一种煤矸石粉碎物生态恢复绿化基质及其应用方法.pdf

本发明公开了一种煤矸石粉碎物生态恢复绿化基质，主要是利用煤矸石粉碎物作为基质，其中土壤和煤矸石的混合物中，土壤的体积比为：10％～95％；煤矸石的体积比为5％～90％。这种利用煤矸石这种废弃物的使用，可以有效改善废弃矿山的土壤环境，减少环境污染，节约生态恢复的成本。土壤和煤矸石的混合物中还混和有保水剂。应用方法是将上述土壤和煤矸石粉碎物的混合物用于绿化煤矸石山中草本或灌木的修复培植。

1、  一种煤矸石粉碎物生态恢复绿化基质，其特征在于：主要是利用煤矸石粉碎物作为基质，其中土壤和煤矸石的混合物中，
土壤的体积比为：10％～95％；
煤矸石的体积比为5％～90％。

2、  如权利要求1所述的一种煤矸石粉碎物生态恢复绿化基质，其特征在于：作为基质绿化煤矸石山以草本为主时，土壤和石砾状煤矸石采用1:2的体积比混合。

3、  如权利要求1所述的一种煤矸石粉碎物生态恢复绿化基质，其特征在于：在用煤矸石粉碎物作为基质绿化煤矸石山以灌木为主时，土壤和石砾状煤矸石采用1:1的体积比混合。

