专利名称：煤矸石-粉煤灰-污泥基质与菌根技术用于矿区生态修复的制作方法
技术领域：
本发明属于环保技术领域，涉及污染生物恢复技术，特别是涉及一种煤矿废弃地 生态修复的方法。
背景技术：
矿区废弃地由于土壤结构被扰动，缺少熟化土壤，土壤贫瘠，其微生物活性也已经 微乎其微，微生物群减少的同时也破坏了地下菌丝桥，复垦难以顺利进行。我国大部分矿山 的土地复垦仅停留在工程复垦水平上，目前，多数充填复垦以井工煤矸石和坑口电厂的粉 煤灰充填为主，其自身持水性差、理化性质极端、肥力低等特点使植物很难生长，充填复垦 率有限，如何提高复垦有效性是我们亟待解决的问题。矿区生态修复的重要环节就是矿区土壤的重构，改良。矿区土壤由于塌陷、压占等 破坏性扰动，与破坏前相比，存在肥力降低，熟化程度下降，可耕性不良的情况。为提高修复 效果，必须对土壤进行改良。使用化肥虽可在一定程度上提高土壤供肥能力，但单施化肥无 助于改善土壤质地。配施有机肥可明显改善矿区土壤的质量，但普通有机肥施用量较大，其 来源受地域和成本的限制。因此利用矿区煤基废弃物和污泥进行矿区废弃地的生态修复， 既可以解决矿区客土的来源问题，使其快速熟化，提高复垦效果，又可解决矿区生态修复过 程中的肥料问题，降低复垦成本。丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi，简称AMF)是一种普遍存在于陆 生植物根际的有益共生微生物，能够与陆上80%的植物形成共生体，通过其庞大的菌丝网 络来提高植物对矿质养分的吸收，菌根菌丝从植物运载到土壤中的碳水化合物要远超过根 际，并且释放出分泌物、酶，疏水糖蛋白、螯合剂和死细胞，构成菌丝际，明显有别于根际的 微生物种群，从而激发微生物活性，促进植物和土壤微生物的互利共生，协助植物根系获取 营养，而微生物同时又利用根际碳，组成土壤呼吸的主体部分。目前，利用菌根技术进行矿区生态修复的研究越来越多。但是，已有报道中矿区生 态修复都需要外来肥料(化肥或有机肥)的添加。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足，构建一种用于矿区废弃地改良的煤矸 石、粉煤灰、污泥复合基质，将污泥和菌根用于煤矸石为主煤矿区废弃地的生态修复，达到 以废治废、废物利用的一种生态化利用模式，能够显著提高土壤肥力，为促进矿区废弃地生 态修复提供理论和技术指导。本发明提出的用于矿区生态修复的煤基混合物，其特征在于，包括由粉煤灰、煤矸 石和污泥混合而成的混合物；所述混合物各成分的质量百分比为煤矸石50-70%，粉煤灰 10-20%，污泥10-30%o混合之后，基质的养分浓度为总氮为2. 00-4. 00g/kg，速效磷为 34. 00-63. 00mg/kg，速效钾为 216. 00-284. 00mg/kg。本发明的目的在于辅助植物适应煤矿废弃地生存环境，提高植物对煤矿废弃地的抗性和获取必需矿质养分的能力，并改善土壤结构，恢复煤矿废弃地植物群落，达到煤矿 废弃地生态平衡和可持续发展的长远目标。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种应用菌根技术恢复煤矿废弃地 植被的方法，其包括下列步骤所述的方法，其所述接种剂为丛枝菌根真菌接种剂。所述的方法，所述接种剂的菌种包括由青岛农业大学菌根生物技术实验室提供的 Glomusmosseae 禾口 Glomus versifome。所述的方法，其特征在于，所述a步准备接种剂，包括制备接种剂，方法是将菌根 真菌以三叶草为宿主扩繁，取其含有寄主植物根段、菌根真菌孢子及根外菌丝的根际土为 接种剂。所述的方法，其特征在于，b步中所述基本植物材料，为豆科植物和禾本科植物。所述的方法，其特征在于，b步中所述豆科植物为白三叶草、苜蓿，禾本科植物为黑
