一种寒旱区边坡及废弃矿山的生态修复方法

本发明涉及一种寒旱区边坡及废气矿山的生态修复方法，特别适用于利用无土生态草毯进行生态修复的场合。

背景技术：

青藏高原等寒旱地区土质特殊边坡很容易在降雨后出现冲沟、剥蚀等多种灾害；目前,国内外对高寒旱区的边坡生态修复方法有很多，但关于寒旱区特殊环境条件的生态修复技术还不够成熟,针对性不强,边坡复绿效果较差,且成本昂贵，这一面临问题一直是国内外研究攻关的难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种寒旱区边坡及废气矿山的生态修复方法，可以有效缓解寒旱地区边坡及废弃矿山的生态修复难题，对寒旱区边坡及废弃矿山的生态环境、气候条件也会有质的改善。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种寒旱区边坡及废气矿山的生态修复方法，包括如下步骤：s1：治理区修整：将要治理的区域进行机械和人工合作的土地修整，修整后的坡面在保证平整、无松动土方、石块后，通过客土法在坡面表面均匀覆土，并且施加有机肥；s2：锚杆施工:根据边坡坡面确定主、次锚杆的直径、锚固长度及间距,在保证能固定尼龙网的前提下施工时可以根据边坡坡面地质情况适当调整锚杆长度及间距；s3：挂尼龙网:挂尼龙网应在锚杆可受力范围内进行,网必须拉紧,挂网时网面应尽量紧贴边坡坡面；s4：铺设草毯：无土生态草毯铺设时由于无生态土草毯初期是大片区的培育，先要将无生态土草毯做剪切处理；s5：后期养护:根据需要进行浇水灌溉，铺建后的草毯在短期内就能稳固地扎根，将祼露边坡复绿。

上述方案中，步骤s1中，；客土土源取选址在就近地域，运时尽量避免对植被和环境的二次破坏，在取土处取土时应先将表层腐殖层挖堆在旁边，待取土完成将表层腐殖层重新铺回；步骤s2中，主、次锚杆的直径1mm、锚固长度1m、间距0.7m；步骤s3中，尼龙网直径不小于2mm,孔径不大于50mm×50mm,网间搭接宽度不得小于10cm，并保证边坡坡面和坡体两侧覆盖不得小于1m；步骤s4中，将无生态土草毯剪成1m1m大小的草毯块使用；铺设无土生态草毯的同时按每平方米9根7cm-10cm的竹签进行扦插固定，通过竹签将无土生态草毯固定在边坡并且充分压实；步骤s5中，要保证植被毯的成活,每天都要浇1～2遍水，浇水时间根据季节定，春秋季节上午8～10时，下午4～6时进行。

上述方案中，步骤s4中，无土生态草毯的制备方法如下：s6：制备基质层：整理平整土地，将整理平整的土地压实，进行细平整，铺设隔离膜；将聚烯烃加热拉丝，用织网机将其编织成网，将得到的聚烯烃纤维网铺设在隔离膜上层作为无土草毯草皮的底层；s7：制备基质：将草木灰、农作物秸秆段、蛭石、草炭土、接种高寒微生的腐熟家畜粪、面粉粘糊胶粉、高岭土混合搅拌均匀，最终形成基质；s8：铺设营养层：将制备的基质均匀平铺在聚烯烃纤维网上，作为后期种子根及维持草毯生长的主要营养来源；s9：草种种植：先点播种植沙棘、红花槐，保持坪床湿润，若干天后再均匀撒播披碱草、早熟禾，并用覆盖沙土对披碱草、早熟禾的种子进行掩盖，保持坪床湿润；待沙棘、红花槐、披碱草、早熟禾发芽后，均匀撒播将老芒麦、多年生黑麦草、偃麦草、红豆草，播种结束后用基质覆盖种子，并用无纺布进行覆盖；s10：养护管理：每天视天气情况进行喷灌，要保证坪床不产生地表径流，而且让坪床始终保持湿润为宜，每周施用水溶性复合肥，直至成坪，期间不需要修剪。

上述方案中，步骤s6中，铺设的隔离膜是塑料薄膜。

上述方案中，步骤s7中，草木灰、农作物秸秆段、蛭石、草炭土、接种高寒微生的腐熟家畜粪、面粉粘糊胶粉、高岭土依次按重量比列计为（0.05～0.1）：（0.3～0.35）：（0.3～0.35）：0.1:0.01:0.09:0.01。

