浅谈废弃矿山的生态重建

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  摘 要:随着城市化进程的加快,不断的开山取石,设置矿厂等。由于矿区和裸崖土壤的特殊性,治理非常困难。常用重建方式是复垦技术和生态植被恢复,要防止重金属随着水的流动污染其他的土壤。生态植被恢复不仅要考虑到树种的选择,同时也要合理地选择营造方法。
  关键词:生态重建;复恳技术;造林方法
  我国现在处于社会主义初级阶段,生产方式落后,开山取石的现象十分普遍。尤其是在扩建城市规模的地区,在经济与生态的对立中,生态环境的保护远远比不上人们对物质的需求。据统计:我国共有大中型矿山9000多座,小型矿山26万多座,采矿侵占土地面积已接近40000 km2,由此而废弃土地面积达330km2/a。矿山废弃地如得不到及时的重建,将可能引发一系列的环境问题,造成水土流失、水资源污染、水量减少、矿区固体废弃物污染等,将直接影响社会、经济与生态环境的可持续发展。
  矿山废弃地生态重建所面临的问题:(1)表土层破坏导致缺乏植物能够自然生根和伸展的介质、水分缺乏、营养物质不足、毒性物质含量过高。(2)存在限制植物生长的物质如重金属含量过高、pH值太低或盐碱化等。(3)缺乏必要的营养元素如有效磷浓度低、含氮量极低。(4)生物因素除了上述土壤条件变劣外,生物种类的减少或丧失给矿区废弃地恢复带来了更加不利的影响。
  解决方法:(1)覆盖土壤,这种办法能够解决上述所面临的各种问题。但覆盖土壤的费用很高。(2)挖松紧实的土壤、整理土壤表面的措施是较为有效的措施。向土壤中添加碱性物质以调整土壤的pH值也是非常有效的。(3)添加营养物质大部分矿山废弃物和类土壤物质缺乏氮、磷等营养物质,是植物生长的限制因子之一,解决这类问题的办法是添加肥料或利用豆科植物的固氮能力。(4)去除有害物质在废弃地恢复过程中。(5)添加物种在矿山废弃地恢复过程中,通过人工选择物种,使土壤的物理化学性质得到改良,从而缩短植被演替的进程,加快矿山废弃地的生态重建进程[1]。
  以上方法可归结为3种,以覆土和夯土为主的工程措施,以植物重建逐渐改善土壤理化性质的生物措施,覆土后在种树的工程生物想结合的措施。而在实际恢复中,往往不可能只使用一种方法,通常是二者的结合:
  1、以工程措施为主的重建方式(以农田恢复为例)[2]
  矿山开采过程中所丢弃的废渣,堆放到农地里,对土地(土壤)造成了严重破坏,使原先的良田变成半绝产或绝产的废弃地,修复工程就是使这些废弃地重新变成可耕地。
  (1)表土转换技术:在堆放煤矸石(或其他矿渣)之前,先把堆放地的表土(耕植土)层取走,并保护好,然后在堆放地铺上50 cm厚的粘土并压实,以防煤矸石或矿渣向下渗透而污染地下水及地面水。同样,在煤矸石或矿渣堆放完并展平压实之后,也需再铺上一层50 cm厚的粘土并压实,造成一个人工的粘土封闭层。然后再垫上1 m厚的生土,最后把表土搬回铺上,马上就可以在上面种植作物了。这种方法可以基本上保持原表土层的肥力,达到立即复耕的效果。
  (2)表土改造技术:在进行表土改造之前,应设法灌注粘土泥浆,以便让泥浆包裹煤矸石表面,减缓煤矸石淋溶速度,降低其淋溶水中有毒元素的含量,然后再鋪上50 cm厚的粘土并压实。这样做的目的是造成一个人工隔水层,尽量减少地面水下渗,减缓煤矸石淋溶速度,降低其淋溶水中有毒元素的含量,以求达到国家标准,保障生物和人群的健康。最后覆盖表土,覆盖的表土层的厚度不能少于1 m。由于覆盖的生土层过于贫瘠,所以表面30cm这一层必须混入足够量的有机肥或淡水水域中的淤泥以增加土层中的含氮量。同时还要每年施入足量的氮、磷、钾肥,复垦后的最初几年应大量种植豆科植物,这是增加土壤中含氮量的最好办法。