麦草和高羊茅。所述的方法，其特征在于，b步中所述准备基本植物材料的获取豆科植物和禾本 科植物的种子可以自相关草业公司购买。所述的方法，其特征在于，所述e步对植物菌根化处理，为豆科植物和禾本科植物 可以在煤矿废弃地直接播撒种子时进行接种处理，接种方法为施入菌根真菌接种剂，施入 剂量为60ml/盆。所述的方法，其特征在于，e步中的混合处理，包括由煤矸石、粉煤灰、污泥混合而 成的复合基质，这几种物质的质量百分比煤矸石50-60%，粉煤灰20%，污泥10-30%。所述的方法，其特征在于，e步将煤矸石和粉煤灰与污泥按一定质量比进行混合处 理，基质混合之后的营养浓度总氮为2. 00-4. 00g/kg,速效磷为34. 00-63. 00mg/kg,速效 钾为 216. 00-284. 00mg/kg。本发明的特点及技术效果本发明克服了目前工程复垦模式固有的土壤持水性差、肥力低、难以定植的缺陷； 无需外运客土，利用了煤矸石、污泥和粉煤灰等废弃物，构建以废治废、废物利用的生态化 利用模式；同时复合基质中含有丰富的营养元素和有机质，能够完全满足植物生长的需要， 达到复垦高效免施肥的目的。而且，复合基质中富含的微生物菌根能够提高植物对养分的 吸收能力，显著改善土壤容重和孔隙状况。通过本技术，植株的成活率达到95%以上，矿区基质的有机质和生物酶活性都显 著提高，有效促进植物对N、P、K等营养元素的吸收，说明复合基质土壤的生物活性有所增 加，根际生命活动频繁。
图1为使用本发明的配方与无污泥对照的生长情况对比图。图2为使用本发明的配方与无菌根对照的生长情况对比图。
具体实施例方式本发明的提出用于矿区生态修复的技术，结合实例详细说明如下
本发明的复合基质主要包括煤矸石，粉煤灰，污泥和菌根。本发明的复合基质配方煤矸石50-70%，粉煤灰10-20%，污泥10_30%。混合 之后，基质的养分浓度为总氮为2. 00-4. 00g/kg,速效磷为34. 00-63. 00mg/kg,速效钾为 216.00-284. 00mg/kg。供试植物豆科植物和禾本科植物种植自相关草业公司购买。供试基质粉煤灰10-20%，煤矸石50-70%，污泥10_30%。复合基质的理化性质
见下表。 其中，粉煤灰取自茅村电厂；煤矸石取自张小楼矿矸石山20cm 40cm深处矸石，煤矸石经破碎后过筛(直径 为2cm)备用；污泥取自中国矿业大学南湖校区污水处理站剩余污泥，该处理站污水主要来自 校园生活用水，采用好氧流化床工艺处理，经带式压滤机脱水，含水率为70% 80%。将脱 水污泥至于阴凉处风干，至表层污泥出现板结，剥离表层板结污泥，下层污泥试验备用。供试菌剂微生物菌根(Glomus mosseae和Glomus versifome)，为含有孢子、菌 丝的土壤及其寄主植物的根段混合物，由青岛农业大学菌根生物技术实验室提供。(1)盆栽培养前后各处理的pH都有从碱性(7. 50 8. 60)向中性接近(6. 90
7.20)，属适合作物生长的pH范围(如白三叶草5. 5 7. 5，黑麦草6 7)。(2)复合基质的容重在盆栽培养前后均有不同程度的降低，由种植前的 1. 46-1. 60 降低为种植后的 1. 35-1. 53g/cm3，降低幅度在 0. 09-0. 13g/cm3。(3)盆栽培养前后各处理基质中有机质升高，增长率为3. 13% -8. 40%，平均增长 率为5. 95%。(4)盆栽培养前后各处理基质中总氮含量有所降低，亏缺率为3. 12% -5. 60%，平 均为4. 32%。(5)盆栽培养前后各处理基质中速效磷含量有所降低，亏缺率为
8.80 % -25. 80 %，平均为 15. 98 %。(6)盆栽培养前后各处理基质中速效钾含量有所降低，亏缺率为1. 87% -3. 16%, 平均为2. 49% ο优点本发明充分利用了矿区废弃物和污泥的同时，解决了矿区客土来源和城市污泥处 理与处置的难题。构建集废弃物利用、复垦土壤结构改善、微生物群落和植被恢复为一体， 高效免施肥的矿区生态修复的技术体系，建立一种污泥、粉煤灰和煤矸石废物生态化利用 模式，为促进矿区废弃地生态修复提供理论和技术指导。
