本發(fā)明涉及一種利用濕地松容器苗直接修復(fù)金屬?gòu)U礦渣堆場(chǎng)的方法，屬環(huán)境保護(hù)
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：我國(guó)是一個(gè)礦產(chǎn)資源大國(guó)，隨礦產(chǎn)資源的開發(fā)，礦區(qū)“三廢”排放量最大的固體廢物數(shù)量也隨之增加，不僅占用和破壞大量的土地資源，還帶來巨大的環(huán)境安全隱患。雖然目前開展了大量廢礦石資源回收再利用的研究，但受到經(jīng)濟(jì)條件、技術(shù)設(shè)備以及市場(chǎng)變化等方面的影響，我國(guó)廢礦渣特別是低品味廢礦石的利用率一直較低，所以大量的礦渣堆場(chǎng)依然急需進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。如何治理由采礦時(shí)剝離的表土、采集的廢石及低品位礦石堆積而成的廢礦渣堆石場(chǎng)成為礦區(qū)環(huán)境治理的難點(diǎn)。廢石堆場(chǎng)缺乏正常的可供植物生長(zhǎng)和生存所需的土壤結(jié)構(gòu)，礦石通氣透水性能良好，保水保肥能力差，土壤溫度變化劇烈，重金屬含量較高，土壤呈強(qiáng)酸性，pH最低可低至2-3左右，只有零星的草本植物定居，植被自然恢復(fù)狀態(tài)極差，周期太長(zhǎng)，無法達(dá)到生態(tài)恢復(fù)的要求。目前大量施用的覆土修復(fù)工程，工程量大，客土成本高，且植物存活率較低，特別是廢礦渣邊坡地，水土流失嚴(yán)重，修復(fù)效果較差。目前針對(duì)礦區(qū)廢礦渣堆積坡地修復(fù)主要利用直接掛網(wǎng)噴草技術(shù)、液壓噴播、客土噴附法、噴混植生技術(shù)、三維植被網(wǎng)技術(shù)等，但這些方法也都存在工程量大，成本高，缺乏喬灌草的合理搭配，噴播的植物種類受限制，長(zhǎng)期效果差，草本退化較快等問題。所以，發(fā)展一種經(jīng)濟(jì)、合理、有效的植物修復(fù)方式對(duì)礦區(qū)廢礦渣堆積地，特別是堆積坡地的修復(fù)非常重要。林木樹種因其根系發(fā)達(dá)、縱深寬大、生物量大、對(duì)重金屬耐性強(qiáng)等因素，成為植物修復(fù)的熱點(diǎn)。濕地松對(duì)氣溫和土壤適應(yīng)性強(qiáng)，抗旱、耐澇、抗貧瘠，耐酸，對(duì)各種立地有良好的適應(yīng)性和抗逆性，生長(zhǎng)迅速，是重要的造林樹種。所以利用改良基質(zhì)的濕地松容器苗對(duì)廢礦渣立地進(jìn)行生態(tài)修復(fù)不僅能改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，還具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是，針對(duì)金屬?gòu)U礦渣堆場(chǎng)植被環(huán)境日益惡化的狀況，為了改善金屬?gòu)U礦渣堆場(chǎng)的生態(tài)環(huán)境，本發(fā)明提出一種利用濕地松容器苗直接修復(fù)金屬?gòu)U礦渣堆場(chǎng)的方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案如下：一種利用濕地松容器苗直接修復(fù)金屬?gòu)U礦渣堆場(chǎng)的方法，包括以下步驟：(1)濕地松種子發(fā)芽：將濕地松種子置于60℃的溫開水浸種2-3天，中間更換溫水1-2次，用0.2％高猛酸鉀溶液對(duì)種子進(jìn)行消毒2h，然后用清水沖洗干凈；濕地松種子催芽后直接播于大號(hào)深孔育苗穴中，育苗基質(zhì)為泥炭、谷殼和蛭石，并拌以鈣鎂磷肥和多菌靈，充分混勻；每一穴中播種2-3粒，覆上一層薄薄的細(xì)沙，待發(fā)芽成苗后，每一穴定植1株幼苗，多余的幼苗移植于缺苗的育苗穴內(nèi)，定植后噴水定根；(2)苗木管理：控溫及防病。