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一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法.pdf

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一種 高效 低廉 快速 廢棄 尾礦 植被 修復 方法
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摘要
申請專利號:

CN201310012381.0

申請日:

20130114

公開號:

CN103039150A

公開日:

20130417

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A01B79/02,A01G23/04 主分類號: A01B79/02,A01G23/04
申請人: 中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所
發明人: 潘紅偉,陳益泰,吳天林
地址: 311400 浙江省杭州市富陽市大橋路73號
優先權: CN201310012381A
專利代理機構: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 代理人: 吳秉中
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310012381.0

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法,屬于環境生態修復技術領域。其步驟包括1)根據尾礦庫的地形,選擇苗木;2)在尾礦庫上沿等高線水平方向挖小種植穴組;3)小種植穴組中混合栽種帶土苗和容器苗,栽種裸根苗時,就近采集尾礦庫周邊的黃泥土,向小種植穴中碗狀墊客土2~3cm,栽種容器苗時,小種植穴中不墊客土;4)在造林當年夏季,就地采割雜草覆蓋于小種植穴附近;5)在造林1~2年內的4~6月間,在每株苗木前劃一道弧頂向前的弧形溝,施氮肥。本發明通過木本植物的物種的篩選和配置以及相關的栽培保護措施來實現廢棄尾礦植被修復。

權利要求書

1.一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法,其特征在于包括以下步驟:1)根據尾礦庫的地形,選擇苗木;2)在尾礦庫上沿等高線水平方向挖小種植穴組,小種植穴組的間距為0.8~1.2m,小種植穴組中小種植穴之間的間距為0.8~1.2m,小種植穴的深度為25~35cm、寬度為15~25cm、長度為15~25cm;3)小種植穴組中混合栽種裸根苗和容器苗,栽種裸根苗時,就近采集尾礦庫周邊的黃泥土,向小種植穴中碗狀墊客土2~3cm,栽種容器苗時,小種植穴中不墊客土;4)在造林當年夏季,就地采割雜草覆蓋2~3cm于小種植穴附近;5)在造林1~2年內的4~6月間,在每株苗木前劃一道弧頂向前的深5~10cm的弧形溝,施氮肥1~2次,每次每畝10~15kg。2.如權利要求1所述的一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法,其特征在于所述的步驟1)中選擇固氮、耐貧瘠、耐重金屬、萌生性強的植物實行混交配置,以灌木為主、灌草結合、常綠與落葉樹種結合,紫穗槐、火炬樹、鹽膚木、蠟楊梅、側柏、金葉女貞、紅葉石楠、夾竹桃、劍麻、加拿大紫荊、麻櫟、楓香、臭椿、無患子、紅花繼木、黃連木、側柏、楓楊、青岡、弗櫟、濱柃種植在干旱沙地,榿木、旱柳、杞柳種植在低洼處。3.如權利要求1所述的一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法,其特征在于所述的步驟1)中苗木采用根冠完整,無病蟲危害的壯苗,裸根苗種植前,修剪掉受損或腐爛的根系,將過長的主根剪留10cm,側根留5cm,剪口需平滑,修剪掉整株植物三分之一葉片和枝條減少蒸騰。4.如權利要求1所述的一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法,其特征在于所述的步驟2)中小種植穴組的間距為0.9~1.1m,小種植穴組中小種植穴之間的間距為0.9~1.1m,小種植穴的深度為28~32cm、寬度為18~22cm、長度為18~22cm。5.如權利要求1所述的一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法,其特征在于所述的步驟3)中栽種容器苗時托住容器苗土的上表面,輕輕倒出帶土地的苗木,或用刀具劃開容器及底部,直立放入種植穴中央。6.如權利要求1所述的一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法,其特征在于所述的步驟5)中弧形溝距苗木20~25cm。

說明書

技術領域

本發明屬于環境生態修復技術領域,具體涉及一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法。

背景技術

礦山開采過程中,露天采礦場、排土場、尾礦場、塌陷區以及受重金屬污染而失去經濟利用價值的土地稱為礦山廢棄地。煤礦的矸石山、電廠粉煤灰、金屬礦山尾礦等礦山固體廢棄物是礦區的一大公害,侵占了大量土地并造成環境污染。?