权利要求
一种应用菌根技术修复煤矿废弃地的方法，其特征在于，包括下列步骤a、准备接种剂；b、准备基本植物材料；c、准备复合基质材料，煤矸石破碎至直径2cm的颗粒及粉末；d、根据粉煤灰、煤矸石和污泥等单质的理化性质测试结果，将三种单质按一定的质量配比进行组合，使基质pH值和营养条件达到适合植物生长的范围；复合基质设A～H八个配比，煤矸石、污泥和粉煤灰的质量比为(0 80％)∶(80％ 0)∶20％，混合之后作为复合基质；e、应用a步所得接种剂对基本植物材料做接种菌根化处理每盆基质共重2.5kg，菌剂均匀撒于5cm深处的基质中，每种处理设2个平行样，同时每种处理各设一个不接种的对照；植物种子播种前先利用进行表面消毒，播于已接种丛植菌根真菌的基质中，播种量为50粒三叶草或黑麦草/盆。室内盆栽培养，温度为10℃～25℃，每隔4～7d浇水一次，浇水量350ml/盆。f、在处理后的煤矿废弃地复合基质表层播种种子。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接种剂为丛枝菌根真菌接种剂。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述接种剂的菌种包括由青岛农业大学 菌根生物技术实验室提供的Glomus mosseae和Glomus versifome。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述a步准备接种剂包括制备接种剂，方法 是将菌根真菌以三叶草为宿主扩繁，取其含有寄主植物根段、菌根真菌孢子及根外菌丝的 根际土为接种剂。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，b步中所述基本植物材料为豆科植物和禾本 科植物。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述豆科植物为白三叶草、苜蓿，禾本科植 物为黑麦草和高羊茅。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述e步对基本植物材料的菌根化处理为豆 科植物和禾本科植物在煤矿废弃地直接播撒种子时进行接种处理，接种方法为施入菌根 真菌接种剂，施入剂量为60ml/盆。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，d步中将煤矸石、粉煤灰和污泥进行混合处 理，且这几种物质的质量百分比为煤矸石50-60%，粉煤灰20%，污泥10-30%。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，d步将煤矸石和粉煤灰与污泥按一定 质量比进行混合处理，基质混合之后的营养浓度总氮为2. 00-4. 00g/kg，速效磷为 34. 00-63. 00mg/kg，速效钾为 216. 00-284. 00mg/kg。
全文摘要
本发明名称为煤矸石-粉煤灰-污泥基质与菌根技术用于矿区生态修复。本发明属于环保技术领域，涉及生态恢复技术，特别是涉及一种煤矿废弃地生态修复的方法。本发明应用菌根技术修复煤矿废弃地的方法，采用粉煤灰、煤矸石和污泥混合而成的复合基质，包括下列步骤a、准备接种剂；b、准备基本植物材料；c、应用a步所得接种剂对植物做接种菌根化处理；d、对煤矿废弃地进行理化性质分析，并进行混合处理，构成复合基质；e、在处理后的煤矿废弃地复合基质表层播种种子。本发明的方法可以提高植物对煤矿废弃地复杂逆境的适应能力，包括更强的养分获取能力和抗寒性，充分利用矿区废弃物和污泥的同时，解决了矿区客土的来源问题。
文档编号C02F11/02GK101920261SQ201010184699
公开日2010年12月22日 申请日期2010年5月13日 优先权日2010年5月13日
发明者何士龙, 周敏, 王丽萍, 钱奎梅 申请人:中国矿业大学