幼苗期要根據(jù)具體天氣狀況用遮陽網(wǎng)控溫、透氣，根據(jù)土壤干濕澆水，在芽苗萌芽和移植前期，水分管理要做到適量、多次，每天噴霧1-2次，在早上或傍晚噴霧1min，使?fàn)I養(yǎng)土保持濕潤(rùn)狀態(tài)，促進(jìn)側(cè)根生長(zhǎng)；根據(jù)濕地松幼苗的長(zhǎng)勢(shì)適當(dāng)用3％的濃度的N:P:K＝20:20:20的全營(yíng)養(yǎng)水溶性葉面肥進(jìn)行追肥；(3)移植到可降解無紡布容器袋：在選擇容器袋培養(yǎng)基質(zhì)時(shí)，盡可能采用礦區(qū)附近可利用資源，通過不同基質(zhì)配比，尋找濕地松在廢礦渣生長(zhǎng)最佳的容器基質(zhì)；將一定比例的泥炭土、木屑、谷殼、黃心土和火燒土攪拌均勻；為預(yù)防病蟲害，加入3％工業(yè)硫酸亞鐵25kg/m3，用塑料薄膜覆蓋2-3天后裝入容器袋中；南方濕潤(rùn)多雨，且濕地松具有較好的耐旱性，所以基質(zhì)中不加入保水劑；在濕地松幼苗根系團(tuán)形成，幼苗長(zhǎng)至12-15cm左右時(shí)，將苗木和培養(yǎng)基質(zhì)一起移植到可降解無紡布容器袋中。(4)容器苗管理：移植初期加大施肥量，用6％濃度的全營(yíng)養(yǎng)水溶性葉面肥每10d施肥一次，連續(xù)施肥3-4次，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)；在生長(zhǎng)后期，快要出圃前，停止施用氮肥，施用磷肥和鉀肥，讓苗木木質(zhì)化；(5)礦區(qū)廢礦渣堆積坡地整地：廢礦堆積地坡地較陡，部分穩(wěn)定性較差的坡面應(yīng)進(jìn)行工程改良，將土壤條件較差的渣石坡面改成坡度相對(duì)較緩較穩(wěn)定的斜坡面，在廢礦渣上挖坑，按照容器袋的規(guī)格(20cm×20cm)穴坑約30cm×30cm。(6)移植：濕地松容器苗的出圃標(biāo)準(zhǔn)為苗木根系團(tuán)充分形成，苗高超過20cm，此時(shí)即可出圃進(jìn)行造林；一般在2月、5月、9月移植；移植到整好的礦區(qū)廢礦渣堆積坡地上。將容器苗直接移植到廢石坑中，栽植時(shí)劃破容器袋底部，移植后用谷殼平整穴面，行株距為1.5米×1.5米；一年后，濕地松可以長(zhǎng)0.5-0.8m左右，如果條件可以，每年追加氮磷鉀肥1-2次，濕地松長(zhǎng)勢(shì)會(huì)更好。所述育苗基質(zhì)配比的體積比為：泥炭：谷殼：蛭石＝2:1:1；所述鈣鎂磷肥含量為6kg/m3；多菌靈含量為0.2kg/m3。所述施用磷肥和鉀肥的質(zhì)量比為：鉀肥：磷肥＝200g：100g，對(duì)水50kg。所述容器基質(zhì)的體積比為：泥炭土:木屑:谷殼:黃心土:火燒土＝1:1:1:1:1。本發(fā)明的有益效果是，濕地松對(duì)金屬?gòu)U渣土壤表現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性，生長(zhǎng)迅速，根系深入廢礦石中，2年后的成活率達(dá)到80％以上。本發(fā)明采用改良式濕地松容器苗直接修復(fù)金屬?gòu)U礦渣堆場(chǎng)的方法，為濕地松在廢礦渣立地條件下的生長(zhǎng)需求提供了解決途徑。本發(fā)明利用濕地松容器苗培育濕地松苗成活率高，將其移植到礦區(qū)廢礦渣堆積地上，利用容器基質(zhì)最大限度滿足濕地松苗期生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)需求，提高濕地松在礦渣中的成活率，也為后期進(jìn)行礦山廢棄地土壤基質(zhì)改良以及其他修復(fù)植物的定植生長(zhǎng)提供了立地基礎(chǔ)。