一种露天煤矿矿区废弃裸地生态修复方法技术

本发明专利技术公开了一种露天煤矿矿区废弃裸地生态修复方法，包括裸地生境生态修复工程、植被生态恢复工程和封育治理，裸地生境生态修复工程包括：首先将采矿区中废弃的碎石、水泥块和砂砾砂土按照粒径大小整理与分类，然后利用废弃的大块水泥石、砖块修建和铺设路面，其他碎石由大到小自下而上堆放，最后用细小的砂砾砂土填充砾石的缝隙；所述植被生态恢复工程包括：通过对矿区周边进行群落调查，选择适宜的乡土树种进行种植，并在坡脚种植藤本植物。本发明专利技术采用就地取材的方式，直接利用原有的废弃的碎石、水泥块和砂砾砂土建立可以使植物自然成活的生境环境，降低生态修复成本，提高生态修复效率。

A method of ecological restoration of abandoned bare land in opencast coal mine

【技术实现步骤摘要】
一种露天煤矿矿区废弃裸地生态修复方法
本专利技术涉及露天煤矿矿区废弃裸地生态修复技术，具体地说是一种露天煤矿矿区人工诱导自然生态恢复和植被重建的方法。
技术介绍
中国是一个矿产资源大国，矿产资源长期以来对社会经济发展做出了重大的贡献。与此同时，人类长期大规模无序的矿业开采，不仅遗留了大量的矿区废弃地，也给周围的生态环境带来了极为严重的破坏。在开采前后，采矿地所呈现出来的景观有较大差异。采之前，当地生态系统具有正常保护功能和生产功能，处于相对稳定状态；采矿之后，矿区生态系统的稳定性会遭到严重破坏，生态环境的变化超出了自然系统的调节能力和物种对环境的适应能力。矿坑的裸露和矿山排水还会加强这种破坏，造成更大范围内生物多样性的减少和生态平衡的失调。废弃矿区土地复垦与生态重建，就是对矿区土地资源的持续治理开发和植被恢复保护。因此，如何改善矿区日趋退化恶化的生态环境，恢复和重建受损的自然生态系统，已经成为全球所面临的共同课题。因此，在煤矿资源开采集中地区开展露天煤矿矿区废弃裸地土壤治理和植被生态修复技术研究，对于保护矿区物种多样性，改善生态环境，全面提升区域生态质量，维护生态安全，实施区域可持续发展和生态战略，实现自然、经济和社会的协调发展均具有重要实际意义，也可为我国其它地区的矿业废弃地，特别是煤矿区植被恢复提供一定的理论基础和参考依据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种降低生态修复成本、提高生态修复效率的露天煤矿矿区废弃裸地生态修复方法，采用就地取材的方式，直接利用原有的废弃的碎石、水泥块和砂砾砂土建立可以使植物自然成活的生境环境，在有填充物的乱石上植树造林，充分利用原有生境空间使引进的植物成活率提高。为了实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现：一种露天煤矿矿区废弃裸地生态修复方法，包括裸地生境生态修复工程、植被生态恢复工程和封育治理，对于裸地生境生态修复工程，首先是将采矿区中废弃的碎石、水泥块和砂砾砂土等按照粒径大小整理与分类，然后利用废弃的大块水泥石、砖块修建和铺设路面，其他碎石按照粗下细上，酸碱在下、中性在上，不易风化的在下，易风化的在上的原则由大到小自下而上堆放，最后用细小的砂砾砂土填充砾石的缝隙；对于植被生态恢复工程，对矿区周边进行群落调查，选择适宜的乡土树种进行种植，在＜15°缓坡地种植乔木，如：火炬树、刺槐、色木槭等；在16°-25°的斜坡地上种植灌木，如：连翘、水蜡、绣线菊等；在26°-35°的陡坡地和路面上撒播草种，如：菊芋、蒙古蒿、辽东结缕草等；在＞46°以上的险坡地覆盖稻草和枯草，并在坡脚种植藤本植物，如五叶地锦等。最后进行封育治理，避免人为干扰植被的自然修复和演替，利用植物的有机残体和根系的穿透力有效促进岩石的风化和废石废渣的成土过程，增加土壤中有机碳、碱解氮、有效磷、有效钾的含量。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)采用就地取材的方式，按照生态学原理，不需要覆客土，残砖水泥碎块不外运，就地掩埋，直接利用原有的废弃的碎石、水泥块和砂砾砂土建立可以使植物自然成活的生境环境。(2)充分利用原有生境空间使引进的植物成活率提高，降低了生态修复的成本，提高了生态修复效率，植被生长发育良好、稳定，特别适合在大型露天采煤矿坑边缘等矿区废弃裸地进行生态修复和保护使用。(3)实验证明，通过这种修复方式，可以利用植物的有机残体和根系的穿透力有效促进岩石的风化和废石废渣的成土过程，增加土壤中有机碳、碱解氮、有效磷、有效钾的含量，减少矿区水土流失，促进植物群落演替向正向进行。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。图1是不同林分下土壤的有机碳含量图；图2是不同林分下土壤的碱解氮含量图；图3是不同林分下土壤的有效磷含量图；图4是不同林分下土壤的有效钾含量图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。