专利名称：一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法
一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法技术领域
本发明属于环境生态修复技术领域，具体涉及一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法。
背景技术：
矿山开采过程中，露天采矿场、排土场、尾矿场、塌陷区以及受重金属污染而失去经济利用价值的土地称为矿山废弃地。煤矿的矸石山、电厂粉煤灰、金属矿山尾矿等矿山固体废弃物是矿区的一大公害，侵占了大量土地并造成环境污染。
我国共有大中型矿山9000多座，26万小型矿山，因采矿侵占土地面积已接近40， OOOkm2,由此而废弃土地面积达330km2/a。但是，由矿山开采所引发的生态环境问题已经引起了社会各界的重视。然而，我国对矿山废弃地恢复重建的研究落后于欧、美发达国家。 对矿山废弃地生态重建的研究和实验示范较少，进行这方面的研究不仅具有重要的科学意义，还对保护我国的生态环境、保障国民经济健康发展具有重要实际意义。
金属尾矿库一片荒漠，立地条件极其恶劣，其不利于植物生存与生长，尾矿库生态重建需要面对的问题(I)表土层破坏导致缺乏植物能够自然生根和伸展的介质、水分缺乏、营养物质不足、毒性物质含量过高。(2)存在限制植物生长的物质如重金属含量过高、 PH值太低或盐碱化等。(3)缺乏必要的营养元素如有效磷浓度低、含氮量极低。(4)生物因素，生物种类的减少或丧失给矿区废弃地恢复带来了更加不利的影响。
传统方法包括，覆盖土壤，这种最简单的办法能够解决上述所面临的各种问题，但其费用很高；另外的方法就是物理处理和化学处理，但这种方法需要向土壤中加入其他化学物质，有可能会产生二次污染，而且这种方法的成本也很高。
目前用植物修复重金属污染土壤的研究多集中在超积累植物上，但现已发现的超富集植物多为草本植物，一般都表现为生物量低，生长缓慢，修复效率低，难以形成较完善的植物修复技术以直接大规模应用于修复实践，而木本植物相对于草本植物，具有生物量大、根系发达的优势，在过去十几年间，树木用于修复受重金属污染土壤的可行性引起了广泛关注，利用木本修复土壤重金属污染被认为是低投资、可持续及生态健全的途径。发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法的技术方案。该方法通过木本植物的物种的筛选和配置以及相关的栽培保护措施来实现废弃尾矿植被修复。
所述的一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法，其特征在于包括以下步骤1)根据尾矿库的地形，选择苗木；2)在尾矿库上沿等高线水平方向挖小种植穴组，小种植穴组的间距为O.8 1. 2m,小种植穴组中小种植穴之间的间距为O. 8 1. 2m,小种植穴的深度为25 35cm、宽度为15 25cm、长度为15 25cm ；3)小种植穴组中混合栽种裸根苗和容器苗，栽种裸根苗时，就近采集尾矿库周边的黄泥土，向小种植穴中碗状垫客土 2 3cm，栽种容器苗时，小种植穴中不垫客土 ；4)在造林当年夏季，就地采割杂草覆盖2 3cm于小种植穴附近；5)在造林I 2年内的4 6月间，在每株苗木前划一道弧顶向前的深5 IOcm的弧形沟，施氮肥I 2次,每次每亩10 15kg。
所述的一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法，其特征在于所述的步骤I) 中选择固氮、耐贫瘠、耐重金属、萌生性强的植物实行混交配置，以灌木为主、灌草结合、常绿与落叶树种结合，紫穗槐、火炬树、盐肤木、蜡杨梅、侧柏、金叶女贞、红叶石楠、夹竹桃、剑麻、加拿大紫荆、麻栎、枫香、臭椿、无患子、红花继木、黄连木、侧柏、枫杨、青K、弗栎、滨柃种植在干旱沙地，桤木、旱柳、杞柳种植在低洼处。
所述的一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法，其特征在于所述的步骤I)中苗木采用根冠完整，无病虫危害的壮苗，裸根苗种植前，修剪掉受损或腐烂的根系，将过长的主根剪留10cm，侧根留5cm，剪口需平滑，修剪掉整株植物三分之一叶片和枝条减少蒸腾。