我國共有大中型礦山9000多座,26萬小型礦山,因采礦侵占土地面積已接近40,000km2,由此而廢棄土地面積達330km2/a。但是,由礦山開采所引發的生態環境問題已經引起了社會各界的重視。然而,我國對礦山廢棄地恢復重建的研究落后于歐、美發達國家。對礦山廢棄地生態重建的研究和實驗示范較少,進行這方面的研究不僅具有重要的科學意義,還對保護我國的生態環境、保障國民經濟健康發展具有重要實際意義。

金屬尾礦庫一片荒漠,立地條件極其惡劣,其不利于植物生存與生長,尾礦庫生態重建需要面對的問題:(1)表土層破壞導致缺乏植物能夠自然生根和伸展的介質、水分缺乏、營養物質不足、毒性物質含量過高。(2)存在限制植物生長的物質如重金屬含量過高、pH值太低或鹽堿化等。(3)缺乏必要的營養元素如有效磷濃度低、含氮量極低。(4)生物因素,生物種類的減少或喪失給礦區廢棄地恢復帶來了更加不利的影響。

傳統方法包括,覆蓋土壤,這種最簡單的辦法能夠解決上述所面臨的各種問題,但其費用很高;另外的方法就是物理處理和化學處理,但這種方法需要向土壤中加入其他化學物質,有可能會產生二次污染,而且這種方法的成本也很高。

目前用植物修復重金屬污染土壤的研究多集中在超積累植物上,但現已發現的超富集植物多為草本植物,一般都表現為生物量低,生長緩慢,修復效率低,難以形成較完善的植物修復技術以直接大規模應用于修復實踐,而木本植物相對于草本植物,具有生物量大、根系發達的優勢,在過去十幾年間,樹木用于修復受重金屬污染土壤的可行性引起了廣泛關注,利用木本修復土壤重金屬污染被認為是低投資、可持續及生態健全的途徑。

發明內容

針對現有技術存在的問題,本發明的目的在于設計提供一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法的技術方案。該方法通過木本植物的物種的篩選和配置以及相關的栽培保護措施來實現廢棄尾礦植被修復。

所述的一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法,其特征在于包括以下步驟:

1)根據尾礦庫的地形,選擇苗木;

2)在尾礦庫上沿等高線水平方向挖小種植穴組,小種植穴組的間距為0.8~1.2m,小種植穴組中小種植穴之間的間距為0.8~1.2m,小種植穴的深度為25~35cm、寬度為15~25cm、長度為15~25cm;

3)小種植穴組中混合栽種裸根苗和容器苗,栽種裸根苗時,就近采集尾礦庫周邊的黃泥土,向小種植穴中碗狀墊客土2~3cm,栽種容器苗時,小種植穴中不墊客土;

4)在造林當年夏季,就地采割雜草覆蓋2~3cm于小種植穴附近;

5)在造林1~2年內的4~6月間,在每株苗木前劃一道弧頂向前的深5~10cm的弧形溝,施氮肥1~2次,每次每畝10~15kg。

所述的一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法,其特征在于所述的步驟1)中選擇固氮、耐貧瘠、耐重金屬、萌生性強的植物實行混交配置,以灌木為主、灌草結合、常綠與落葉樹種結合,紫穗槐、火炬樹、鹽膚木、蠟楊梅、側柏、金葉女貞、紅葉石楠、夾竹桃、劍麻、加拿大紫荊、麻櫟、楓香、臭椿、無患子、紅花繼木、黃連木、側柏、楓楊、青岡、弗櫟、濱柃種植在干旱沙地,榿木、旱柳、杞柳種植在低洼處。

所述的一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法,其特征在于所述的步驟1)中苗木采用根冠完整,無病蟲危害的壯苗,裸根苗種植前,修剪掉受損或腐爛的根系,將過長的主根剪留10cm,側根留5cm,剪口需平滑,修剪掉整株植物三分之一葉片和枝條減少蒸騰。

所述的一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法,其特征在于所述的步驟2)中小種植穴組的間距為0.9~1.1m,小種植穴組中小種植穴之間的間距為0.9~1.1m,小種植穴的深度為28~32cm、寬度為18~22cm、長度為18~22cm。

所述的一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法,其特征在于所述的步驟3)中栽種容器苗時托住容器苗土的上表面,輕輕倒出帶土地的苗木,或用刀具劃開容器及底部,直立放入種植穴中央。

所述的一種高效低廉快速的廢棄尾礦植被修復方法,其特征在于所述的步驟5)中弧形溝距苗木20~25cm。

本發明采用局部填客土,容器苗或裸根苗混合栽種,多種耐污染耐瘠薄落葉植物與常綠植物混交、灌木為主、灌草結合,適當密植,造林當年預防夏季高溫干旱等方法,當年成活率達到85%以上,種植的植物可以正常的開花結實,可以在2-3年內使尾礦庫一片荒漠實現基本綠化和美化,并起到良好的土壤改良、減少污染、增加生物多樣性等生態功能。

與現有技術相比,本發明具有以下有益效果:

1、小種植穴少客土優于現在尾礦全部覆蓋30cm以上土壤的方式,減少了大量的人力、物力和財力的支出;

