国有孤山林场废旧矿坑生态修复对策分析

昌乐县林业发展中心 康忠生 唐 蕾 殷小沛 韩江奎 刘 旭

昌乐县国有孤山林场矿产资源开采遗留的废旧矿坑，对当地的生态环境造成巨大破坏，为改善区域地质环境和生态环境，需采取综合措施进行生态修复。通过对国有孤山林场废旧石坑现场调查和分析，提出危岩体排险、团粒喷播、种植土回填平整、植树造林、基础设施建设、后续养护管理等生态修复对策，对于促进当地废旧矿坑生态修复具有重要的理论和实践意义。

一、国有孤山林场废旧矿坑形成历史及现状

国有孤山林场位于山东省中部，昌乐县城东南，周边与6 处镇街区的38 个村庄相邻，林场经营总面积846.6 公顷。岩石属于石灰岩和玄武岩石质，其中石灰岩分布面积478.1 公顷，主要在孤山林区，占总面积的56%；玄武岩238.5 公顷，占有林地总面积的28%，矿产资源丰富。自20 世纪50年代孤山林场建场之前，根据国家建设需要，相关单位、部门以及周围乡镇村庄在孤山周边大规模开采石灰岩矿石，开采的矿石经过加工后用于铁路、公路修建、海港填海、水泥石材原料加工等，采石加工业一度成为当地支柱产业，不仅促进了当地经济发展，同时也有力支援了国家建设。采石场主要分布在孤山，大小石坑30 余处，总面积约134.6 公顷，石壁落差高10 ～80m 不等，在昌乐县城和胶济铁路均能看到裸露石壁。矿坑区经过多年开采，形成多处陡崖立面，岩石松动、凹凸不平，植物难以自然生长和修复，同时还存在安全隐患，严重影响了整体生态效能的发挥。为保护我县东部生态环境，2005年昌乐县政府颁布了封山禁采令，孤山周边的采石行为全部停止，并将废旧矿坑生态修复作为当前乃至以后重点开展的工作。

二、废旧矿坑生态修复对策

（一）废旧矿坑陡峭岩壁的生态修复

1.废旧矿坑危岩体排险

对废旧矿坑的生态修复，首先面临的问题是陡坡松动的岩石清理，特别是高陡坡面基岩裸露，土壤匮乏，无植被覆盖，是植被修复立面条件最为恶劣的类型，施工必须对高险陡坡进行清坡削坡处理，以排除危岩对施工及后续管理的安全隐患。对采石陡崖顶端和坡面上的危岩体，进行安全防护后，分层从上到下清理，机械达不到的界面可以采用吊绳人工清理。对于距离地表高度相对较小的危岩体，采用人工和铲运车清理的方法清除。

2.废旧矿坑岩壁团粒喷播技术

陡峭岩壁因遭到严重破坏的残损山体通常不具备植被赖以生存的土壤环境及养分条件，在陡峭的岩石坡面直接铺土，难以克服土层重力下滑和雨水冲刷导致的水土流失问题，如何进行垂直岩壁的绿化是当前废旧矿坑生态修复的难题，经过对青岛崂山区牟家社区矿坑和临沂市东港区王家庄废旧采石场治理区现场调查，认为采用团粒喷播技术进行岩壁遮挡是当前废旧矿坑岩壁绿化采取的主要措施之一，植被恢复绿化效果非常明显。团粒喷播技术，这种瞬间制造的“人工土壤”具有团粒结构，既能保湿、透水、透气，还能提高土壤养分有效性，为土壤基质中的微生物生长提供适宜环境。

（1）坡面清理及挂网固定

坡面整形清理是施工中的基础性工作，必须清理浮土、浮石，平整坡面，石壁坡度小于60°适宜，坡度如果大于60°基质和喷播的团粒植被混凝土不利于附着，容易脱落。挂网采用高镀锌铁丝网，固定用的锚杆长80 ～120cm，锚钉长15 ～30cm，呈梅花状布置。丝网绑铁丝固定，将草帘截成若干草把按间距40cm 横向绑到网内，客土时阻挡基质滑落，使挂网草把和基质紧密结合。

（2）团粒喷播植物种子选择

如何选择岩壁喷播植物种类，在团粒喷播技术中是非常重要的一项内容。根据植物的特性，首先，应选择当地乡土植物，乡土树种通常具有抗旱、抗病虫害和耐瘠薄性，再次，选择灌木和草本植物，灌木和草本植物低矮、丛生，在瘠薄土层根系吸附力强，更适合在陡峭贫瘠的坡面生长，灌草植被根系在土壤中相互连接、互补结合具有防风、固土、固坡作用。乔木主干高大分支饱满，根系发达，影响乔木植物在陡峭岩壁和喷播较薄的土层内稳固生长，这是岩壁团粒喷播技术中大多不选择或适量选择乔木种子的原因。

灌木树种可选择黄荆、紫穗槐、火炬，普遍具有耐干旱、瘠薄、孽生力强、病虫害少等特性，具有良好的固土和护坡作用。草本植物可选择波斯菊、草木樨、狗牙根、野牛草等，以上几种草本植物均具有根系发达，生长迅速，土壤、气候适应性强特点，固土护坡作用好，适合于矿坑岩壁修复。

（3）团粒植被混合土喷播

将营养土、植物纤维、缓释肥、黏合剂、团粒剂及植被种子充分混合搅拌，通过喷播设备将搅拌后的泥浆均匀喷播在丝网上，可根据各石壁情况和需求增减团粒植物混合土配比，喷播厚度要均匀，通常为5 ～6cm，植被生长条件差的坡面，厚度可选择在6 ～8cm 之间。

