晉城市矸石場綠化措施與效果分析

郭鈺琴

(晉城市水利局)

1 自然條件

晉城市四面環山,山巒疊嶂,丘陵起伏,溝壑縱橫,由于地處溫帶大陸性季風氣候區,光熱條件相對充足,特殊的地形造就了適合植物生長的特殊氣候條件。全市主要土壤類型有山地草甸土、山地棕壤、褐土、潮土、紅粘土、粗骨土、石質土、新積土等 8個土類、13個亞類,其中褐土類面積占全市總土壤面積的 83.3%。褐土肥力較高,有機質含量 2.1%,全氮含量 0.1%。全市森林植被覆蓋率為 23.6%,山區林草地覆蓋率為 89%。區域內的人工植被,主要喬木樹種有楊樹、柳樹、刺槐、油松等,果樹和經濟樹種有梨、蘋果 、杏、桃、核桃、柿、紅棗、栗子等。

2 煤矸石的主要特點

晉城市位于沁水煤田南端,據 2006年公布的數據顯示,全市年產原煤 8000萬 t,年產煤矸石約1120萬 t,是我省的主要煤炭生產基地之一。在長期的煤炭生產過程中,形成了眾多的煤矸石山,對生態環境造成了很大影響,治理任務任重而道遠。

煤矸石的主要特性是結構雜亂且松散,粒度很大,并伴有非連續的縫隙和孔洞存在;表層細顆粒的風化層厚度為 10～15 cm;密度大,地溫高,易蒸發,不利于保水、保肥;但透氣性好,且因其特殊的結構使成活的植物根系易于通過孔洞和縫隙深入矸石深部吸取水分和養分。與黃土相比,煤矸石場具有以下特點:含水量低(不足同期黃土的 50%)、田間持水量低(僅為黃土的 1/2-1/3)、入滲快(入滲規律呈直線型)。

3 矸石場治理方法

晉城市的煤矸石場治理,主要遵循“上導、中截、下擋、后排”的治理新理念,并采取植物措施的綠化方法,力求最大限度地減少煤矸石對周圍環境的危害,保護和改善生態環境。

3.1 煤矸石堆放

矸石場的治理從堆放方式入手,以增大排矸場的貯矸能力,形成堅固的渣體,防止滑坡和自燃,堆成后便于整地、種植和管護。

矸石堆放時先用推土機推平,并用重型機械壓碎壓實,使之不易透氣,每 0.8-1.0 m厚矸石之間用 0.1 m厚黏土隔開,以防止空氣進入矸石內部造成自燃。同時,在矸石堆放的邊坡覆土,盡量使煤矸石的裸露面最小,阻斷煤矸石中的可燃物與空氣接觸,以阻止可燃物的氧化自熱、自燃。煤矸石堆放注意外高里低,通過推土機平整,規整流路,疏導水流,避免水流對矸石堆邊坡沖刷。

3.2 矸石場整地

排矸場采用分區排矸、分區碾壓、分區覆土、分區改良、逐年歸田或綠化的方法。矸石場覆土多為60-100 cm,穴狀整地種植喬灌木,至矸石場使用年限結束,矸石場上全部覆土進行農林種植利用。

3.3 矸石場綠化

3.3.1 綠化物種選擇

針對煤矸石場特殊的立地條件,結合當地的地理位置、氣候、水文、土壤、植被等自然條件,以鄉土植物為基礎,優先選擇耐干旱、耐貧瘠、萌發力強、根蘗性好、成活率高、生長速度快的優良品種,以適地適樹為原則,達到植物成活、較快生長和改良土壤多重目的。綜合以上條件,晉城市矸石場綠化主要采用的樹種為側柏、油松、刺槐以及旱柳、榆葉梅、華北紫丁香、火炬樹等,喬灌木下撒播野菊花、石竹梅、無芒雀麥等。