具體實(shí)施方式本發(fā)明實(shí)施針對(duì)礦區(qū)廢石渣重金屬含量較、保水保肥能力較差，營(yíng)養(yǎng)元素缺乏的特點(diǎn)，選擇耐貧瘠、耐重金屬、耐旱的抗逆植物，對(duì)廢礦渣堆積地進(jìn)行了平整、覆土、植物移植等，客土覆土15-20cm左右，移植的植物品種為濕地松、黃檀、銀合歡、女貞等，全部為1年生幼苗。2年后發(fā)現(xiàn)女貞不適應(yīng)金屬?gòu)U渣堆的立地，在生長(zhǎng)一段時(shí)間后，慢慢葉片凋落，莖干黑化，植株死亡。銀合歡和黃檀對(duì)廢礦渣酸性土壤具有一定適應(yīng)性，但生長(zhǎng)較慢，而且根系沿著廢礦渣和土壤的界面延伸，沒有伸入礦渣中。濕地松對(duì)金屬?gòu)U渣土壤表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性，生長(zhǎng)迅速，根系深入廢礦石中，2年后的成活率達(dá)到80％以上。4種樹種移植2年后的生長(zhǎng)情況如表1所示。所以，濕地松是礦區(qū)廢礦渣堆積地植物修復(fù)的先鋒樹種。濕地松可以對(duì)廢礦渣坡地進(jìn)行無覆土修復(fù)，但必須滿足濕地松在廢礦渣立地條件下的生長(zhǎng)需求。表14種樹種移植2年后的生長(zhǎng)情況樹種樹高/m地徑/cm抽梢長(zhǎng)/m根冠比成活率％濕地松2.27±0.386.67±1.230.58±0.280.31±0.0589.3黃檀0.87±0.322.56±0.560.29±0.150.17±0.0664.3銀合歡0.77±0.292.98±0.590.25±0.200.22±0.0759.5女貞0.43±0.421.81+0.41--0.10±0.055.2針對(duì)金屬礦渣無植物生長(zhǎng)土壤、營(yíng)養(yǎng)元素貧乏、重金屬含量高、酸性強(qiáng)等特點(diǎn)，在已有的濕地松輕質(zhì)容器苗基礎(chǔ)上進(jìn)行改良，先在育苗穴中進(jìn)行培苗后移植到容器袋中，通過基質(zhì)配比實(shí)驗(yàn)研發(fā)出較適合濕地松在礦渣中生長(zhǎng)的容器基質(zhì)，直接移植到礦區(qū)廢礦渣堆積地上，利用容器基質(zhì)最大限度滿足濕地松苗期生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)需求，提高濕地松在礦渣中的成活率，為后期進(jìn)行礦區(qū)廢棄地土壤基質(zhì)改良以及其他修復(fù)植物的定植提供了良好的立地基礎(chǔ)。容器苗基質(zhì)選擇中，要求有較高的有機(jī)物含量，且有機(jī)物質(zhì)腐熟程度不能過度，要輕腐熟度。而且，一般的容器苗基質(zhì)對(duì)基質(zhì)的物理性質(zhì)更看重，要求容器基質(zhì)具有良好的保水透氣性，但基于廢礦渣全部由大小不一的廢石組成，排水通氣良好要求，所以本實(shí)施例中的容器苗基質(zhì)對(duì)養(yǎng)分含量要求更高，而且要求容器基質(zhì)能提供濕地松根系生長(zhǎng)的土壤成分。本實(shí)施例一種利用濕地松容器苗直接修復(fù)金屬?gòu)U礦渣堆場(chǎng)的方法，包括以下步驟：(1)濕地松種子發(fā)芽：將濕地松種子置于60℃的溫開水浸種2-3天，中間更換溫水1-2次，用0.2％高猛酸鉀溶液對(duì)種子進(jìn)行消毒2h，然后用清水沖洗干凈。濕地松種子催芽后直接播于大號(hào)深孔育苗穴中，育苗基質(zhì)為泥炭：谷殼：蛭石(體積比)＝2:1:1，并拌以鈣鎂磷肥(6kg/m3)及多菌靈(0.2kg/m3)充分混勻。每一穴中播種2-3粒，覆上一層薄薄的細(xì)沙，待發(fā)芽成苗后，每一穴定植1株幼苗，多余的幼苗移植于缺苗的育苗穴內(nèi)，定植后噴水定根。(2)苗木管理：控溫及防病。幼苗在高溫曝曬下容易造成日灼，在連續(xù)陰雨天，芽苗極易發(fā)生猝倒病，因此在幼苗期要根據(jù)具體天氣狀況用遮陽網(wǎng)控溫、透氣，根據(jù)土壤干濕澆水，在芽苗萌芽和移植前期，水分管理要做到適量、多次，每天噴霧1-2次，在早上或傍晚噴霧1min，使?fàn)I養(yǎng)土保持濕潤(rùn)狀態(tài)，促進(jìn)側(cè)根生長(zhǎng)；在速生期要多量、少次，營(yíng)養(yǎng)土達(dá)到一定的干燥程度后再澆水。