实验地点设在辽宁省抚顺市西露天矿采矿矿坑试验基地内，2009年，采用该露天煤矿矿区废弃裸地生态修复方法，对露天矿矿区废弃裸地进行岩石分类与整理和土体重塑，并种植火炬树、刺槐、榆树、京桃、杨树、绣线菊、水蜡和一些草本，草本群落指的是菊芋、蒙古蒿、辽东结缕草混合群落，测定砂砾砂土等粗骨料的理化性质作为对照(附图中以CK表示)。经过10年的恢复，采集火炬树、榆树、刺槐、京桃、杨树、绣线菊灌丛、水蜡灌丛、草本群落等八种不同林分下土壤，采集的土壤放于辽宁工程技术大学环境科学与工程实验室内自然风干，一周后用研钵磨细，使其全部过2mm筛，测定不同林分下土壤的理化性质：有机碳、碱解氮、有效磷、有效钾。从土壤中有机碳的角度分析，如图1所示，经过10年的恢复，火炬树、榆树、刺槐、京桃、杨树、绣线菊灌丛、水蜡灌丛、草本群落林下土壤中有机碳含量分别为：75.41g/kg、71.90g/kg、71.15g/kg、58.39g/kg、44.99g/kg、38.72g/kg、31.73g/kg、27.02g/kg，比未进行生态修复前的粗骨料(对照)有机质含量分别增加了316.87％、297.50％、293.35％、222.78％、148.75％、114.09％、75.41％、49.40％，可见，通过植被修复能有效增加土壤中有机碳的含量，其中火炬树林对土壤中有机碳的含量增加效果最明显。从土壤中碱解氮的角度分析，如图2所示，经过10年的修复，火炬树、榆树、刺槐、京桃、杨树、绣线菊灌丛、水蜡灌丛、草本群落林下土壤中碱解氮含量分别为：301.18mg/kg，112.14mg/kg，192.23mg/kg，126.56mg/kg，123.79mg/kg，98.64mg/kg，129.32mg/kg，36.51mg/kg，相比对照分别增加了967.26％，297.38％，581.18％，348.48％，338.66％，249.54％，358.26％，29.38％，可见，通过植被修复能显著增加土壤中碱解氮的含量，其中火炬树林对土壤中碱解氮的含量增加效果最明显。从土壤中有效磷角度分析，如图3所示，经过10年的恢复，火炬树、榆树、刺槐、京桃、杨树、绣线菊灌丛、水蜡灌丛、草本群落林下土壤中有效磷含量分别为：16.29mg/kg，14.74mg/kg，18.91mg/kg，18.08mg/kg，13.67mg/kg，13.97mg/kg，15.93mg/kg，11.46mg/kg，相比对照增加了96.01％，39.49％，71.87％，51.67％，29.68％，41.41％，54.53％，19.78％，可见，通过植被修复能有效增加土壤中有效磷的含量，其中刺槐林对土壤中有效磷的含量增加效果最明显。从土壤中有效钾角度分析，如图4所示，经过10年的恢复，火炬树、榆树、刺槐、京桃、杨树、绣线菊灌丛、水蜡灌丛、草本群落林下土壤中有机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种露天煤矿矿区废弃裸地生态修复方法，其特征在于，包括裸地生境生态修复工程、植被生态恢复工程和封育治理，其中，/n所述裸地生境生态修复工程包括：首先将采矿区中废弃的碎石、水泥块和砂砾砂土按照粒径大小整理与分类，然后利用废弃的大块水泥石、砖块修建和铺设路面，其他碎石按照粗下细上，酸碱在下、中性在上，不易风化的在下，易风化的在上的原则由大到小自下而上堆放，最后用细小的砂砾砂土填充砾石的缝隙；/n所述植被生态恢复工程包括：通过对矿区周边进行群落调查，选择适宜的乡土树种进行种植，在＜15°缓坡地种植乔木，在16°-25°的斜坡地上种植灌木，在26°-35°的陡坡地和路面上撒播草种，在＞46°以上的险坡地覆盖稻草和枯草，并在坡脚种植藤本植物。/n

【技术特征摘要】
1.一种露天煤矿矿区废弃裸地生态修复方法，其特征在于，包括裸地生境生态修复工程、植被生态恢复工程和封育治理，其中，
所述裸地生境生态修复工程包括：首先将采矿区中废弃的碎石、水泥块和砂砾砂土按照粒径大小整理与分类，然后利用废弃的大块水泥石、砖块修建和铺设路面，其他碎石按照粗下细上，酸碱在下、中性在上，不易风化的在下，易风化的在上的原则由大到小自下而上堆放，最后用细小的砂砾砂土填充砾石的缝隙；
所述植被生态恢复工程包括：通过对矿区周边进行群落调查，选择适宜的乡土树种进行种植，在＜15°缓坡地种植乔木，在16°-25°的斜坡地上种植灌木，在26°-35°的陡坡地和路面上撒播草种，在＞46°以上的险坡地覆盖稻...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿天煜，王道涵，王洋，张梦雪，王玢彤，邓婷婷，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21