论黑龙江省煤矿废弃地植被恢复与重建

2016-12-16杨国彬李峰孙莉

防护林科技 2016年9期

杨国彬，李峰，孙莉

(1.黑龙江省齐齐哈尔林业学校，黑龙江齐齐哈尔 161006；2.黑龙江省森林与环境科学研究院，黑龙江齐齐哈尔 161005；3.宾县万人欢林场，黑龙江哈尔滨 150424)

论黑龙江省煤矿废弃地植被恢复与重建

杨国彬1，李峰2，孙莉3

对煤矿废弃地采取生物措施及人工措施相结合的生态恢复技术，本着先易后难的原则，宜草则草、宜灌则灌、益林则林，建设多树种搭配、乔灌草混交的生态经济型水土保持林体系。建立不同类型的煤矸石山及采煤沉陷地治理模式，并提出各种模式区树种选择及造林技术等配套措施，逐步根治矿区污染，恢复矿区土地生产力，改善废弃矿山的自然及人文景观。

煤矸石山；采煤沉陷地；植被恢复与重建

在煤炭开采、洗选及加工过程中会排出大量固体废弃物——煤矸石，其排放率随煤的品种、产地的不同而变化，一般其排放量为原煤产量的10%～30%。煤矸石山不仅占压土地还污染环境，此外矿山开采还污染地表水和土壤，因此，煤矿区生态环境的修复就成为我国一项十分紧迫的任务[1]。

黑龙江省东部四个煤城，七台河、鸡西、鹤岗、双鸭山是我国重要的煤矿生产基地，煤炭总产量居全国第二位，自新中国成立以来已累计生产原煤近20亿t，为我国的能源供应、经济发展做出了重大贡献。黑龙江东部煤矿区资源禀赋条件差，矸石排放量高，综合利用率不到10%，仅鸡西矿区现存矸石山就达112座，占地768.3 hm2，基本处于未治理状态；鹤岗矿区仅岭北矿的排矸场占地面积就达500 hm2。矸石废弃地的存在，不仅破坏和占压了大量的土地资源，加剧了人地矛盾，同时对当地的生态环境造成严重破坏、对人民生产生活造成了极大影响。

黑龙江省煤矿废弃地植被恢复与重建工作进展缓慢，对矸石废弃地基质的理化特性缺少研究，造林盲目性较大。现有造林地植被树种单一、群落稳定性较差，综合恢复效益不高。黑龙江省林业厅接收安置龙煤集团15个林场，6 500人，成立鸡西绿海林业有限公司。这些林场中煤矿废弃地也亟待开发，改良煤矸石质地，选择适宜的树种草种，绿化煤矸石山，治理废弃地沟壑，逐步使煤矸石山变成绿水青山、金山银山。因此，开展黑龙江省煤矿废弃地植被恢复与重建技术研究，对于恢复矿区土地生产力和生态系统，保持区域社会经济可持续发展具有重要的现实意义和长远意义。

1　研究路线、方法

按照恢复生态学、景观生态学及生态工程理论，煤矿废弃地生态修复的技术路线大致是：以采煤废弃地生态本底调查为基础，通过实验研究确定关键工程技术，进而引入生物学方法，在人为促进条件下实现系统结构及功能的快速恢复。该项研究是结合黑龙江省林业厅接收安置龙煤集团15个林场新的情况下进行的，是对废弃矿山废弃地生态环境恢复方面的一次有意义的探索。研究的创新点在于：按照“生态系统演替理论”，对煤矿废弃地采取生物措施及人工措施相结合的生态恢复技术，本着先易后难的原则，宜草则草、宜灌则灌、益林则林，建设多树种搭配、乔灌草混交的生态经济型水土保持林体系。逐步根治矿区污染，恢复矿区土地生产力，改善废弃矿山的自然及人文景观。

2　煤矸石山植被调查及立地条件类型划分与重建技术

在七台河及鸡西市，选择不同形成年限及不同形式的煤矸石山，进行土壤基质和现有植被调查，根据情况，一般可以划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类矸石山。

