論黑龍江省煤礦廢棄地植被恢復(fù)與重建

楊國(guó)彬，李峰，孫莉

(1.黑龍江省齊齊哈爾林業(yè)學(xué)校，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005；3.賓縣萬人歡林場(chǎng)，黑龍江 哈爾濱 150424)

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論黑龍江省煤礦廢棄地植被恢復(fù)與重建

楊國(guó)彬1，李峰2，孫莉3

(1.黑龍江省齊齊哈爾林業(yè)學(xué)校，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005；3.賓縣萬人歡林場(chǎng)，黑龍江 哈爾濱 150424)

對(duì)煤礦廢棄地采取生物措施及人工措施相結(jié)合的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)，本著先易后難的原則，宜草則草、宜灌則灌、益林則林，建設(shè)多樹種搭配、喬灌草混交的生態(tài)經(jīng)濟(jì)型水土保持林體系。建立不同類型的煤矸石山及采煤沉陷地治理模式，并提出各種模式區(qū)樹種選擇及造林技術(shù)等配套措施，逐步根治礦區(qū)污染，恢復(fù)礦區(qū)土地生產(chǎn)力，改善廢棄礦山的自然及人文景觀。

煤矸石山；采煤沉陷地；植被恢復(fù)與重建

在煤炭開采、洗選及加工過程中會(huì)排出大量固體廢棄物——煤矸石，其排放率隨煤的品種、產(chǎn)地的不同而變化，一般其排放量為原煤產(chǎn)量的10%～30%。煤矸石山不僅占?jí)和恋剡€污染環(huán)境，此外礦山開采還污染地表水和土壤，因此，煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的修復(fù)就成為我國(guó)一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)[1]。

黑龍江省東部四個(gè)煤城，七臺(tái)河、雞西、鶴崗、雙鴨山是我國(guó)重要的煤礦生產(chǎn)基地，煤炭總產(chǎn)量居全國(guó)第二位，自新中國(guó)成立以來已累計(jì)生產(chǎn)原煤近20億t，為我國(guó)的能源供應(yīng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。黑龍江東部煤礦區(qū)資源稟賦條件差，矸石排放量高，綜合利用率不到10%，僅雞西礦區(qū)現(xiàn)存矸石山就達(dá)112座，占地768.3 hm2，基本處于未治理狀態(tài)；鶴崗礦區(qū)僅嶺北礦的排矸場(chǎng)占地面積就達(dá)500 hm2。矸石廢棄地的存在，不僅破壞和占?jí)毫舜罅康耐恋刭Y源，加劇了人地矛盾，同時(shí)對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞、對(duì)人民生產(chǎn)生活造成了極大影響。

黑龍江省煤礦廢棄地植被恢復(fù)與重建工作進(jìn)展緩慢，對(duì)矸石廢棄地基質(zhì)的理化特性缺少研究，造林盲目性較大。現(xiàn)有造林地植被樹種單一、群落穩(wěn)定性較差，綜合恢復(fù)效益不高。黑龍江省林業(yè)廳接收安置龍煤集團(tuán)15個(gè)林場(chǎng)，6 500人，成立雞西綠海林業(yè)有限公司。這些林場(chǎng)中煤礦廢棄地也亟待開發(fā)，改良煤矸石質(zhì)地，選擇適宜的樹種草種，綠化煤矸石山，治理廢棄地溝壑，逐步使煤矸石山變成綠水青山、金山銀山。因此，開展黑龍江省煤礦廢棄地植被恢復(fù)與重建技術(shù)研究，對(duì)于恢復(fù)礦區(qū)土地生產(chǎn)力和生態(tài)系統(tǒng)，保持區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

1　研究路線、方法

按照恢復(fù)生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)及生態(tài)工程理論，煤礦廢棄地生態(tài)修復(fù)的技術(shù)路線大致是：以采煤廢棄地生態(tài)本底調(diào)查為基礎(chǔ)，通過實(shí)驗(yàn)研究確定關(guān)鍵工程技術(shù)，進(jìn)而引入生物學(xué)方法，在人為促進(jìn)條件下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能的快速恢復(fù)。該項(xiàng)研究是結(jié)合黑龍江省林業(yè)廳接收安置龍煤集團(tuán)15個(gè)林場(chǎng)新的情況下進(jìn)行的，是對(duì)廢棄礦山廢棄地生態(tài)環(huán)境恢復(fù)方面的一次有意義的探索。研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于：按照“生態(tài)系統(tǒng)演替理論”，對(duì)煤礦廢棄地采取生物措施及人工措施相結(jié)合的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)，本著先易后難的原則，宜草則草、宜灌則灌、益林則林，建設(shè)多樹種搭配、喬灌草混交的生態(tài)經(jīng)濟(jì)型水土保持林體系。逐步根治礦區(qū)污染，恢復(fù)礦區(qū)土地生產(chǎn)力，改善廢棄礦山的自然及人文景觀。

2　煤矸石山植被調(diào)查及立地條件類型劃分與重建技術(shù)

在七臺(tái)河及雞西市，選擇不同形成年限及不同形式的煤矸石山，進(jìn)行土壤基質(zhì)和現(xiàn)有植被調(diào)查，根據(jù)情況，一般可以劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類矸石山。

2.1Ⅰ、Ⅱ類矸石山植被恢復(fù)與重建技術(shù)

在這4類立地類型中，Ⅰ類、Ⅱ類矸石山土壤結(jié)構(gòu)差、養(yǎng)分貧乏，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，同時(shí)要補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)成分，恢復(fù)與重建的工程量較大。

2.2Ⅲ、Ⅳ類矸石山植被恢復(fù)與重建技術(shù)