  2、以生物措施为主的重建方式(以矿山森林恢复为例)[3]
  生态恢复指恢复被损害生态系统到接近于它受干扰前的自然状况的管理与操作过程,即重建该系统干扰前的结构与功能及有关物理、化学和生物学特征。矿山植被森林化恢复的方法,主要包括物种如何选择、种群怎样配置和采取怎样的技术进行栽植 3 个方面。
  A、 物种选择
  森林化发展的趋势是趋近于自然森林植被的种群结构,所以可利用周边自然森林植被的种群结构作为参照物来确定矿山植被恢复的主要物种。由于比较逼近于自然植被某个演替阶段的种群结构,其森林化程度就相对较高。因此,矿山边坡森林化植被构建的物种选择宜预先對周边山体植被的物种组成与结构进行比较仔细的调查,尽量选择周边山体的乡土物种,这是矿山边坡森林化构建的重要基础,也是边坡人工植被趋近于自然、免养护或少养护和相对稳定性的根本保证。
  B、 种群配置
  植物群落的组成并不是一组杂乱无章的堆积,在特定地段的自然条件下,总是由一定的植物种类结合在一起,成为一个有规律的组合。物种的更新也有其自身的生长对策,树木在长期的生态适应过程中形成两大生长对策类型,一类是在整个生长过程中都需要充足的光照,这一类型树种的生长尽管处在生长前期或幼树期,也有较高的生长速率,另一类型是在整个生长过程中,生长前期,特别是幼苗和幼树期,需要适当的庇荫,前期生长很慢,以大量发育根系为主,后期生长较快并需要较充足的光照。
  因此,在矿山植被森林化构建的同时,还要考虑种群的合理配置问题。在矿山边坡缺水、缺肥和缺土的恶劣环境条件下,由于光照充足,可结合植生基质喷附,利用美丽胡枝子乡土树种作为边坡植被森林化构建的先锋树种是比较理想的。
  C、造林方法
  喷播:喷播是生产上最经济的造林方法,在喷播草种的同时,夹杂木本种子一起喷播在具有植生基质附着的边坡上。由于木本种子发芽迟缓,草本种子发芽迅速,如果木本种子不进行预先的发芽处理,通常不能保证草种与木本植物种子的同步发芽。同时还要考虑这些草种的生长是否会对目的树种的种子萌发和幼苗生长具有相克作用或生化他感作用。混喷的植物种子还要注意物种的生化他感效应,因此木本植物种子喷播,除要预先进行催芽处理外,还要注意草种对木本植物种子的生化他感作用。
  容器苗种植: 在种子由于发芽迟缓或生化他感影响而不适宜直播的情况下,可利用容器苗种植。试验证明,采用容器苗造林,具有缓苗快、成活率高的显著特点。研究生产适合矿山边坡专用的容器苗是今后矿山边坡植被森林化构建的一种行之有效的方法,可以弥补喷播的不足。
  鱼鳞坑、围堰种植:利用边坡特殊的有利微地形特点,采用挖鱼鳞坑或围堰砌筑或用植生袋叠置燕窝状种植槽,然后在坑内或槽内种植目的树种进行矿山边坡森林化构建的点缀式营造。采用的苗木宜经过圃地驯化和修剪整形,或采用大型的容器苗,以适应矿山边坡的立地环境。
  矿山生态环境重建理是一项重大而艰巨的历史任务。由于边坡缺水、缺土、缺肥,修复的难度较大是事实,投入的资金也相对较多,如果没有正确把握恢复方法,就很难把握修复的效果,难免会出现新的退化问题。要因地制宜,在对自然生镜全面调查的基础上,做出相应的方案选择,才能到达生态恢复的目的。
  参考文献
  [1] 李永庚,蒋高明.矿山废弃地生态重建研究进展[J].生态学报,2004,1:95—99.
  [2] 王洁,周跃.矿区废弃地的恢复生态学研究[J].安全与环境工程,2005,3:5—8.
  [3] 刘本同,王志明.矿山边坡植被森林化恢复目标和方法探讨[J].浙江林业科技,2005,7:45—49.
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