4、  如权利要求1、2、3之一所述的一种煤矸石粉碎物生态恢复绿化基质，其特征在于：土壤和煤矸石的混合物中还混和有保水剂。

5、  如权利要求1所述的煤矸石粉碎物生态恢复绿化基质的应用方法，其特征在于：将上述土壤和煤矸石粉碎物的混合物用于绿化煤矸石山中草本或灌木的修复培植。

一种煤矸石粉碎物生态恢复绿化基质及其应用方法
技术领域
本发明涉及一种矿业废弃地生态修复基质，具体是指一种煤矸石粉碎物生态恢复绿化基质。
背景技术
环境与发展，是当前国际社会普遍关注的重大问题，而人类生产活动和经济增长所依赖的重要手段——矿产资源开发和利用所引起的一系列生态、社会及经济等问题又是环境与发展的焦点问题之一。
据2008年统计，我国现有国营矿业企业8000多个，个体矿业企业23万多个。数量巨大的矿山开采对土地和环境的破坏相当惊人。而土地复垦率仅有2％，严重地破坏了土地资源和生态环境。其中，煤矿开采破坏土地最为严重，仅据大中型煤矿的不完全统计，就已占地16200万平方米。采矿业中各类型占地的分布情况是：采矿活动本身占59％，排土场占20％，尾矿占13％，废石堆占5％，塌陷区占3％。在这样的大背景下，矿业废弃地的生态治理和植被恢复研究，对于我国的社会、经济的可持续发展和生态环境建设有着重要的作用。本研究的技术成果可直接应用于国土资源行政主管部门主管的土地整理和矿山生态环境综合整治工作。
采矿活动及其废弃物的排放不仅破坏和占用大量的土地资源，日益加剧我国人多地少的矛盾，而且，矿山废弃物的排放和堆存也带来了一系列影响深远的环境问题，如土地退化、生态系统和景观受到破坏，侵占土地、污染环境，进而制约了当地的社会经济发展，也危害到人体的健康等。因此，矿业废弃地的复垦已成为我国当前所面临的紧迫任务之一，也是我国实施可持续发展战略应优先关注的问题之一。矿产资源的开发利用，既为经济发展提供了重要的原材料和能源，对经济发展起到巨大的推动作用，同时也对环境产生重大影响。一些矿区中不合理的开采方式，使生态环境遭到严重破坏，诸如由此产生的空气污染、水体污染、土壤污染和土地荒漠化等一系列问题，已严重地威胁着人类的生存。
随着世界各国工业化进程的加快，环境污染和破坏造成的土地废耕、工业废弃地、生态系统失调等环境问题已成为当今制约社会经济发展、影响人类生存的问题。为此，世界各国都在积极寻求有效的解决方法和措施。所以矿业废弃地的植被恢复与重建对国土资源合理利用及生态环境保护均有重要意义。
目前矿业废弃地生态恢复所面临的主要问题有：
1)大量开挖造成矿业废弃地土壤物理性状较差，缺肥、缺水，氮、磷及有机质含量较低。同时造成土地贫瘠、植被退化，最终导致矿业区大面积人工裸地的形成，极易被雨水冲刷，加剧水土流失的形成。
2)地面及边坡开挖影响了山体、斜坡的稳定，往往导致地面塌陷、开裂、崩塌和滑坡等频繁发生。
3)矿区“三废”污染严重。矿区废渣主要来自采矿、选矿生产过程中的废石、煤矸石和尾矿。主要污染有：①地下及露天采矿生产中产生大量的有毒气体，如CO、CO₂、NO₂、SO₂、H₂O等；②选矿生产过程中产生的大量粉尘和有毒物质，如破碎矿石产生的大量粉尘和选矿化学药剂产生的有毒气体；③矿区运输产生的富含重金属物质的废气，矿山工厂燃煤产生浓烟及有害物质。
4)重金属污染严重。矿业废弃地一般都存在重金属污染问题，虽然有些试验表明极微量的重金属对某些植物生根是有利的，但稍多量的铜、铅、锌等就能完全阻止植物生长。
5)植被破坏严重。矿区森林植被的破坏主要是由于矿区工业广场的建设、矸石堆放、开山修路、地面塌陷与露天采矿剥离引起的。矿区的建设和生产改变了土地养分的初始条件，从而使植被生长量下降。植物作为生态系统的生产者，它的破坏使得矿区土地及其临近地区的生物生存条件破坏，生物量减少，生态系统结构受损、功能及稳定性下降，引起水土流失和沙漠化。
因此上述的种种说明矿业废弃地生态恢复是一个举待解决的问题。
发明内容
本实发明的目的在于提供一种煤矸石粉碎物生态恢复绿化基质，该煤矸石粉碎物生态恢复绿化基质在矿业废弃地生态恢复中能降低pH值，改善了煤矸石山由于碱性过强而不适宜植被恢复的状况，为植物生长提供了良好的基质环境，且可降低煤矸石山生态绿化中的成本。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种煤矸石粉碎物生态恢复绿化基质，主要是利用煤矸石粉碎物作为基质，其中土壤和煤矸石的混合物中，
土壤的体积比为：10％～95％；
煤矸石的体积比为5％～90％。