此外，因營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)中含有部分營(yíng)養(yǎng)成分，所以根據(jù)濕地松幼苗的長(zhǎng)勢(shì)適當(dāng)用3％濃度的N:P:K＝20:20:20的全營(yíng)養(yǎng)水溶性葉面肥進(jìn)行追肥。(3)移植到可降解無紡布容器袋：因廢礦渣惡劣的立地條件，無植物生長(zhǎng)需要的土壤結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)條件，所以容器袋的規(guī)格較傳統(tǒng)輕質(zhì)基質(zhì)規(guī)格大，為20cm×20cm。而且在選擇培養(yǎng)基質(zhì)時(shí)，盡可能采用礦區(qū)附近可利用資源，通過不同基質(zhì)配比，尋找濕地松在廢礦渣生長(zhǎng)最佳的容器基質(zhì)。所用的營(yíng)養(yǎng)土(黃心土和火燒土)經(jīng)過充分打碎后進(jìn)行過篩，除去大塊石礫、樹根等雜物。將一定比例的泥炭土、木屑、谷殼與黃心土、火燒土攪拌均勻，最好在攪拌時(shí)噴灑少量清水，以免細(xì)土被風(fēng)吹掉。為預(yù)防病蟲害，加入3％工業(yè)硫酸亞鐵25kg/m3，用塑料薄膜覆蓋了2-3天后裝入容器袋中。因南方濕潤(rùn)多雨，且濕地松具有較好的耐旱性，所以基質(zhì)中未加入保水劑。在濕地松幼苗根系團(tuán)形成，長(zhǎng)至12-15cm左右時(shí)，將苗木和培養(yǎng)基質(zhì)一起移植到可降解無紡布容器袋中。(4)容器苗管理：移植初期加大施肥量，用6％濃度的全營(yíng)養(yǎng)水溶性葉面肥每10d施肥一次，連續(xù)施肥3-4次。在生長(zhǎng)后期，快要出圃前，停止施用氮肥，施用磷肥和鉀肥，施肥量為鉀肥：磷肥＝200g：100g，對(duì)水50kg，讓苗木木質(zhì)化。(5)礦區(qū)廢礦渣堆積地整地：廢礦堆積地坡地地質(zhì)穩(wěn)定性較差，所以部分穩(wěn)定性較差的坡面進(jìn)行工程改良，將土壤條件較差的渣石坡面改成坡度相對(duì)較緩較穩(wěn)定的斜坡面，在廢礦渣上挖坑，將容器苗直接移植到廢石坑中，栽植時(shí)劃破容器袋底部，移植后平整穴面，行株距為1.5米×1.5米。一年后，濕地松可以長(zhǎng)0.5-0.8m左右，如果條件允許，每年追加氮磷鉀肥1-2次，濕地松長(zhǎng)勢(shì)會(huì)更好。(6)移植：濕地松容器苗的出圃標(biāo)準(zhǔn)為苗木根系團(tuán)充分形成，苗高超過20cm，此時(shí)即可出圃進(jìn)行造林。對(duì)于根團(tuán)未充分形成、長(zhǎng)勢(shì)較為衰弱的苗木均不可出苗。苗木在出圃時(shí)用苗框進(jìn)行裝運(yùn)，防擠壓折苗，做到隨栽隨運(yùn)苗。濕地松容器苗幾乎可做到周年造林，但一般宜在2月、5月、9月移植。苗木移植到可降解無紡布容器袋，基質(zhì)配比十分重要，本實(shí)施例對(duì)進(jìn)行基質(zhì)配比試驗(yàn)：礦區(qū)廢棄地堆積的廢礦渣由礦山開采、選礦及加工冶煉過程中產(chǎn)生的各種固體廢棄物組成，不僅缺乏植物生長(zhǎng)所需的土壤結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)元素，而且保水保肥能力較差，所以常規(guī)的輕型基質(zhì)濕地松容器苗可能不適應(yīng)礦渣立地條件。首先，考慮到南方多為酸性紅壤，濕地松是嗜酸植物，能夠分泌大量小分子有機(jī)酸，所以基質(zhì)土壤選用含沙量40％左右的半風(fēng)化的黃心土，不僅可適當(dāng)減少病蟲害的發(fā)生，而且孔隙度50％左右，具有一定保水保肥能力，與火燒土配合起來，可提高苗木地下部分有效營(yíng)養(yǎng)空間，使之充分吸收養(yǎng)分。