn)行研究，在造林后10 年時(shí)，已出現(xiàn)部分樹(shù)木因深層發(fā)熱而死亡和倒伏的現(xiàn)象，造林后28 年時(shí)的試驗(yàn)地現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了更多樹(shù)木根系受到深層高溫灼傷而倒伏的情況。

4.3 潞安煤礦矸石山常用綠化植物

4.3.1 喬木

作為常綠樹(shù)種，側(cè)柏在很多矸石山都有栽培，易成活，管護(hù)簡(jiǎn)單，在復(fù)墾11 年的王莊西矸石山、復(fù)墾6 年的王莊北矸石山、復(fù)墾12 年的石圪節(jié)矸石山以及復(fù)墾13 年的余吾矸石山上，側(cè)柏生長(zhǎng)良好。

火炬樹(shù)成林很快，由于萌蘗性強(qiáng)，植株旁常常生長(zhǎng)出很多火炬小苗?；鹁鏄?shù)的缺點(diǎn)是壽命短。火炬樹(shù)是秋季觀葉樹(shù)種，種植在矸石山上，秋季火紅的樹(shù)葉和果穗，使整個(gè)山體出現(xiàn)“層林盡染”的效果。樊金拴、周心澄、王華[3]研究20 世紀(jì)80 年代中期實(shí)施綠化的興隆莊礦矸石山，結(jié)果表明，矸石山形成了以火炬樹(shù)和紫穗槐為優(yōu)勢(shì)種的穩(wěn)定人工群落。王子佼[5]對(duì)云岡礦矸石山綠化技術(shù)進(jìn)行研究，試驗(yàn)表明，在矸石山適宜栽種的樹(shù)種有火炬樹(shù)等植物。在西矸石山和北矸石山，火炬成林快，表現(xiàn)良好。

山桃是薔薇科桃屬喬木，山桃抗旱耐寒，耐鹽堿，花期3—4月，花粉紅色，在春天，山桃可以為矸石山營(yíng)造滿山粉色的美麗景觀。

4.3.2 灌木

紫穗槐適應(yīng)性極強(qiáng)，經(jīng)常用來(lái)護(hù)坡、荒山綠化，是保持水土的優(yōu)良植物材料。紫穗槐也能在水邊生長(zhǎng)，不易生病蟲(chóng)害，生長(zhǎng)極其旺盛。樊金拴、周心澄、王華[3]、王子佼[5]等人研究表明，在矸石山適宜栽種的樹(shù)種有紫穗槐等植物。紫穗槐可以使煤矸石山提早郁閉。

連翹花色金黃，成片種植在矸石山上，可以在春天形成滿坡金黃的美麗景色。西矸石山平臺(tái)及南坡、北矸石山的東坡、深溝壑矸石山平臺(tái)都種植有連翹。

4.3.3 草本及花卉

紫花苜蓿是豆科植物，可以改良土壤。出苗快，播種后一個(gè)多星期就陸續(xù)出苗；抗寒性強(qiáng)，在北矸石山，11 月中旬苜蓿葉片還是綠色；春天返青早，早早就讓矸石山披上綠的外衣。紫花苜蓿在很多矸石山都有栽培，適應(yīng)性很強(qiáng)。

高羊茅長(zhǎng)得快，耐修剪，應(yīng)用很廣，常常和早熟禾搭配建植草坪，常種植在小區(qū)、廠礦、街邊綠地等地方。在矸石山上，高羊茅和苜?；觳?，可以迅速覆蓋地面，防止水土流失，比單獨(dú)種植苜蓿初期護(hù)坡效果好。

黑麥草耐踩踏，缺點(diǎn)是觀感稍差，一叢一叢的。優(yōu)點(diǎn)是在矸石山上能很好護(hù)坡。

波斯菊耐貧瘠，以草坪長(zhǎng)得高，能為綠色的山坡增添美麗的顏色?？梢宰圆ィ苓m合作為護(hù)坡植物。

5 樹(shù)木配植方式

矸石山的配植方式既有規(guī)則式也有自然式，兩者相互結(jié)合。規(guī)則式配植有列植，西矸石山在南坡列植側(cè)柏，從山下遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，橫看斜看都成行列，很有氣勢(shì)，有整齊、規(guī)則的美感和韻律美。自然式配植靈活、自然，主要形式有：叢植和林植。在深溝壑矸石山兩個(gè)大平臺(tái)及馬道旁小平臺(tái)上，連翹為叢植。西矸石山頂部平臺(tái)火炬樹(shù)就是林植。

