對露天礦排土場進行植被重建的首要任務是明確限制生態環境恢復的主要因子,并清除這些不利因素,否則,植被恢復工作難以開展。露天礦排土場土地的共同特點是土壤中缺少自然土中的營養物質,尤其是缺少氮、磷和有機質。由于植物生長所需主要營養物質的匿乏,使得土壤肥力低下,不適宜于植物生長;因此,植被重建的前提是改良土壤,為植物提供必須的生長條件。 為尋找適合礦區土壤系統修復的最佳技術,進行多項土壤改良方法的試驗研究,并對排土場(北排、東排、馬連溝等)現狀復墾植被的土壤水分改良效果、土壤養分改良效果、土壤微生態環境改良效果等進行監測、分析,根據礦區的條件選擇出露天礦排土場土壤改良的有效方法。
一、土壤培肥
排土場土壤改良施氮、磷化肥后,土壤有機質、速效養分含量增加幅度較高,但由于無機化肥的價格較高,且在干旱缺水條件下肥效難以充分發揮;因此,排土場在復墾種植時主要利用化肥作為種肥或部分植物的追肥使用,作為大規模復墾土壤培肥地力的肥料主要還是有機肥。有機肥在分解過程中,產生多種有機酸,有利于土壤中難溶性養分溶解釋放,提高養分的有效性,充分發揮土壤的潛在肥力。有機肥料在分解過程中可產生二氧化碳,促進植物的光合作用。總之,有機肥的作用是多方面的,它具有化肥所沒有的優越性。
二、粉煤灰改良土壤
在黑岱溝露天礦排土場試驗區的研究表明,施粉煤灰1 t/hm2耐處理,土壤有機質、全氮、堿解氮、全磷、速效磷質量分數分別比對照增加90.7%,65.8% ,23.5% ,65. 1%和18.8%,施粉煤灰2 t/hm2處理,土壤有機質、全氮、堿解氮、全磷、速效磷質量分數分別比對照增加138.8%、156.6%、63.9%、75. 5%和55.8%。從各養分的增加幅度來看,增施粉煤灰后土壤有機質、全氮、全磷質量分數增加較多。粉煤灰可以用作土壤改良劑,在與農家肥和化肥混合施用時效果較好,其主要作用表現在:可以明顯改良土壤質地,降低土壤密度,增加土壤孔隙度,提高地溫,促進土壤微生物活性,有利于養分轉化,有利于保溫保墑,使水、肥、氣、熱趨向協調,為作物生長創造良好的土壤環境,促進作物增產。
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三、植被重建技術
露天礦區排土場環境條件極端惡劣,其受損生態系統自我恢復將難以實現,或實現過程漫長。如果采用生態恢復措施,排土場中受破壞的生態系統可在相對較短的時間內得以恢復。植被重建是露天礦排土場生態恢復的首要工作。植被重建除了本身起著構建退化生態系統初始植物群落的作用外,還能促進土壤結構與肥力以及土壤微生物與動物的恢復,從而促進整個生態系統結構與功能的恢復與重建;因此,研究排土場植被重建問題具有十分重要的現實意義。露天礦排土場土地復墾,建立人工植被,首先必須選擇適宜的植物品種。為此要做到覆蓋土、氣候等自然環境條件與植物生態學特性的統一,即“適地適植”的原則。(1)耐土壤貧瘩。排土場土壤主要是礦區開采中最初的剝離物,無結構。因排棄過程中反復碾壓使土壤堅硬緊實而干燥,養分極為貧乏,要求所選植物種具有耐貧瘩的生物學特性。 (2)抗旱性強。該地區氣候屬中溫帶半干旱氣候,總的氣候特點是舊照充足,有效積溫高,水熱同期,有利于植物生長;但是夏季降水多以暴雨形式出現,使水土流失加重,春季干旱少雨,多大風,這些又不利于種子植物的成活和生長。為此,在這大風干旱的地區植被恢復應選擇抗旱能力強的植物。 (3)植物根系的固土和護坡能力。植被固土、護坡是防治水土流失的有效辦法,根系土壤增強作用是植被穩定土壤的最有效機械途徑。根系能加強土壤的聚合力,在土壤本身強度不變的情況下,通過根系的機械束縛增強根際土層的總體強度,提高滑移抵抗力。植物相互纏繞的側面根系形成具有一定抗張強度的根網,將根際土壤固結為一個整體,同時垂直根系把淺層根際土層錨固到深處較穩定的土層上,更增加了土體的穩定性。因此,在黑岱溝露天礦區植被恢復中必須本著植被根系固土、護坡能力強的原則進行樹草種的選擇。 黑岱溝露天礦自1992年開始開展水土保持與生態重建工作,先后選用了90多種植物進行了人工栽培試驗,從栽植植物的水土保持和改良土壤的作用、植物的演替退化規律、植被根系的固土護坡能力、植被抗旱機制及其在礦區排土場復墾土地上的植物生長狀況等方面的分析,最終選出適宜礦區內生長的植被類型,見下圖。
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自1992年生態重建以來,就在排土場自然恢復植被種類和生長狀況調查的基礎上,開展了適宜植被類型的篩選和種植。通過多年植被重建與生態恢復試驗工程中取得的一些成果,且在土地復墾和生態恢復技術上積累的一定經驗,通過水土保持與生態重建實踐、對比試驗,篩選出了適合于礦區內部生長的部分植物。喬木有油松(Pious tabulaeformis)、樟子松(Pious sylvestras)、刺槐(Robauaa pseudoacacaa L)、新疆楊(Populus bolleaua Lauche)、柳樹(Salix matsu-daua Koidz)、梨樹(Pyrus bretschueideri Rehd)、側柏(Platycladus orieutalis)、杜松(Juuiperus rigida Sieh.et Zucc )、山植( Crataegus piuupat滬da Bunge)、櫻桃(Cerasua pseudocerasus G. Don)、云杉(Picea asperataMast)、山丁子(Malus baccata Borkh)等,灌木有沙棘扭appophae rhamuoides L. )、檸條(Caragaua micro-phylla (Pall. ) Lam)、丁香(Syrauga oblate Lindl)、女貞(Lagustrum)、紫花洋槐(Robauaa pseudoacacaa)、歐李(Cerasus humilis Sok)、錦雞兒(Caragaua siuicaRehd)、沙地柏(Sabiua vulgaris Antoine )、小葉鼠李(Rhamuus parv如Lia Bunge)等,豆科草種有紫花首蓓( Medicago sativa L )、沙打旺(Astragalus adsurgeusPall)、黃茂( Legumiuosae)、羊柴(hedy".sarummaxim )、草木揮(Melilotus suaveoleus Ledeb.)等;禾本科草種有披堿草(E行mus dahuricus Turcz )、羊草(Leymuschiueuse Tzvel)、冰草(Agropyrou cristatum Gaertner)、堿茅(Pucciuellia distaus Parl)、狗尾草(Setaria viridi-au Beauv)等。
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