上述方案中，步骤s7中，所述农作物秸秆段采用长3-4cm小麦秸秆或长2-3cm的玉米秸秆。

上述方案中，步骤s8中，将混合后的基质均匀平铺厚为2-3cm在聚烯烃纤维网上。

上述方案中，步骤s9中，第一次种植：沙棘、红花槐；前期先是坪床准备，即基质层的铺设；在铺设好基质层后，首先将提前准备好的沙棘、红花槐种子按照10粒/m²密度均匀点播，每天利用喷灌系统喷洒灌水，保持坪床湿润；第二次播种：披碱草、早熟禾；待沙棘、红花槐播种10天后，将披碱草、早熟禾按照提前计算好的密度，均匀撒播，并覆盖沙土1cm对披碱草、早熟禾的种子进行掩盖，每天利用喷灌系统喷洒灌水，保持坪床湿润；第三次种植：老芒麦、多年生黑麦草、偃麦草、红豆草；待沙棘、红花槐、披碱草、早熟禾发芽后，将其他剩余草种按照前期算好的密度均匀的撒播；在播种结束后用基质覆盖种子，厚度不要超过1cm，让种子完全不要裸露在表面，然后用无纺布进行覆盖。

上述方案中，步骤s9中，老芒麦、多年生黑麦草、偃麦草、披碱草、早熟禾、红豆草、沙棘、红花槐的重量配比为：0.2:0.1:0.1:0.25:0.15:0.1:0.05:0.05。

上述方案中，步骤s10中，每周施用n:p:k为15：15：15的水溶性复合肥2－5g/m²，45天后成坪。

本发明的有益效果：本发明提供的边坡及废气矿山的生态修复方法，利用一种适合寒旱区无土生态草毯铺设在裸露的边坡或废气矿山表面，具有良好的抗雨水、风力等的侵蚀性，可以有效缓解寒旱地区边坡及废弃矿山的生态修复难题，对寒旱区边坡及废弃矿山的生态环境、气候条件也会有质的改善。

说明书附图

图1是实施例中不同基材配比样方对草坪出苗率的影响变化图。

图2是实施例中不同基材配比样方的草坪生长盖度随时间的变化情况图。

图3是实施例中不同基材配比样方的草坪生长密度随时间的变化情况图。

图4是实施例中不同基材配比混合物样方对草坪地上生物量的影响变化图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行更详细的说明。

一、材料。

1.基质：（1）草木灰（保温增温）、（2）蛭石（保水透气）、（3）草炭（含有大量水分和未被分解的植物残体及腐殖质）、（4）农作物秸秆（份小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、豆科植物秸秆）、（5）接种高寒微生的腐熟家畜粪便（牛羊\耐寒短杆菌、芽孢杆菌）、（6）面粉粘糊胶粉（可以粘合土壤粒子,使土壤保持良好的团粒结构,有效减少水土流失植物纤维具有减少基质干裂的作用，面粉粘糊胶对无机盐的包埋和超强促释、缓释功能,可以高效、低成本利用有限的水资源,实现保水剂多功能化、肥水一体化。）、(7)高岭土(高岭土具有化学性能稳定、粘结力大、及保水能力强等特点）。

2.草种：老芒麦、多年生黑麦草、偃麦草、披碱草、早熟禾、红豆草、沙棘、红花槐。

二、方法。

（一）基质层的结构。

1.隔离层：随机选取草毯生产地：（1）整理平整土地；（2）压实：且压路机将整理平整的土地压实，再进行细平整；（3）铺设隔离膜：在整理好的土地上铺设一层不透水的塑料薄膜，目的是将衍生的无土草毯与土地形成天然隔离层，避免衍生的无土草毯被土壤及内含的杂草等影响。

2.基层：将聚烯烃加热拉丝，用织网机将其编织成网，将得到的聚烯烃纤维网铺设在塑料薄膜上层作为无土草毯草皮的底层，方便让种子发芽长出来的根盘绕于聚烯烃纤维网上，使后期成熟的无土生态草毯容易起皮卷起，避免了松散不易运输的问题。