6 植物群叢

6.1 復(fù)墾11 年的西矸石山群叢

在南坡坡面，每間隔4m 左右，一行種植側(cè)柏紫穗槐，一行種植側(cè)柏山桃，隔行交替種植，高羊茅和紫花苜蓿種植在整個(gè)坡面，現(xiàn)在側(cè)柏、紫穗槐、山桃已成密林，林下弱光空間高羊茅和紫花苜蓿退化。在南坡，還有少量人工種植的刺槐，以及少量自然生長(zhǎng)的合歡和臭椿樹(shù)。這就主要形成了側(cè)柏—紫穗槐群叢，側(cè)柏—山桃群叢，以及整個(gè)坡面的側(cè)柏—山桃—紫穗槐群叢。

在一馬道路邊，由于喬灌木覆蓋不到，光照較好，紫花苜蓿和高羊茅生長(zhǎng)旺盛，馬道邊還有波葉大黃和波斯菊等植被，長(zhǎng)勢(shì)良好。這就形成了紫花苜?！哐蛎ㄈ~大黃—波斯菊群叢。

在坡頂平臺(tái)及南坡，火炬占據(jù)大部分空間，連翹長(zhǎng)成帶狀密林。

在坡頂平臺(tái)及北坡，成火炬林，平臺(tái)還有野草鬼針草、紫菀、車前草、牽?；ǖ纫吧参?。

整個(gè)矸石山植被蓋度98%，保存率很高。

6.2 復(fù)墾6 年的北矸石山群叢

在西坡和南坡，在坡面每隔4m 挖一條寬為50～60cm 的種植帶，火炬—紫穗槐和山桃—側(cè)柏間行種植在種植帶上，紫花苜蓿種植在整個(gè)坡面。在火炬、側(cè)柏、紫穗槐、山桃覆蓋不到的地方、種植帶之間光照好的地方紫花苜蓿生長(zhǎng)良好。由于火炬樹(shù)萌蘗性強(qiáng)，在南坡，火炬小苗往坡面蔓延生長(zhǎng)。這就形成了火炬—紫穗槐—紫花苜蓿的喬灌草群叢、山桃—側(cè)柏—紫花苜蓿的喬草群叢以及紫花苜蓿群叢。

在東坡和北坡，坡面每隔4m 挖一條種植帶，種植側(cè)柏—連翹，紫花苜蓿種植在整個(gè)坡面。在東坡和北坡，主要形成側(cè)柏—連翹—紫花苜蓿群叢。

在山頂平臺(tái)，種植火炬、側(cè)柏和紫花苜蓿，火炬樹(shù)逐漸占據(jù)整個(gè)空間。主要形成火炬—側(cè)柏—紫花苜蓿群叢。

在馬道路邊，還有波葉大黃，和緊鄰的坡面成片的火炬形成火炬—波葉大黃叢群。

整個(gè)矸石山植被覆蓋度98%，保存率很高。

6.3 復(fù)墾3 年的深溝壑矸石山群叢

在整個(gè)矸石山坡面及平臺(tái)，混播紫花苜蓿、高羊茅、黑麥草和波斯菊。馬道種植檜柏，平臺(tái)種植柳樹(shù)、檜柏、連翹、海棠等品種。主要形成紫花苜?！哐蛎邴湶荨ㄋ咕杖簠?。

7 煤矸石山復(fù)墾生態(tài)功能

實(shí)踐證明，在矸石山上進(jìn)行綠化造林，可減輕礦區(qū)大氣污染，改善附近小氣候，降低表層溫度，減少水分蒸發(fā)，凈化水質(zhì)。樹(shù)木具有龐大的根系，樹(shù)木根對(duì)水雜質(zhì)和重金屬等污染物具有一定的吸收、吸附作用。對(duì)環(huán)境有增濕作用?？煞乐顾亮魇?，可有效地保護(hù)土壤免于被雨水沖刷?？蓽p弱風(fēng)速。由此可見(jiàn)，對(duì)矸石山治理改造可改善煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。另外，有的矸石山修建有美麗的亭子，山上種植頗具觀賞性的喬灌木，形成美麗的景觀，為周邊居民提供了休閑娛樂(lè)場(chǎng)所，提升了礦區(qū)人民的幸福感。

8 煤矸石山施工注意事項(xiàng)

相比平地施工，煤矸石山施工難度很大，主要有以下5 點(diǎn)。

8.1 安全問(wèn)題

8.1.1 水車、駕駛員安全問(wèn)題

一定要找專業(yè)灑水車，水車要性能良好，有正規(guī)牌照，嚴(yán)禁用改裝水車或簡(jiǎn)易水車。駕駛員要有國(guó)家正規(guī)合格駕駛證，要遵守交通法規(guī)。駕駛員最好有多年駕駛水車經(jīng)驗(yàn)，要有高度責(zé)任心，要有安全意識(shí)，自覺(jué)每天檢查車輛并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全問(wèn)題。煤矸石山馬道較窄并且坡面較陡而多次轉(zhuǎn)彎，駕駛員駕駛水車順著馬道行駛到坡頂平臺(tái)時(shí)多次急轉(zhuǎn)彎，水車載重多，坡頂可以掉頭的地方較窄，這些都需要駕駛員認(rèn)真細(xì)心、駕駛技術(shù)過(guò)硬，并能積極配合其他管理人員及工人的工作。

