湖南省采石场废弃地林草生态修复技术研究

刘 斌

(湖南中核建设工程有限公司，长沙 410119)

自十八大以来，党中央国务院加快推进生态文明建设，提出实施生态修复重大工程，分区分类开展受损生态空间的修复。2016年9月25日，财政部原国土资源部原环境保护部联合印发《关于推进山水林田湖生态保护修复工作的通知》，要求以“山水林田湖是一个生命共同体”的重要理念指导开展工作，部署实施山水林田湖草生态保护修复试点工程，为地方开展生态保护修复提供技术指导[1]。自2016年以来，国家组织实施了三批次25个山水林田湖草生态保护修复重大工程。根据自然资源部办公厅《关于开展长江经济带废弃露天矿山生态修复工作的通知》(自然资办发﹝2019﹞33号)的有关要求，结合湖南省实际情况，湖南省自然资源厅组织编制了《长江经济带(湖南段)废弃露天矿山生态修复实施方案(2019—2021年)》，拟通过实施湖南省境内长江干流及主要支流湘江两岸各10 km范围内废弃露天矿山生态修复，筑牢长江经济带和祖国中部生态屏障。

1 区域概括

湖南省地处中国南部、长江中游地区，108°47′—114°15′E，24°38′—30°08′N，总面积21.18万km2，占全国国土面积的2.2%，全省辖13个市1个自治州、122个县(市、区)。湘江流域占湖南省国土面积的40.3%，流域内大多数非金属矿均以露天开采为主，占到非金属矿山总量的90%以上，其中，建筑石料用灰岩占16.6%、建筑用花岗岩占4.1%。

2 采石场废弃地的分类与特点

采石场废弃地比较常见的存在形式主要有采石场石壁和采石场迹地两部分，其中采石场石壁以高陡岩质边坡为主；采石场迹地以石料开采挖损后形成的土质、岩质及岩土混合质边坡为主。目前，普遍存在的采石场废弃地，多存在有土地资源占用破损、地形地貌景观破坏、水土流失和矿山地质灾害等问题，生态修复任务艰巨。

3 采石场废弃地生态修复技术体系

以生态保护修复体系建设为基础，对湖南采石场废弃地各区域类型施行分类施策，因地制宜，优先自然恢复，辅以人工恢复[2]，坚持生物多样性和环境保护相结合。

针对采石场废弃地分类、特点等，综合运用工程防护、植被恢复技术等，坚持利用、治理、开发相结合的原则，对采石场废弃地进行整体保护、系统修复与统综合治理[2]。

通过梳理以前的研究成果，结合笔者多年的实践与探索，归纳总结湖南省五大矿区山水林田湖草生态保护修复重大工程的经验，提出了采石场废弃地人工生态修复技术体系。详见表1。

表1 采石场废弃地人工生态修复技术体系分部分类分项常用技术截、排水截水措施预制或现浇截水沟、生态截水沟排水措施预制或现浇排水沟、生态排水沟、排水管(孔)集排水技术集蓄水集水措施人工集水面、天然集水面蓄水措施蓄水池表面固土平面网金属网、土工格栅立体网三维网固土技术水平拦挡隔挡生态棒阶台水平阶(台)、水平沟(槽)植被恢复技术人工修复法自然恢复法播种法植苗法人工撒播人工直播灌草生态垫植生带、环保椰纤维植被毯、植生袋喷播液压喷播、三维网喷播、客土喷播、基材喷播绿化栽植直铺草皮、直铺草毯、台阶栽植、“V”型种植槽植生带藤本植物攀附藤本植物栽植 植物诱导法 封禁恢复、封育恢复

4 主要生态修复技术与措施

针对采石场废弃地分类与特点，综合运用工程防护、植被恢复技术等，坚持利用、治理、保护相结合的原则，对采石场废弃地进行整体保护、系统修复与综合治理。采石场废弃地生态修复技术措施，详见表2。

主要生态修复技术特点及适用范围介绍如下：

1)客土喷播技术。坡度<60°的边坡宜采用此法。将改良过的客土、种子、土壤改良剂、肥料、纤维、有机质、水等材料混合搅拌均匀制成喷播浆材，并通过客土喷播机械将其喷附到边坡表面，造就有一定厚度的具有耐雨水、风侵蚀，牢固透气，与自然表土相类似或更优的多孔稳定土壤结构，使其植物种可以生根、发芽、生长，达到恢复植被、改善景观、保护环境为目的综合性边坡生态植被恢复技术。