3.营养层：按草木灰（5%）、农作物秸秆段（35%）、蛭石（10%）、草炭土（10%）、接种高寒微生的腐熟家畜粪（30%）、面粉粘糊胶粉（1%）、高岭土（9%）、混合，充分搅拌均匀后待用；将混合后的营养基质均匀平铺厚为2-3cm在聚烯烃纤维网上，作为后期种子根及维持草毯生长的主要营养来源；其中：（1）草木灰具有保温增温的作用，蛭石具有保水通气的作用，草炭内含有大量水分和未被分解的植物残体及腐殖质不仅可以给种子根的生长提供一部分水分同时也为种子根的生长发育提供了营养物质;高岭土具有化学性能稳定、粘结力大、及保水能力强等特点。（2）接种高寒微生的腐熟家畜粪是腐熟的家畜牛、羊粪接种芽孢杆菌、耐寒短杆菌的混合菌剂；接种高寒微生的腐熟家畜粪不仅提供了根生长发育及后期维持草毯生长的营养物质，同时因高寒微生物菌剂的存在，也会在后期促使家畜粪进行二次腐熟，并在这一过程释放出热量，给种子的生长根提供一个温暖环境。（3）农作物秸秆植物纤维可以提高本基质的整体强度、以使其更加地耐剥蚀,使本基质的整体稳定性得以良好的保持，使草毯后期使用过程中有效抗击了雨水的冲蚀。这里所用的农作物秸秆是小麦和玉米秸秆，在本基质中,考虑地原料更容易添加和混合,小麦秸秆为3-4cm段,玉米秸秆为2-3cm段。（4）基质配比用到的面粉粘糊胶粉是以小麦面粉为原料,向其中加入25%的水,在加热过程中搅拌直至糊状,冷却固化后经粉碎成粉末后即可使用；面粉面粉粘糊胶可以粘合混合后的基质粒子,使基质保持良好的团粒结构,有效减少水肥流失，面粉粘糊胶对无机盐的包埋和超强促释、缓释功能,可以高效、低成本利用有限的水资源,起到了保水的作用，同时其自身具备的强大凝聚力使草毯后期使用过程中有效抗击了雨水的冲蚀。

（二）种植方法。

1.草种配比（乡土草种、建群种、伴生种、先锋草种）：老芒麦20%(0.4g)、多年生黑麦草10%（3.5g）、偃麦草10%（1g）、披碱草25%(2.5g)、早熟禾15%(3g)、红豆草10%(0.6g)、沙棘5%（10粒/m²）、红花槐5%（10粒/m²）。

2.种植方法：由于不同草种的发芽时间差距较大，为了快速形成均一的生态草毯，需要用不同时间段多次进行播种。

第一次种植：沙棘、红花槐（点播）：前期先是坪床准备，即基质层的铺设；在铺设好基质层后，首先将提前准备好的沙棘、红花槐种子按照10粒/m²密度均匀点播，每天利用喷灌系统喷洒灌水，保持坪床湿润。

第二次播种：披碱草、早熟禾（撒播）：待沙棘、红花槐播种10天后，将披碱草、早熟禾按照提前计算好的密度，均匀撒播，并覆盖沙土1cm对披碱草、早熟禾的种子进行掩盖，每天利用喷灌系统喷洒灌水，保持坪床湿润。

第三次种植：老芒麦、多年生黑麦草、偃麦草、红豆草（撒播）：待沙棘、红花槐、披碱草、早熟禾发芽后，将其他剩余草种按照前期算好的密度均匀的撒播；在播种结束后用基质覆盖种子，厚度不要超过1cm，让种子完全不要裸露在表面，然后用无纺布进行覆盖。

养护管理：每天视天气情况进行喷灌，要保证坪床不产生地表径流，而且让坪床始终保持湿润为宜。每周施用n:p:k为15：15：15的水溶性复合肥2－5g/m²，45天后成坪，期间不需要修剪。

四、实验与结果。

（一）实验步骤。

1.实验材料：实验组1-3提供的适用于一种适合寒旱区无土生态草毯的制备方法基质，以及对照组4、5提供的基质。

实施例1：本实施例提供的适用于一种适合寒旱区无土生态草毯的制备方法基质的原料按重量比列计为：草木灰（10%）、农作物秸秆段（30%）、接种高寒微生的腐熟家畜粪（30%）、草炭土（10%）、面粉粘糊胶粉（1%）、高岭土（9%）、蛭石（10%）。

实施例2：本实施例提供的适用于一种适合寒旱区无土生态草毯的制备方法基质的原料按重量比列计为：草木灰（5%）、农作物秸秆段（30%）、接种高寒微生的腐熟家畜粪（35%）、草炭土（10%）、面粉粘糊胶粉（1%）、高岭土（9%）、蛭石（10%）。

实施例3：本实施例提供的适用于一种适合寒旱区无土生态草毯的制备方法基质的原料按重量比列计为：草木灰（10%）、农作物秸秆段（35%）、接种高寒微生的熟家畜粪（30%）、草炭土（15%）、腐面粉粘糊胶粉（1%）、高岭土（9%）、蛭石（10%）。