8.1.2 預(yù)防工人中暑

沒(méi)有復(fù)墾或剛復(fù)墾的矸石山缺少陰涼的地方，尤其是夏天在南坡施工，太陽(yáng)光直曬，工人會(huì)大量出汗，所以要做好后勤保障，準(zhǔn)備好干凈飲用水，備好草帽或遮陽(yáng)帽，并適當(dāng)休息，預(yù)防工人中暑。如果工人出現(xiàn)不適，要及時(shí)就醫(yī)。

8.1.3 坡面較陡，注意防滑

煤矸石山的山坡較陡，工人還要拿著整地工具或者拖著沉重的水管在坡面長(zhǎng)時(shí)間施工，容易腳滑而摔倒或滑下山坡。為了避免發(fā)生意外，要提前準(zhǔn)備好防滑勞保鞋。如果坡面有平整好的種植帶，最好在種植帶上行走，需要移動(dòng)到上下相鄰的種植帶時(shí)，只需在坡面上下移動(dòng)幾米距離即可（種植帶之間的距離），這樣方便施工，也比較安全。

8.1.4 經(jīng)常進(jìn)行安全教育

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、技術(shù)負(fù)責(zé)人、安全員等人員及施工工人入場(chǎng)前，單位安全部門(mén)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行安全教育。之后每周要進(jìn)行安全教育，并落實(shí)崗位安全責(zé)任制。相關(guān)工作人員都要在工作時(shí)間佩戴安全帽，嚴(yán)禁違章操作施工機(jī)械。要經(jīng)?？刺鞖忸A(yù)報(bào)，特殊天氣，比如雨水過(guò)多要避免施工，并做好雨季三防工作。

8.2 澆水

苗木種植后需要澆灌，籽播草坪后也需要大量澆水，需水量大而集中。而矸石山綠化面積一般較大，卻沒(méi)有水源或水源較遠(yuǎn)，需要水車?yán)疂补唷Ｆ降貪菜畷r(shí)水分往下滲，而坡面澆水容易順坡向下流淌，水分可能只是地表濕潤(rùn)，而沒(méi)有真正到達(dá)植物根部，這就需要多次澆灌，直到澆透為止。春夏，南坡和西坡由于日曬需水量更多。除了離馬道最近的樹(shù)木，其他的樹(shù)木澆灌都需要工人拖著水管上下來(lái)回移動(dòng)，難度較大。

8.3 種植比平地難

首先打點(diǎn)放線比平地難，由于煤矸石山稍微有點(diǎn)曲面，上下左右之間視線有阻礙。而且在坡面，撒上滑石粉后容易被雨水澆濕流走。

其次種植穴挖掘較難，矸石山的土壤由于是客土，雖然上部分土壤沒(méi)被刻意碾壓過(guò)，但在客土過(guò)程中難免被機(jī)器壓過(guò)，土壤較硬不透氣，土硬就不好挖種植穴。

8.4 清理垃圾

施工完要及時(shí)清理垃圾，當(dāng)日的垃圾當(dāng)日及時(shí)清理掉，保持施工現(xiàn)場(chǎng)整潔。

8.5 做好養(yǎng)護(hù)工作

在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，一般為一年，要做好澆灌、修剪、更換死樹(shù)、冬季防護(hù)等工作。

9 結(jié)語(yǔ)

煤矸石山對(duì)生態(tài)和景觀有很大的破壞作用，通過(guò)土地復(fù)墾，營(yíng)造植物景觀，可以改變?cè)瓘U棄地面貌的同時(shí)改善生態(tài)環(huán)境、提高景觀觀賞價(jià)值。本文通過(guò)對(duì)山西潞安王莊煤礦三座復(fù)墾年限分別為11 年的西矸石山、6 年的北矸石山、3 年的深溝壑矸石山的介紹，探討了矸石山植物種類選擇原則、常用的綠化植物，三座煤矸石山的群叢組成、樹(shù)木配植方式、煤矸石山施工注意事項(xiàng)等內(nèi)容。相比平地施工，煤矸石山施工難度很大，本文分析了矸石山施工的安全問(wèn)題、澆水難度、種植難度等方面，希望能對(duì)相關(guān)人員提供參考。