2.2.1雨季播種豆科植物，固土增肥Ⅳ類煤矸石山，經(jīng)數(shù)十年的風(fēng)化，土壤結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定，其大部分表層形成了一定深度的土壤基質(zhì)，已有部分植被覆蓋，在雨季播種胡枝子及紫花苜蓿等，固定土壤，增加肥力，促進(jìn)植被自然恢復(fù)。

2.2.2在Ⅲ類矸石山上扒環(huán)山水平帶，穴狀整地，集水造林在Ⅲ類矸石山上扒環(huán)山水平帶、定點(diǎn)挖穴填肥土，施入保水劑，進(jìn)行集水造林。挖穴栽植喬木樹種樟子松容器苗及家榆，水平帶栽植灌木樹種沙棘、胡枝子、紫穗槐等。

2.3采煤沉陷地的植被重建技術(shù)

采煤沉陷地的修復(fù)技術(shù)主要包括土地平整、疏排、挖深墊淺、充填等修復(fù)技術(shù)。

2.3.1在采煤沉陷地中上部，進(jìn)行穴狀整地，填肥土，營(yíng)建喬灌混交水土保持林。栽植喬木樹種包括樟子松、小黑楊、家榆等，灌木樹種沙棘、胡枝子、紫穗槐、丁香等。

2.3.2在采煤沉陷地下部，進(jìn)行挖深墊淺、充填客土后，營(yíng)建固溝護(hù)坡林。喬木樹種栽植垂爆109柳、灌木樹種栽植沙柳、沙棘、紫穗槐等。

2.4煤礦廢棄地土壤改良

對(duì)于煤矸石山及采煤沉陷地，在進(jìn)行了土壤現(xiàn)狀評(píng)價(jià)之后，確定了土壤的理化性質(zhì)，需要根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果針對(duì)礦業(yè)廢棄地的具體情況進(jìn)行土壤改良。

2.4.1化學(xué)改良

(1)施加鈣化合物緩解重金屬毒性

許多重金屬離子的毒性就是由于鈣的存在而趨于緩和。已經(jīng)有實(shí)驗(yàn)證明，鈣離子存在顯著降低植物對(duì)重金屬的吸收，因此，可以在廢棄地中施加硫酸鈣或碳酸鈣。

(2)施用石灰等物質(zhì)調(diào)節(jié)土壤pH值

煤礦廢棄地一般存在不同程度的酸化問題，可以施用硅酸鈣、碳酸鈣、熟石灰等市售農(nóng)用石灰性物質(zhì)以中和土壤的酸性；對(duì)于堿性廢棄地，我們宜采用硫酸以及硫酸氫鹽等物質(zhì)來改善廢棄地的環(huán)境。

2.4.2表土轉(zhuǎn)換植栽喬木樹種時(shí)，植樹穴需要客土來進(jìn)行鋪墊，但取土后不影響將來土地的使用。

2.4.3植物修復(fù)植物修復(fù)是利用植物的獨(dú)特功能，可和根際微生物協(xié)同作用，從而可以發(fā)揮比生物修復(fù)更大的效能。植物修復(fù)的成本較低，是物理化學(xué)修復(fù)系統(tǒng)的替代方法。對(duì)矸石山及采煤沉陷地營(yíng)造的喬木及灌木樹種，采集樹木葉片及林下土壤的樣品，進(jìn)行重金屬含量測(cè)定分析。

3　主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3.1在雞西綠海林業(yè)有限公司的Ⅲ類矸石山生態(tài)修復(fù)區(qū)，扒環(huán)山水平帶，集水造林10 hm2，采用集水造林技術(shù)、樟子松容器苗，喬木樹種樟子松容器苗及家榆，灌木樹種沙棘、胡枝子、紫穗槐等。

3.2在七臺(tái)河鐵山林場(chǎng)采煤沉陷地生態(tài)修復(fù)區(qū)，通過平整、疏排、挖深墊淺、充填等修復(fù)技術(shù)整地20 hm2。營(yíng)建喬灌混交水土保持林10 hm2，栽植喬木樹種包括樟子松、小黑楊、家榆等，灌木樹種沙棘、胡枝子、紫穗槐、丁香等；營(yíng)建固溝護(hù)坡林10 hm2，喬木樹種栽植垂爆109柳、灌木樹種栽植沙柳、沙棘、紫穗槐等。

3.3在雞西綠海林業(yè)有限公司的Ⅳ類煤矸石山，雨季播種胡枝子及紫花苜蓿10 hm2，沿等高線開溝播種。

3.4調(diào)查分析生態(tài)修復(fù)區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)及N、P、K的含量；對(duì)土壤中重金屬和植被葉片重金屬元素含量，采用原子分光光度計(jì)測(cè)定Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Zn等重金屬元素含量。

4　預(yù)期成果及效益

4.1建立不同類型的煤矸石山及采煤沉陷地治理模式，并提出各種模式區(qū)樹種選擇、造林技術(shù)等配套措施。

4.2通過實(shí)施植被恢復(fù)與重建技術(shù)，逐步根治礦區(qū)污染，改善煤礦廢棄地的自然及人文景觀，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

[1] 胡振琪，龍精華，王新靜.論煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的自修復(fù)、自然修復(fù)和人工修復(fù)[J].煤炭學(xué)報(bào)，2014,39(8)：1752

1005-5215(2016)09-0084-02

2016-08-01

楊國(guó)彬(1961-)，男，黑龍江肇東人，大學(xué)，工程師， 從事林業(yè)教學(xué)工作.

李峰(1963-)，男，黑龍江呼蘭人，大學(xué)，研究員級(jí)高級(jí)工程師，從事森林生態(tài)研究.

Q948

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.09.031