所述的一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法，其特征在于所述的步骤2)中小种植穴组的间距为O. 9 1.1m,小种植穴组中小种植穴之间的间距为O. 9 1.1m,小种植穴的深度为28 32cm、宽度为18 22cm、长度为18 22cm。
所述的一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法，其特征在于所述的步骤3)中栽种容器苗时托住容器苗土的上表面，轻轻倒出带土地的苗木，或用刀具划开容器及底部， 直立放入种植穴中央。
所述的一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法，其特征在于所述的步骤5)中弧形沟距苗木20 25cm。
本发明采用局部填客土，容器苗或裸根苗混合栽种，多种耐污染耐瘠薄落叶植物与常绿植物混交、灌木为主、灌草结合，适当密植，造林当年预防夏季高温干旱等方法，当年成活率达到85%以上，种植的植物可以正常的开花结实，可以在2-3年内使尾矿库一片荒漠实现基本绿化和美化，并起到良好的土壤改良、减少污染、增加生物多样性等生态功能。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果1、小种植穴少客土优于现在尾矿全部覆盖30cm以上土壤的方式，减少了大量的人力、 物力和财力的支出；2、木本植物优于草本植物的优点，本植物相对于草本植物，具有生物量大、根系发达的优势，更好的保持水土，固定重金属，防止污染的扩散；3、本发明与全部覆盖或者化学处理等方法恢复尾矿植被的方法相比操作快速、高效。
4、本发明的植物配置可在短期内增加尾矿区的生物多样性，有效改善土壤环境， 和景观美观状况，植被的存在改变尾矿区的小环境对局部的昆虫和小动物存在也产生影响。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步说明本发明。实施例
I)根据尾矿库的地形，选择苗木紫穗槐、火炬树、盐肤木、蜡杨梅、侧柏、金叶女贞、红叶石楠、夹竹桃、剑麻、加拿大紫荆、麻栎、枫香、臭椿、无患子、红花继木、黄连木、侧柏、枫杨、青K、弗栎、滨柃种植在干旱沙地，桤木、旱柳、杞柳种植在低洼处；苗木采用根冠完整，无病虫危害的壮苗，裸根苗种植前，修剪掉受损或腐烂的根系，将过长的主根剪留 10cm，侧根留5cm，剪口需平滑，修剪掉整株植物三分之一叶片和枝条减少蒸腾；2)在尾矿库上沿等高线水平方向挖小种植穴组，小种植穴组的间距为lm，小种植穴组中小种植穴之间的间距为Im,小种植穴的深度为30cm、宽度为20cm、长度为20cm (采用该深度、宽度和长度的小种植穴，一是表土比深处重金属含量稍低；二是减少客土的使用量); 或采用小种植穴组的间距为O. 9m，小种植穴组中小种植穴之间的间距为O. 9m，小种植穴的深度为28cm、宽度为18cm、长度为18cm ;或采用小种植穴组的间距为1.1m,小种植穴组中小种植穴之间的间距为1.1m,小种植穴的深度为32cm、宽度为22cm、长度为22cm ；3)小种植穴组中混合栽种带土苗和容器苗，栽种裸根苗时，就近采集尾矿库周边的黄泥土，向小种植穴中碗状垫客土 2cm或3cm，栽种容器苗时，小种植穴中不垫客土 (小种植穴中不垫客土节省了开支)；栽种容器苗时托住容器苗土的上表面，轻轻倒出带土地的苗木， 或用刀具划开容器及底部，直立放入种植穴中央；4)在造林当年夏季，就地采割杂草覆盖2cm或3cm于小种植穴附近，以增强植物抵抗干旱、高温、日灼的能力；5)在造林I 2年内的4 6月间，在每株苗木前划一道弧顶向前的深8cm的弧形沟， 弧形沟距苗木20cm、22cm或25cm,施氮肥I 2次，每次每亩10 15kg。
试验例I