对照组4:本对照例提供的喷播基质的原料按重量份数计为：泥炭100份。（将泥炭100份粉碎至80-100目的颗粒。）

对照组5：本对照例提供的喷播基质的原料按重量份数计为：客土100份。（将客土100份粉碎至80-100目的颗粒。）

2.实验分组：将实施例1-3提供的适用于一种适合寒旱区无土生态草毯的制备方法基质，以及对照组4、5提供的基质编号为实验组1-5。

3.实验处理方法：在随机选取的空旷地区上，选取5块2.5m×1m的地块，将实验组1-5提供的基质随机铺设实验区域。

4.观察指标：出苗率、盖度。

出苗率是衡量种子质量好坏和影响最终种植效果的重要指标，它不仅与种子的完好、种子胚的活性等内因有关系，还与光照、土壤、水分、湿度等外部因素有着密切联系。从图1可以看出，实验组1、2、3的出苗率均高于实验组4和5，这得益于本发明提供的适用于一种适合寒旱区无土生态草毯的制备方法基质配方更加科学，共作物吸收的营养更加全面，其中实验组2的出苗率最高，由此可以得出原料的不同配比对种子出苗率的影响不同。

从图2可知，在对寒旱区边坡进行合理播种的条件下，植被播种当年盖度与次年盖度均有不同程度的变化。与实验组4和5相比，实验组1、2、3的盖度都随播种时间的增加而增加，整体来看，得益于腐熟有机废弃物量的增加，盖度增加。

五、无土生态草毯治理边坡及废弃矿山的生态修复方法。

（1）治理区修整：将要治理的区域进行机械和人工合作的土地修整，修整后的坡面在保证平整、无松动土方、石块后，通过客土法在均匀覆土约5-10cm厚，并且施加有机肥，铺设客土目的是确保无生态土草毯铺设后随着根的后期生长过程可以下扎至客土层；客土土源取选址在就近地域，运时尽量避免对植被和环境的二次破坏，在取土处取土时应先将表层腐殖层挖堆在旁边，待取土完成将表层腐殖层重新铺回。

（2）锚杆施工:根据边坡坡面确定主、次锚杆的直径（通常选用直径1mm）、锚固长度（通常选用1m）及间距（通常间距为0.7m）,在保证能固定尼龙网的前提下施工时可以根据边坡坡面地质情况适当调整锚杆长度及间距。

（3）挂尼龙网:尼龙网直径不小于2mm,孔径不大于50mm×50mm,挂网应在锚杆可受力后进行,网必须拉紧,挂网时网面应尽量紧贴边坡坡面,网间搭接宽度不得小于10cm，并保证边坡坡面和坡体两侧覆盖不得小于1m。

（4）铺设草毯：无土生态草毯铺设时由于无生态土草毯初期是大片区的培育，先要将无生态土草毯做前期处理，剪成1m1m大小的草毯块使用；铺设无土生态草毯的同时按每平方米9根7cm-10cm的竹签进行扦插固定，通过竹签将无土生态草毯固定在边坡并且充分压实。

（5）后期养护:要保证植被毯的成活,每天都要浇1～2遍水。浇水过量会导致基质板结，草毯抗性会变差，浇水时间根据季节定，春秋季节上午8～10时，下午4～6时进行；铺建后的草毯在短期内(一个月)就能稳固地扎根，将祼露边坡复绿。

（6）观察指标：生长密度、土壤侵蚀量、地上生物量。

表1不同基材配比混合物样方的土壤侵蚀量随时间变化情况

从图3可知，在对寒旱区边坡进行合理播种的条件下，植被播种当年植物生长的密度均有不同程度的变化，但各样方的植物生长在150天后，草的生长均达到一个较稳定的状态。与实验组4和5相比，实验组1、2、3的生长密度都随播种时间的增加而增加，整体来看，得益于腐熟有机废弃物量、草木灰的增加，进而密度增加。

从图4可以看出，实验组1、2、3的地上生物量均高于实验组4和5，这得益于本发明提供的适用于一种适合寒旱区无土生态草毯的制备方法基质配方更加科学，共作物吸收的营养更加全面，其中实验组1的植物地上生物量较高，实验组5的植物生物量最小，实验组2、3、4、5较实验组1植物地上生物量小10.2%、21.3%、26.4%、32.4%，但五组实验各组分间草灌地上部分总生物量差异较为明显，由此可以得出原料的不同配比对植物的生长状况影响不同。