3.3.2 種植管理技術

矸石場植物主要選擇在春季栽植,部分矸石場由于施工期限制,選擇在秋季栽植。喬灌木主要采用穴狀整地帶土托種植的方式,穴坑一般為 0.6 m×0.6 m×0.6 m或 0.4 m×0.4 m×0.4 m,栽植過程中嚴格按照“三埋兩踩一提苗”要求,栽后馬上澆水,以保證植物成活。林下花草采用直播的方式。撫育管理主要是安排專人進行管護,注重肥水管理,以保證植物成活與正常生長。

4 矸石場綠化效果調查分析

4.1 成活植物品種及成活率

據對晉城市已治理的 15個矸石場綠化植物品種調查,已成活的植物有 17科、22屬、52種,其中喬木平均成活率 86%,灌木平均成活率 91%,草本平均成活率 95%。另外,還有自然更新生長的灌木 10余種。調查結果表明:常綠樹種的成活率以刺槐和側柏為最高,針葉樹種相對闊葉樹種成活率高,帶土球栽植相對裸根栽植成活率明顯提高,栽后澆水的相對栽后不澆水的成活率明顯提高,草本植物相對喬灌木成活率高。

4.2 生長情況分析

從各樹種抽樣的根系剖面檢測看出,大多數樹種根系主要停留在覆土層和矸石風化表層中,較難垂直深入,但側柏和臭椿根系卻能深入矸石深部吸取水分和養分,

從生長期觀測,矸石場上的喬、灌木及草本植物生長期較長,比同區地面同種植物長 10 d左右,這主要是由于矸石場地溫較高,因此使矸石場上的樹草發芽早、落葉遲。

從病害的情況看,旱柳栽后第 2年葉片漸小,出現矮化并產生病害;刺槐根系中發現有根瘤菌,對促進矸石風化和吸取養分有利,但 2 a后也部分出現矮化現象,說明旱柳和刺槐不太適合在矸石場栽植。

4.3 植被覆蓋率

采用線路法調查測定了矸石場樹木郁閉度和灌木、草本的植被覆蓋度,2005年測得平均覆蓋率為64%,2007年已達 82%,個別區域樹木郁閉度達到0.93,充分說明矸石場覆土綠化是成功的。

4.4 綠化效果分析

通過科學的整地,選擇適生的樹草種,加上合理的管護,矸石場植被覆蓋率明顯提高,減輕了空氣污染,減少了水土流失,美化了礦區環境,取得了較好的生態效益和社會效益。調查的 15個矸石場,恢復了 25 hm2土地的使用價值,按當地荒山價格計算,其效益為 1110.6萬元;矸石山上生長的 19.3萬多株喬木,按林業部有關規定計算,到 2007年直接經濟效益為 121萬余元,加上大量灌木幼林、草本植物的效益和間接制造氧氣、防止污染、防止水土流失等生態環境效益,綜合效益十分可觀。由于昔日的荒山、“黑山”已披上綠裝,一些動物如鳥、鼠、蛇、兔等也開始在這些地方安家,使“荒地”變成了“寶地”,有效地改善了區域生態環境。矸石場的綠化,還起到了防風固沙、涵養水分、調節區域小氣候、變廢為寶、化害為利、造福子孫后代的作用,為全市矸石場的治理提供了寶貴經驗。目前,在一些距生活區較近的矸石場已建起了涼亭、花池等,變成了人們休閑娛樂的場所。

5 結論與建議

晉城市矸石場具有坡度大、粒度大、密度大、地溫高、含水量低、入滲快、易蒸發、結構性和保水保肥差等特點,致使植物生長的立地條件較差,但矸石場中存在孔洞和縫隙是植物生長的透氣性良好,且易使成活的植物根系扎入深部吸取水分和養分。

晉城市矸石場綠化注重了適生植物種的選擇、科學的種植技術和合理的撫育管理,尤其是保證保苗期和干旱高溫季節植物生長所需的水分,這些經驗是矸石場綠化成功的關鍵。

矸石的科學堆放與層間覆土避免了矸石自燃,從而減少了綠化過程中燒苗現象的發生,值得推廣應用。

在矸石場所有的綠化樹草種中,無論從成活率、生長量,還是郁閉度,種植側柏的優點突出,建議在矸石場綠化中優先選擇。

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