2.1Ⅰ、Ⅱ类矸石山植被恢复与重建技术

在这4类立地类型中，Ⅰ类、Ⅱ类矸石山土壤结构差、养分贫乏，需要进行结构调整，同时要补充营养成分，恢复与重建的工程量较大。

2.2Ⅲ、Ⅳ类矸石山植被恢复与重建技术

2.2.1雨季播种豆科植物，固土增肥Ⅳ类煤矸石山，经数十年的风化，土壤结构基本稳定，其大部分表层形成了一定深度的土壤基质，已有部分植被覆盖，在雨季播种胡枝子及紫花苜蓿等，固定土壤，增加肥力，促进植被自然恢复。

2.2.2在Ⅲ类矸石山上扒环山水平带，穴状整地，集水造林在Ⅲ类矸石山上扒环山水平带、定点挖穴填肥土，施入保水剂，进行集水造林。挖穴栽植乔木树种樟子松容器苗及家榆，水平带栽植灌木树种沙棘、胡枝子、紫穗槐等。

2.3采煤沉陷地的植被重建技术

采煤沉陷地的修复技术主要包括土地平整、疏排、挖深垫浅、充填等修复技术。

2.3.1在采煤沉陷地中上部，进行穴状整地，填肥土，营建乔灌混交水土保持林。栽植乔木树种包括樟子松、小黑杨、家榆等，灌木树种沙棘、胡枝子、紫穗槐、丁香等。

2.3.2在采煤沉陷地下部，进行挖深垫浅、充填客土后，营建固沟护坡林。乔木树种栽植垂爆109柳、灌木树种栽植沙柳、沙棘、紫穗槐等。

2.4煤矿废弃地土壤改良

对于煤矸石山及采煤沉陷地，在进行了土壤现状评价之后，确定了土壤的理化性质，需要根据评价结果针对矿业废弃地的具体情况进行土壤改良。

2.4.1化学改良

(1)施加钙化合物缓解重金属毒性

许多重金属离子的毒性就是由于钙的存在而趋于缓和。已经有实验证明，钙离子存在显著降低植物对重金属的吸收，因此，可以在废弃地中施加硫酸钙或碳酸钙。

(2)施用石灰等物质调节土壤pH值

煤矿废弃地一般存在不同程度的酸化问题，可以施用硅酸钙、碳酸钙、熟石灰等市售农用石灰性物质以中和土壤的酸性；对于碱性废弃地，我们宜采用硫酸以及硫酸氢盐等物质来改善废弃地的环境。

2.4.2表土转换植栽乔木树种时，植树穴需要客土来进行铺垫，但取土后不影响将来土地的使用。

2.4.3植物修复植物修复是利用植物的独特功能，可和根际微生物协同作用，从而可以发挥比生物修复更大的效能。植物修复的成本较低，是物理化学修复系统的替代方法。对矸石山及采煤沉陷地营造的乔木及灌木树种，采集树木叶片及林下土壤的样品，进行重金属含量测定分析。

3　主要技术经济指标

3.1在鸡西绿海林业有限公司的Ⅲ类矸石山生态修复区，扒环山水平带，集水造林10 hm2，采用集水造林技术、樟子松容器苗，乔木树种樟子松容器苗及家榆，灌木树种沙棘、胡枝子、紫穗槐等。

3.2在七台河铁山林场采煤沉陷地生态修复区，通过平整、疏排、挖深垫浅、充填等修复技术整地20 hm2。营建乔灌混交水土保持林10 hm2，栽植乔木树种包括樟子松、小黑杨、家榆等，灌木树种沙棘、胡枝子、紫穗槐、丁香等；营建固沟护坡林10 hm2，乔木树种栽植垂爆109柳、灌木树种栽植沙柳、沙棘、紫穗槐等。

3.3在鸡西绿海林业有限公司的Ⅳ类煤矸石山，雨季播种胡枝子及紫花苜蓿10 hm2，沿等高线开沟播种。

3.4调查分析生态修复区土壤有机质及N、P、K的含量；对土壤中重金属和植被叶片重金属元素含量，采用原子分光光度计测定Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Zn等重金属元素含量。