吉林省绝大部分矿产资源集中在东部的长白山区,其中煤炭、泥炭、硅藻土等资源,分布广,采矿地点较多。采矿活动及其废弃物的排放,不仅破坏和占用了大量的土地资源,也带来了一系列影响深远的环境问题。修复和恢复矿区土地生产力和生态系统健康对吉林省东部山区的可持续发展具有重要的现实意义。 矿地生态恢复的关键是在必要的土地处理和工程措施的基础上,进行基质改良。选取吉林省通化市五道江镇煤矿废弃地为研究对象,采取添加改良剂泥炭和种植豆科植物紫花苜蓿(Medicago sativa)、白三叶草(Trifolinw repens)的措施,通过盆栽试验和室内分析,研究该措施改良矿地基质的生态效应,探索矿地基质改良的可行模式。 研究表明,该煤矿废弃地基质改良的主要障碍是矿土不良的物理结构和极为不均衡的养分含量,尤其是氮素缺乏。此外,略为偏高的 pH 值也限制了植物的生长。改良煤矿废弃地基质应从以下两方面着手:疏松矿地基质,改善矿土结构,增加养分供应;种植能够适应矿地环境、生态功能明显的植物种类。 结合盆栽试验和室内分析,矿土中添加合适比例的泥炭并种植紫花苜蓿、白三叶草后取得了较好的改良效果。与对照即 100%矿土的处理相比,B、C、D 处理的矿土:含水量依次增加;pH 值依次降低,D 处理的 pH 值已接近中性;有机质、全氮、速氮和速磷的含量都表现为随着泥炭施入量的增加而增加,尤其是速效氮含量增加幅度最大;有效态硒、砷含量进一步降低;脲酶和过氧化氢酶活性依次增强。 与对照相比,B、C、D 处理的紫花苜蓿和白三叶草生长状况趋向良好,植株内营养元素的含量不断增加,硒、砷含量进一步下降。紫花苜蓿和白三叶草都有发达的根系,除了结瘤固氮外,还可以起到加固矿土,促进矿土良好结构形成和增强微生物活动的作用。从盆栽 50 天两种植物的生长状况来看,白三叶草的相对长势更好,同时对泥炭施入的依赖性更小。比较两种植物改良矿地基质的效果可知,白三叶草能够更有效地促进矿土 pH 值的降低;对重金属砷有更多的生物吸收;从矿土中吸收利用的磷、钾较多,相应地植株内磷、 钾含量也更高。白三叶草能够更好地适应矿地基质的生长环境。试验期间,紫花苜蓿和白三叶草对矿土氮素改善所起的作用几乎一致。 总体看来,结合各处理矿土的改良效果、植物的生长状况并从经济角度分析,按10%～15%的比例添加泥炭并种植紫花苜蓿和白三叶草能够对改良煤矿废弃地基质起到较好的作用。