作为基质绿化煤矸石山以草本为主时，土壤和石砾状煤矸石采用1:2的体积比混合。
在用煤矸石粉碎物作为基质绿化煤矸石山以灌木为主时，土壤和石砾状煤矸石采用1:1的体积比混合。
土壤和煤矸石的混合物中还混和有保水剂。
将上述土壤和煤矸石粉碎物的混合物用于绿化煤矸石山中草本或灌木的修复培植。
采用上述方案后，本发明采用将石粒状的煤矸石作为煤矸石山绿化基质的组成部分作为矿业废弃地生态修复，可以达到以下效果：
(1)改善了煤矸石山由于碱性过强而不适宜植被恢复的状况，为植物生长提供了良好的基质环境。
(2)保水剂具有较好的保水性能，添加保水剂和未添加保水剂的基质中水分蒸发量明显不同，尤其在添加保水剂后的前十天以内，有保水剂基质中的水分蒸发量明显小于未添加保水剂基质中水分的蒸发。
(3)将不同粒径级配的砾石状煤矸石粉碎物作为煤矸石山绿化基质的组成部分完全可行，通过对植物相关指标进行分析，获得了适合于草本和灌木植物的最优基质类型。
(4)应用砾石状煤矸石粉碎物配置植被生态恢复基质可节约人工和材料成本1/2—1/3，同时可有效保护取土区的土地植被资源，有效保护生态环境。
这种利用煤矸石这种废弃物的使用，可以有效改善废弃矿山的土壤环境，减少环境污染，节约生态恢复的成本。
下面结合实施方式对本发明作进一步的详细说明：
具体实施方式
一种煤矸石粉碎物生态恢复绿化基质，一种煤矸石粉碎物生态恢复绿化基质，主要是利用煤矸石粉碎物作为基质，其中土壤和煤矸石的混合物中，土壤的体积比为：10％～95％；煤矸石的体积比为5％～90％。
作为基质绿化煤矸石山以草本为主时，土壤和石砾状煤矸石采用1:2的体积比混合。
在气候干燥的地区，降水量少的地区，还可以在土壤和煤矸石的混合物中混和有保水剂。纳米级液态保水剂的保水效果要明显高于普通保水剂，且随用量的增加保水效果越好，增加土壤持水量和提高作物可用水分范围及有效利用量。普通保水剂在砂土中的保水效果要优于其在土壤中。施用保水剂可以提高出苗时间，提高发芽率。使用纳米级液态保水剂的发芽率高于使用普通保水剂，且随用量的增加发芽率升高。
在土壤中使用纳米级液态保水剂后的土壤硬度低于使用普通保水剂后的土壤硬度，且随着纳米级液态保水剂用量的增加土壤硬度有所降低，而在砂土中使用纳米级液态保水剂的土壤硬度高于使用普通保水剂。总之，同过室内试验可以得出纳米级液态保水剂保水性优于普通保水剂，土壤硬度高于普通保水剂，即纳米级液态保水剂整体使用效果优于普通保水剂。
将上述土壤和煤矸石粉碎物的混合物用于绿化煤矸石山中草本或灌木的修复培植。
其中本发明矿业废弃地生态恢复过程中的优势种主要有：
草本植物：鬼针草、狗尾草、小花鬼针草、本氏木蓝、铁杆蒿、鹅绒藤、竹节草、荩草、杠柳、地稍瓜、茜草、大油芒、凤毛菊；
在用煤矸石粉碎物作为基质绿化煤矸石山以灌木为主时，土壤和石砾状煤矸石采用1:1的体积比混合。
其中本发明矿业废弃地生态恢复过程中的优势种主要有：
灌木植物：荆条、酸枣、胡枝子、黄栌、二色胡枝子、绣线菊、小叶鼠李、一叶萩、薄皮木、细枝唐松草、三裂绣线菊、红花锦鸡儿。
应用石砾状煤矸石后将在人工用量和土壤用量两方面节约1/2—1/3的成本，同时对于取土场区生态环境的破坏程度降到最低，可以减轻对取土场区生态环境的破坏程度。
本发明经过实验分析，对于划分的不同立地类型、不同海拔高度、不同恢复年限条件下的矿业废弃地的生态恢复有相应的植被配置模式，具体为：
恢复年限：10年以下：狗尾草+鬼针草、狗尾草+小花鬼针草；10-20年：鬼针草+荆条+胡枝子+本氏木蓝，狗尾草+小花鬼针草+荆条+铁杆蒿；20年以上：狗尾草+胡枝子+一叶萩。
海拔：200m以下：荆条+荩草+酸枣+一叶萩，荆条+狗尾草+铁杆蒿+酸枣；200-300m：荆条+酸枣+荩草+本氏木蓝，荆条+臭椿+狗尾草+孩儿拳头+猪毛菜；300-400m：荆条+鬼针草+胡枝子+山女娄菜，荆条+臭椿+小花鬼针草+狗尾草+竹节草；400m以上：荆条+小花鬼针草+中华隐子草+狗尾草，臭椿+绣线菊+鬼针草。
坡面类型：石质边坡：荆条+臭椿+鬼针草+杠柳+铁杆蒿，臭椿+酸枣+荩草+本氏木蓝，臭椿+荆条+狗尾草+茵蔯蒿+胡枝子；土石边坡：荆条+臭椿+鬼针草+一叶萩+胡枝子，臭椿+荩草+铁杆蒿+杠柳，臭椿+鹅绒藤+刺槐+鬼针草+黄背草；土质边坡：荆条+荩草+臭椿+大叶铁线莲+本氏木蓝，荆条+栾树+狗尾草+酸枣+蚂蚱腿子，荆条+小花鬼针草+杠柳+山女娄菜+杠柳。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。