其次，因?yàn)閺U礦渣缺乏植物生長(zhǎng)需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，雖然可以人工施肥，但提高基質(zhì)中的養(yǎng)分庫(kù)水平可有效提升濕地松容器苗在廢礦渣堆場(chǎng)的成活率，所以基質(zhì)配比中加入木屑、谷殼等農(nóng)林廢棄物，變廢為寶，可以給容器苗生長(zhǎng)提供豐富的有機(jī)質(zhì)。還有，泥炭是目前容器育苗使用最廣的基質(zhì)成分，不僅密度小，而且透氣、持水性好，含鹽量低，對(duì)幼苗根聚體的形成十分有益。所以通過基質(zhì)配比滿足濕地松在廢礦渣堆場(chǎng)的生長(zhǎng)需求對(duì)濕地松修復(fù)礦山廢棄地十分重要，基質(zhì)配比比例如表2所示。表2基質(zhì)配比比例(體積比)基質(zhì)黃心土火燒土泥炭谷殼木屑緩釋復(fù)合肥kg/m3A331115B222225C113325D223215表3不同基質(zhì)濕地松容器苗的生長(zhǎng)狀態(tài)基質(zhì)序號(hào)苗高/cm地徑/cm平均每株鮮重/g平均每株干鮮重/gA20.140.443.650.59B28.310.504.750.84C29.710.514.920.97D30.500.545.020.99表4不同基質(zhì)濕地松容器苗在礦區(qū)廢棄地的生長(zhǎng)狀態(tài)(移植2年后)基質(zhì)序號(hào)苗高/cm地徑/cm存活率/％A113.51.9765B140.72.6591C103.21.5674D135.62.8087由表3可以看出，濕地松在不同培養(yǎng)基質(zhì)中的生長(zhǎng)狀態(tài)表現(xiàn)出較顯著的生長(zhǎng)差異，黃心土和火燒土的土壤成分比例較高，濕地松容器苗生長(zhǎng)速度較慢；泥炭土比例較高，容器苗生長(zhǎng)較迅速。D基質(zhì)配比(黃心土：火木屑燒土：泥炭：：谷殼＝2：2:3:2:1)具有最大幼苗高、地徑生長(zhǎng)量，說明適當(dāng)提高泥炭比例有利于促進(jìn)濕地松生長(zhǎng)。B基質(zhì)中木屑比例較D大，濕地松容器幼苗生長(zhǎng)速率較D慢，可能是木屑泡水后較緊密，與黃心土和火燒土混合后通氣透水性稍差，影響苗木對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收。但表4中幼苗植株移植到德興銅礦廢礦渣的生長(zhǎng)結(jié)果與表3中容器苗的生長(zhǎng)結(jié)果不一致。表4表明，生長(zhǎng)基本一致的濕地松容器苗移植到廢礦石堆場(chǎng)后，黃心土和火燒土含量較高的土壤基質(zhì)(A配比)的濕地松成活率比黃心土和火燒土含量較低的基質(zhì)(C配比)高，生長(zhǎng)速率較快，說明在廢礦渣中濕地松的生長(zhǎng)需要一定的土壤成分作為基底。但B和D基質(zhì)配比方案在礦渣堆場(chǎng)還是表現(xiàn)出較好的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。綜合考慮容器苗培育和廢礦渣堆積地的適應(yīng)生長(zhǎng)的結(jié)果，采用B和D基質(zhì)配比方案的濕地松容器苗對(duì)礦區(qū)廢礦渣堆積地的修復(fù)效果較好。但由于泥炭資源的不可再生性，資源較緊缺，價(jià)格較高，而木屑和谷殼等農(nóng)林廢棄物資源較多，所以還是采用黃心田：火燒土：泥炭：木屑：谷殼＝1：1：1：1:1作為濕地松容器苗培養(yǎng)基質(zhì)，成本較低，苗木在礦區(qū)生長(zhǎng)較好，生態(tài)修復(fù)效益顯著，易于推廣應(yīng)用。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3