2)基材喷播技术。坡度<73°的边坡宜采用此法。是以基材为主的基底介质材料，经坡面清理并在坡面铺设加固网加固后，将有机质、缓释肥、复合肥、粘合剂、保水剂等配置成复合有机基材，与耕植土、植被种子按比例混合均匀，生成高性能团粒土壤结构，采用专用喷播设备将其按照设计厚度均匀喷射到边坡坡面，重塑与恢复植物根系生长发育所需的土层结构，以达到恢复边坡植被生态的目的。

3)藤本植物复绿技术。坡度>73°的石壁宜采用此法。利用藤本植物具有吸附、缠绕的特性，通过藤蔓自身的吸盘、气生根攀附生长或沿坡面设置牵引结构设施牵引藤蔓生长，复绿坡面的方法[2]。

表2 采石场废弃地生态修复技术措施废弃地类型生态修复对象及条件工程措施技术措及与生物措施平台清理、平整、复土、排灌农林种植抚育维护管理喷灌、施肥、补苗、有害生物防治等边坡表层处治清除危岩、松散堆积体等边坡整治石壁边坡截、排水系统据坡面降雨量、集水面积、立地条件、坡面径流量综合确定截、排水类型、布置形式及断面尺寸等植被生态修复客土喷播、基材喷播、藤本植物复绿、强力护坡草毯、“V”型种植槽植生带抚育维护管理喷灌、施肥、补苗、有害生物防治等缓平地清理、平整、排灌、覆土改良农林种植削坡治理坡度大于1.0∶1.5的边坡,采取削坡开级,以形成台地或梯田营造防护林、水土保持林、经济林等护坡治理坡率法和人工加固护坡法截、排水系统根据边坡降雨量、汇水面积、地形条件、地表径流量等,确定截、排水类型、布置形式及断面尺寸等无水迹地边坡土壤改良与覆垦地表基质改良、坡面修整以植被为主体的生态修复自然恢复、环保椰纤维植被毯、生态袋植生、带状或沟状造林法和鱼鳞坑或穴状造林法(经果林、混交林、水土保持林和防风固沙林)、人工直播灌草植被诱导封禁恢复、封育恢复抚育维护管理覆盖、浇灌、施肥、补植、平茬及有害生物防治等

4)强力护坡草毯技术。坡度<60°边坡宜采用此法，且施工季节限制少、快速绿化形成草坪，并可形成包括有禾本科、豆科、藤本植物及灌木的植物群落。是基材喷播和植被草毯复合技术。

5)“V”型种植槽植生带技术。专门针对高、陡岩石边坡快速生态修复的新型绿化技术。目前主要对坡度≥60度的中风化和微风化石质边坡，是较快修复生态、保持水土和绿化美化环境的最有效、最持久的生态防护措施之一。“V”型种植槽是预制板式或现浇板式的，以解决垂直且较完整的坡面难以留住基质的问题，能给植物提供良好的立地条件。该技术不能稳定较深层的边坡结构，同时也因种植槽是依赖边坡岩石自身的承载力承载，因此，风化程度高、岩石松碎的边坡不适于该技术。

6)环保椰纤维植被毯护坡技术。采用纯天然椰子纤维通过冲压针刺加工做成供植物生长的基带，呈长方体网孔状结构，椰纤维植被毯厚度为8～10 mm，纤维粗细适中、长度范围合理。可根据需要加以肥料、营养剂、保水剂和各类草种等，为植物生长提供良好的生长条件，同时达到护坡绿化的效果。

7)生态袋植生技术。客土适用于1∶3～1∶0.75的采石场废弃地坡面。是采用内附种子层的土工材料袋，通过在袋内装入植物生长的土壤材料，在坡面或坡脚以不同方式堆码，起到拦挡防护、防止土壤侵蚀，同时恢复植被的一项生物防护技术。

8)带状或沟状造林法。适用于缓坡坡面的人工迹地边坡造林植树(草)。

9)鱼鳞坑或穴状造林法。适用于岩质陡坡、水蚀、风蚀严重坡面的人工迹地边坡造林植树(草)。

10)人工直播灌草。适用坡度<30°，且质地疏松的缓坡宜采用此法。将适生的灌木和草本种子、复合肥、细砂等按一定比例进行拌匀，并应根据测试的土壤肥力状况，配以灌草种子萌发和幼苗生长所需营养元素的生态肥，均匀撒到已翻耕平整的土壤表面，种子层上撒1 cm厚的壤土层，覆盖无纺布养护。