浙江富阳咸康铅锌尾矿库造林试验面积10亩，立地条件该尾矿库由尾砂及部分矿渣建筑垃圾堆积而成，寸草不生，沟壑纵横，水土流失严重。尾矿砂土壤营养贫瘠，Pb、Zn、Cd含量严重超标。按照实施例的步骤在此处种植火炬树、桤木、夹竹桃、旱柳、紫穗槐、盐肤木、加拿大紫荆、麻栎、枫香、臭椿和无串罕实施效果(I)在重金属污染严重的尾矿库植苗或播种造林，11种植物保存率在90%以上，其中长势较好、受害轻微的是火炬树、桤木、夹竹桃、旱柳、紫穗槐、盐肤木。
(2)植物体内吸收的重金属浓度表现较好根系Pb和Zn浓度都以加拿大紫荆的 1803和2120 mg/kg为最高，其次是麻栎为1196和1843 mg/kg ;地上Pb浓度以盐肤木最高，分别为336mg/Kg ;地上Zn浓度最高的是旱柳756 mg/kg和盐肤木750 mg/kg，最低的是加拿大紫荆175 mg/kg ;叶片Pb和Zn浓度以盐肤木最高，分别达546和1507 mg/kg。
(3)植物对土壤重金属的生物浓缩系数BCF和转移系数TF存在表现很好。铅的浓缩系数以盐肤木、枫香最高，在O. 128-0. 164之间，臭椿、无患子低于O. 03 ;锌浓缩系数以旱柳、盐肤木最高，O. 37-0. 43，加拿大紫荆、无患子小于O. 13。
铅的转移系数以枫香最高，大于1. 12，盐肤木为O. 92，但加拿大紫荆、麻栎、桤木、 无患子4树种只在O. 15以下；锌的转移系数以旱柳、盐肤木为最高，高达1. 46以上。
(4)尾矿库植被恢复的生态效应试验表明，所采用的尾矿库绿化技术措施是行之有效的，2-3年内使不毛之地基本上实现了绿化，景观面貌焕然一新。据观察，造林第2年种植沟、穴边就出现了 17种野生草本植物，主要是五节芒、一年蓬、狗牙根、长苞荠苧等，第3年五节芒的覆盖度达到60%以上，生物多样性显著增加。地面侵蚀沟明显减少。造林地夏季白天地面空气湿度比裸地提高20-30 个百分点，温度下降2-5 V，小气候得到明显改善。
试验例2 浙江富阳大畈铅锌尾矿库造林试验10亩面积10亩，立地条件该尾矿库完全由沙粒组成，地势平坦，没有植被。重金属铅、锌含量与咸康尾矿库类似。按照实施例的步骤在此处种植桤木、蜡杨梅、杞柳、夹竹桃、弗栎、 盐肤木、麻栎、臭椿、滨柃。
上述树种成活率均在95%以上,其中桤木、蜡杨梅、夹竹桃、弗栎等4树种生长旺盛，特别是桤木和蜡杨梅的叶色与无污染圃地苗木没有什么差异。麻栎、臭椿、杞柳、盐肤木等叶色稍有黄化或红化。
树种之间相比,须根铅浓度以弗栎达到1000 mg/kg以上,锌浓度以棺木、腊杨梅最高；主根铅浓度以滨柃、杞柳最高，锌浓度以杞柳、桤木最高；茎干铅浓度麻栎最高，锌浓度杞柳、桤木最高；叶片铅浓度以蜡杨梅、盐肤木最高，弗栎、麻栎较高，叶片锌浓度杞柳达到 1370 mg/kg。
根据生长表现和对重金属的吸收与转移特性，初步认为，桤木、蜡杨梅、杞柳、弗栎、夹竹桃、盐肤木6种是相对较好的铅锌尾矿库治理修复树种。其中，夹竹桃吸收积累重金属不多，但其生长旺盛，可能存在减少重金属吸收与毒害的抗逆机制，又系常绿树种，景观价值高。
综合表现，各种植物生长状况良好，能够成功存活并定居，实现矿山的植被恢复， 且方法为生态恢复，造价较低，效果初步达到了矿山植被的达到了绿化、景观美观和重金属固定和减少污染的目标。
试验例3 江西德兴金山金矿尾矿库植被恢复试验示范林面积50亩，用于试验研究重金属污染材料筛选和绿化技术，并起示范作用，尾矿库位于德兴市花桥镇境内，由金矿石加工提取后的尾矿堆积而成。高处沙粒较粗，干燥，无植被， 低洼处有苔藓、节节草、鬼见草、芒、芦苇等植物。采集多个土壤进行分析结果表明，镉(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项 指标均严重超标，pH 8.02-8.93。氮磷营养严重亏缺。
试验内容和栽培措施按照实施例的步骤在此处种植侧柏、蜡杨梅、紫穗槐、金叶女贞、枫杨、杞柳、夹竹桃、红叶石楠、剑麻、红花继木、枫香、加拿大紫荆、麻栎、黄连木、青冈。
上述植物中，侧柏、蜡杨梅、紫穗槐、金叶女贞、枫杨、杞柳、夹竹桃、红叶石楠、剑麻，表现非常好。除试验区外在尾矿区内用红叶石楠、红花继木、蜡杨梅、金叶女贞和剑麻组成了分层的三角形图案，园林绿化树种的应用使本发明的绿化美观废弃矿山地的效果更好。