2、木本植物優于草本植物的優點,本植物相對于草本植物,具有生物量大、根系發達的優勢,更好的保持水土,固定重金屬,防止污染的擴散;

3、本發明與全部覆蓋或者化學處理等方法恢復尾礦植被的方法相比操作快速、高效。

4、本發明的植物配置可在短期內增加尾礦區的生物多樣性,有效改善土壤環境,和景觀美觀狀況,植被的存在改變尾礦區的小環境對局部的昆蟲和小動物存在也產生影響。

具體實施方式

以下結合實施例來進一步說明本發明。

實施例

1)根據尾礦庫的地形,選擇苗木:紫穗槐、火炬樹、鹽膚木、蠟楊梅、側柏、金葉女貞、紅葉石楠、夾竹桃、劍麻、加拿大紫荊、麻櫟、楓香、臭椿、無患子、紅花繼木、黃連木、側柏、楓楊、青岡、弗櫟、濱柃種植在干旱沙地,榿木、旱柳、杞柳種植在低洼處;苗木采用根冠完整,無病蟲危害的壯苗,裸根苗種植前,修剪掉受損或腐爛的根系,將過長的主根剪留10cm,側根留5cm,剪口需平滑,修剪掉整株植物三分之一葉片和枝條減少蒸騰;

2)在尾礦庫上沿等高線水平方向挖小種植穴組,小種植穴組的間距為1m,小種植穴組中小種植穴之間的間距為1m,小種植穴的深度為30cm、寬度為20cm、長度為20cm(采用該深度、寬度和長度的小種植穴,一是表土比深處重金屬含量稍低;二是減少客土的使用量);或采用小種植穴組的間距為0.9m,小種植穴組中小種植穴之間的間距為0.9m,小種植穴的深度為28cm、寬度為18cm、長度為18cm;或采用小種植穴組的間距為1.1m,小種植穴組中小種植穴之間的間距為1.1m,小種植穴的深度為32cm、寬度為22cm、長度為22cm;

3)小種植穴組中混合栽種帶土苗和容器苗,栽種裸根苗時,就近采集尾礦庫周邊的黃泥土,向小種植穴中碗狀墊客土2cm或3cm,栽種容器苗時,小種植穴中不墊客土(小種植穴中不墊客土節省了開支);栽種容器苗時托住容器苗土的上表面,輕輕倒出帶土地的苗木,或用刀具劃開容器及底部,直立放入種植穴中央;

4)在造林當年夏季,就地采割雜草覆蓋2cm或3cm于小種植穴附近,以增強植物抵抗干旱、高溫、日灼的能力;

5)在造林1~2年內的4~6月間,在每株苗木前劃一道弧頂向前的深8cm的弧形溝,弧形溝距苗木20cm、22cm或25cm,施氮肥1~2次,每次每畝10~15kg。

試驗例1

浙江富陽咸康鉛鋅尾礦庫造林試驗

面積10畝,立地條件:該尾礦庫由尾砂及部分礦渣建筑垃圾堆積而成,寸草不生,溝壑縱橫,水土流失嚴重。尾礦砂土壤營養貧瘠,Pb、Zn、Cd含量嚴重超標。按照實施例的步驟在此處種植火炬樹、榿木、夾竹桃、旱柳、紫穗槐、鹽膚木、加拿大紫荊、麻櫟、楓香、臭椿和無患子。

實施效果:

(1)在重金屬污染嚴重的尾礦庫植苗或播種造林,11種植物保存率在90%以上,其中長勢較好、受害輕微的是火炬樹、榿木、夾竹桃、旱柳、紫穗槐、鹽膚木。

(2)植物體內吸收的重金屬濃度表現較好:根系Pb和Zn濃度都以加拿大紫荊的1803和2120?mg/kg為最高,其次是麻櫟為1196和1843?mg/kg;地上Pb濃度以鹽膚木最高,分別為336mg/Kg;地上Zn濃度最高的是旱柳756?mg/kg和鹽膚木750?mg/kg,最低的是加拿大紫荊175?mg/kg;葉片Pb和Zn濃度以鹽膚木最高,分別達546和1507?mg/kg。

(3)植物對土壤重金屬的生物濃縮系數BCF和轉移系數TF存在表現很好。鉛的濃縮系數以鹽膚木、楓香最高,在0.128-0.164之間,臭椿、無患子低于0.03;鋅濃縮系數以旱柳、鹽膚木最高,0.37-0.43,加拿大紫荊、無患子小于0.13。

鉛的轉移系數以楓香最高,大于1.12,鹽膚木為0.92,但加拿大紫荊、麻櫟、榿木、無患子4樹種只在0.15以下;鋅的轉移系數以旱柳、鹽膚木為最高,高達1.46以上。