11)封禁恢复或封育恢复。采用植被诱导工程措施，以封禁或封育的方式，以促进植物群落自然演替的植被生态恢复的方法。

5 林草生态修复模式

为探索以林草植被为主体的生态保护与修复技术对采石场废弃地进行全方位系统的综合治理修复模式。把调整和优化生态系统结构作为手段，统筹各要素的关键点，提出了采石场废弃地林草生态修复模式，详见表3。

表3 采石场废弃地林草生态修复模式修复对象修复条件主要修复方向修复模式土质经果林优先恢复生态经济树种,农林(经)复合营建平台、平地岩质防护林、生态林灌木为主,灌草结合,灌木混交林岩土混合质防护林、生态林乔木为主,乔灌草混交土质(陡坡以上)防护林、生态林灌木为主,灌草结合,灌木混交土质(斜坡)防护林、经济林灌木为主,乔灌草结合,乔灌混交土质(缓坡)经果林优先恢复梯田,农(经)林复合营建岩质(陡坡以上)生态林草本为主,草藤结合,封育保护,自然演替边坡岩质(斜坡)水土保持林、生态林草本为主,草灌结合,封育保护,人工促进更新岩质(缓坡)生态林、防护林灌木为主,灌草乔结合,封育保护,灌木混交岩土混合质(陡坡以上)生态林、防护林草本为主,草灌结合,封育保护,灌木混交岩土混合质(斜坡)防护林、生态林灌木为主,乔灌草结合,灌木、乔灌混交岩土混合质(缓坡)防护林、经果林优先保护生态,适度恢复梯田,农林复合营建

6 生态修复的植物选择

湖南省采石场废弃地植物选择原则应以具有良好水土保持功能的当地乡土物种为主，搭配适宜的经济林品种，形成以林草植被为主体的植物群落，并应符合下列规定：一是应根据当地的气候特点，选择处于同一气候带的乡土植物品种为主；二是所选植物应具有耐寒暑、耐贫瘠、防污染、抗病虫害、对生长条件不严，以及适宜自然生长的特点；三是应优先选择根系适宜的木本植物，且以灌木为主，乔灌藤草结合；四是应以常绿植物为主，配套落叶量较大或固氮能力较好的植物物种，便于形成功能稳定的植被生态系统。经过资料查验，实地调查，得到湖南省优选树种，详见表4。

表4 湖南优选植物物种植物类别主要树种乔木大叶女贞、臭椿、刺槐、马尾松、盐肤木、无患子、香柚、香橼、柑橘、枇杷、杨梅、梨树、桃树、香樟、山杜英、石楠、法国冬青、乌桕、栾树、构树、喜树、木荷、重阳木、梓树、柞木、苦槠、青冈栎、梓树、香椿、檫木、马褂木、醉香含笑、深山含笑、栎树、山桐、桑树、矿山蜜桔、板栗等灌木黄花槐、多花木兰、胡枝子、双荚决明、沙棘、胡颓子、紫穗槐、马棘、车桑子、银合欢、小叶女贞、山胡椒、金樱子、马甲子、石榴、夹竹桃、木槿、红叶石楠、杜鹃、黄杨、火棘、蚊母树、枸骨等草本狗牙根、百喜草、高羊茅、黑麦草、假俭草、丝茅草、冬茅草、香根草、佛甲草、紫花苜蓿 、象草、皇竹草等藤本爬山虎、凌霄、金银花、油麻藤、何首乌、南蛇藤、络石、薜荔、常春藤、扶芳藤、地枇杷等

7 结语

坚持系统工程的思路，按照生态系统的整体性、系统性及其内在规律[3]，统筹考虑自然生态各要素，将采石场废弃地的生态修复与山水林田湖草综合治理统筹规划，治山与治水相结合，治沟与治坡相结合，生物措施和工程措施相结合。生态修复技术多种多样，但生态修复往往存在一些基础性的共性技术，是生态修复的关键。水是生命之源、土是生命之基、植物是生命之根，因此，水、土、植物是生态修复的三大要素，围绕这3大要素的修复技术就是共性技术——地貌重塑、土壤重构和植被恢复。本文基于生态修复共性技术的基础理论研究，探究湖南省采石场废弃地林草生态修复技术体系，提出林草生态修复技术模式，对工程实践具有很好的参考价值，但构建采石场废弃地的稳定的林草植被生态系统，还需要从加强技术集成创新体系的研究，以及林草植被管理的更新与利用等方面进行深入系统的研究和推广应用。