镉浓度最高的是枫香，其次是加拿大紫荆、麻栎和黄连木；砷浓度最高的是侧柏、枫杨、加拿大紫荆；硫浓度最大的是紫穗槐、蜡杨梅、金叶女贞和青K。有些植物生长良好， 体内污染物浓度也较高，如侧柏、蜡杨梅等，这是抗性强的表现。另外一些植物长势良好，而叶片镉、砷污染物浓度处于很低水平，如红叶石楠、夹竹桃等，这反映出是这些植物具有另一种抗性机制。试验证明采取本发明的方法措施，可以在2-3年内使一片荒漠实现基本绿化和美化， 并起到良好的土壤改良、减少污染、增加生物多样性等生态功能。这是一套 快速、高效、低廉、实用的废弃尾矿库植被恢复技术方法。
权利要求
1.一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法，其特征在于包括以下步骤1)根据尾矿库的地形，选择苗木；2)在尾矿库上沿等高线水平方向挖小种植穴组，小种植穴组的间距为O.8 1. 2m,小种植穴组中小种植穴之间的间距为O. 8 1. 2m,小种植穴的深度为25 35cm、宽度为15 25cm、长度为15 25cm ；3)小种植穴组中混合栽种裸根苗和容器苗，栽种裸根苗时，就近采集尾矿库周边的黄泥土，向小种植穴中碗状垫客土 2 3cm，栽种容器苗时，小种植穴中不垫客土 ；4)在造林当年夏季，就地采割杂草覆盖2 3cm于小种植穴附近；5)在造林I 2年内的4 6月间，在每株苗木前划一道弧顶向前的深5 IOcm的弧形沟，施氮肥I 2次,每次每亩10 15kg。
2.如权利要求1所述的一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法，其特征在于所述的步骤I)中选择固氮、耐贫瘠、耐重金属、萌生性强的植物实行混交配置，以灌木为主、灌草结合、常绿与落叶树种结合，紫穗槐、火炬树、盐肤木、蜡杨梅、侧柏、金叶女贞、红叶石楠、夹竹桃、剑麻、加拿大紫荆、麻栎、枫香、臭椿、无患子、红花继木、黄连木、侧柏、枫杨、青冈、弗栎、滨柃种植在干旱沙地，桤木、旱柳、杞柳种植在低洼处。
3.如权利要求1所述的一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法，其特征在于所述的步骤I)中苗木采用根冠完整，无病虫危害的壮苗，裸根苗种植前，修剪掉受损或腐烂的根系,将过长的主根剪留10cm，侧根留5cm，剪口需平滑，修剪掉整株植物三分之一叶片和枝条减少蒸腾。
4.如权利要求1所述的一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法，其特征在于所述的步骤2)中小种植穴组的间距为O. 9 1.1m,小种植穴组中小种植穴之间的间距为O. 9 1.lm，小种植穴的深度为28 32cm、宽度为18 22cm、长度为18 22cm。
5.如权利要求1所述的一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法，其特征在于所述的步骤3)中栽种容器苗时托住容器苗土的上表面，轻轻倒出带土地的苗木，或用刀具划开容器及底部，直立放入种植穴中央。
6.如权利要求1所述的一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法，其特征在于所述的步骤5)中弧形沟距苗木20 25cm。
全文摘要
一种高效低廉快速的废弃尾矿植被修复方法，属于环境生态修复技术领域。其步骤包括1)根据尾矿库的地形，选择苗木；2)在尾矿库上沿等高线水平方向挖小种植穴组；3)小种植穴组中混合栽种带土苗和容器苗，栽种裸根苗时，就近采集尾矿库周边的黄泥土，向小种植穴中碗状垫客土2～3cm，栽种容器苗时，小种植穴中不垫客土；4)在造林当年夏季，就地采割杂草覆盖于小种植穴附近；5)在造林1～2年内的4～6月间，在每株苗木前划一道弧顶向前的弧形沟，施氮肥。本发明通过木本植物的物种的筛选和配置以及相关的栽培保护措施来实现废弃尾矿植被修复。
文档编号A01B79/02GK103039150SQ20131001238
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者潘红伟, 陈益泰, 吴天林 申请人:中国林业科学研究院亚热带林业研究所