(4)尾礦庫植被恢復的生態效應

試驗表明,所采用的尾礦庫綠化技術措施是行之有效的,2-3年內使不毛之地基本上實現了綠化,景觀面貌煥然一新。據觀察,造林第2年種植溝、穴邊就出現了17種野生草本植物,主要是五節芒、一年蓬、狗牙根、長苞薺苧等,第3年五節芒的覆蓋度達到60%以上,生物多樣性顯著增加。地面侵蝕溝明顯減少。造林地夏季白天地面空氣濕度比裸地提高20-30個百分點,溫度下降2-5℃,小氣候得到明顯改善。

試驗例2:

浙江富陽大畈鉛鋅尾礦庫造林試驗10畝

面積10畝,立地條件:該尾礦庫完全由沙粒組成,地勢平坦,沒有植被。重金屬鉛、鋅含量與咸康尾礦庫類似。按照實施例的步驟在此處種植榿木、蠟楊梅、杞柳、夾竹桃、弗櫟、鹽膚木、麻櫟、臭椿、濱柃。

上述樹種成活率均在95%以上,其中榿木、蠟楊梅、夾竹桃、弗櫟等4樹種生長旺盛,特別是榿木和蠟楊梅的葉色與無污染圃地苗木沒有什么差異。麻櫟、臭椿、杞柳、鹽膚木等葉色稍有黃化或紅化。

樹種之間相比,須根鉛濃度以弗櫟達到1000?mg/kg以上,鋅濃度以榿木、蠟楊梅最高;主根鉛濃度以濱柃、杞柳最高,鋅濃度以杞柳、榿木最高;莖干鉛濃度麻櫟最高,鋅濃度杞柳、榿木最高;葉片鉛濃度以蠟楊梅、鹽膚木最高,弗櫟、麻櫟較高,葉片鋅濃度杞柳達到1370?mg/kg。

根據生長表現和對重金屬的吸收與轉移特性,初步認為,榿木、蠟楊梅、杞柳、弗櫟、夾竹桃、鹽膚木6種是相對較好的鉛鋅尾礦庫治理修復樹種。其中,夾竹桃吸收積累重金屬不多,但其生長旺盛,可能存在減少重金屬吸收與毒害的抗逆機制,又系常綠樹種,景觀價值高。

綜合表現,各種植物生長狀況良好,能夠成功存活并定居,實現礦山的植被恢復,且方法為生態恢復,造價較低,效果初步達到了礦山植被的達到了綠化、景觀美觀和重金屬固定和減少污染的目標。

試驗例3:

江西德興金山金礦尾礦庫植被恢復試驗示范林

面積50畝,用于試驗研究重金屬污染材料篩選和綠化技術,并起示范作用,尾礦庫位于德興市花橋鎮境內,由金礦石加工提取后的尾礦堆積而成。高處沙粒較粗,干燥,無植被,低洼處有苔蘚、節節草、鬼見草、芒、蘆葦等植物。采集多個土壤進行分析結果表明,鎘(Cd)平均含量104?mg/kg(42-342)、硫(S)平均含量1199?mg/kg(94-1960),As含量599-817?mg/kg,3項指標均嚴重超標,pH?8.02-8.93。氮磷營養嚴重虧缺。

試驗內容和栽培措施:按照實施例的步驟在此處種植側柏、蠟楊梅、紫穗槐、金葉女貞、楓楊、杞柳、夾竹桃、紅葉石楠、劍麻、紅花繼木、楓香、加拿大紫荊、麻櫟、黃連木、青岡。

上述植物中,側柏、蠟楊梅、紫穗槐、金葉女貞、楓楊、杞柳、夾竹桃、紅葉石楠、劍麻,表現非常好。除試驗區外在尾礦區內用紅葉石楠、紅花繼木、蠟楊梅、金葉女貞和劍麻組成了分層的三角形圖案,園林綠化樹種的應用使本發明的綠化美觀廢棄礦山地的效果更好。

鎘濃度最高的是楓香,其次是加拿大紫荊、麻櫟和黃連木;砷濃度最高的是側柏、楓楊、加拿大紫荊;硫濃度最大的是紫穗槐、蠟楊梅、金葉女貞和青岡。有些植物生長良好,體內污染物濃度也較高,如側柏、蠟楊梅等,這是抗性強的表現。另外一些植物長勢良好,而葉片鎘、砷污染物濃度處于很低水平,如紅葉石楠、夾竹桃等,這反映出是這些植物具有另一種抗性機制。??

試驗證明采取本發明的方法措施,可以在2-3年內使一片荒漠實現基本綠化和美化,并起到良好的土壤改良、減少污染、增加生物多樣性等生態功能。這是一套快速、高效、低廉、實用的廢棄尾礦庫植被恢復技術方法。

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