（4）养护管理

在岩壁上安装雾化喷淋系统，喷播后的植物幼苗每天随时喷水养护，雾化喷淋保持土壤湿润。在夏季可以早晚各一次雾化喷水，中午停止喷水。根据植物种子的出芽生长情况，适当增加或减少浇水次数，雨季视降水情况随时调节。

（二）废旧矿坑底面的生态修复

1.种植土回填与平整

废旧矿坑因底面全部为岩石，缺乏植树造林所需的土壤，在生态修复治理过程中必须解决废旧矿坑内植被赖以生长的土壤问题，而回填种植土就是最常见最有效的措施。首先将排险后堆积的碎石铺设废旧矿坑底部压实，就近堆积或工程开槽的种植土采用机械清运方式回填。种植土要符合植树造林工程规范中种植土质量要求，应为自然的土黄色至棕褐色，土壤疏松、酸碱适中，土质肥沃，不含对植物生长有害的物质。填土前，对坑底柴草、树枝等杂物清理干净。平整施工时采用“就势平整”的方法，坡面种植土铺设时应垂直于续坡方向呈波浪形略有起伏，这样能在降雨时减少径流，保存水分有利于植被成活，且种植苗木后有立体感，绿化效果较好。在陡崖底部回填的种植土可以续坡，靠近陡崖立面续坡，让边部岩壁相当于一个天然挡土墙。

2.废旧矿坑底面覆土后的生态修复技术

（1）栽植树种的选择

昌乐县国有孤山林场地处山东省中部低山丘陵区，属于温带季风性气候，四季分明，气候宜人，日照充分，适宜植被生长。选择矿坑修复树种，要根据适地适树的原则，应选择适合林场气候特点的乡土树种和适合废旧矿坑覆土后绿化需求的树种。为了更好达到生态修复绿化及植被遮挡效果，有必要采用矿坑立体植树造林，其中在矿坑内部主要坑面选择栽植侧柏、黑松为主的常绿树种，底部靠近垂直岩面选择栽植毛白杨、榆树、楸树等高大乔木进行岩壁遮挡，石壁边沿选择栽植爬山虎、凌霄等攀爬植物。苗木搭配上采取针叶与阔叶树种混交、常绿与彩色树种混交的原则，突出林木分布科学性与景观性。

（2）规划布局

在矿坑立面底部种植1 行爬山虎、凌霄，株间交错栽植，株距0.3m，岩石局部圆滑或陡峭处可架设竹竿，辅助藤蔓攀爬；在底部靠近垂直岩面栽植高大乔木，往外1m 处种植2 行榆树、毛白杨或楸树用于遮挡立面，株行距2m×4m；在其余覆土区域主要栽植侧柏、黑松、黄栌树种绿化，按照3 ∶1 ∶1 的比例块状混交栽植，株行距2m×2m。

（3）开挖植树穴

用测量尺测出单棵植树点，用灰点标明，以定点标记为中心，沿植树点向下垂直挖掘，植树穴标准为50 ～60cm（长）×50 ～60cm（宽）×50 ～60cm（深）。然后将坑底种植土挖松、铲平。开挖时树穴底部疏松土质，挖疏松的种植土至少要堆高20cm，在植树时有利于树根向下舒展。挖植树穴呈品字形分布。

（4）苗木的栽植

栽植时，根据乔灌木和针阔叶苗木种类，确定好栽植深度和栽植方向，放入穴内的土球，用草绳缠绕固定的不用解除，不可降解的塑料绳或其他包扎物一定解除。苗木栽植时采取“一提二埋三回填”原则，就是一人用手将树干扶直，放入坑中，另一人向坑内填土，在种植土填入20 ～30cm 厚时，用手将苗木轻轻向上提起，使根茎在穴内能充分舒展，然后继续回填土，扶树的一人用脚或工具将回填土踩实，以树苗为中心在穴边缘填土预留浇水的土堰。栽植的大苗要用竹竿固定，避免风刮造成苗木摇动影响其根系生长或者出现倒伏。

（5）苗木的浇水

苗木栽植后要及时浇水，可以在植树造林时边栽植边浇水。初次一定浇透，直至植树穴内水不能下渗时停止。浇水完全浇透渗入后再进行培土，以低于地平面为原则，能保墒存水防风。春季植树有条件的对部分树种采取地膜保护，沿树干周围铺上地膜，四周用土将地膜压实固定，能起到早春保墒保温作用；冬季之前浇冬水后覆土要达到30cm 厚度以上并压实，达到保湿防冻目的。

（6）抚育管理

植树施工完成后，为达到预定的植物群落形成、水土保持、生态恢复等目标必须定期进行抚育管理，内容包括苗木抗旱浇水、抚育修剪、除草灭荒、补种树苗、病虫害防治等。抚育管护期内，最重要的是保持树苗湿润，在干旱季节根据旱情适当增加浇水次数。每年除草灭荒1 ～2 次，所有苗木在栽后及时打药以达到预防病虫害的目的。秋季植树，在树干1.3m 以下的区域涂白防冻防病害。树苗枝叶要适当修剪，毛白杨、榆树距离地面2.6 ～3.0m处截干，常绿树修剪出好看的树形即可。

（三）废旧矿坑生态修复设施建设

1.蓄水池及输水管道建设

矿坑植树造林地点一般分布在山区，浇水条件不方便，在生态修复区设置永久蓄水池非常有必要。每处废旧矿坑修复区内修建1 ～2 处蓄水池，蓄水池容积及大小尺寸根据地形地势建设，C30 商砼浇灌，做防渗处理，日常用作植树管护用水储备。

2.设置安全围栏和警示牌

为提醒和保护过往行人，保证修复区的安全。在部分石坑周围安装安全护栏，并加设安全警示牌提醒过往行人注意安全。铁丝网高2m，材料为低碳钢丝。丝径3.5mm，塑后4.4 ～4.5mm。立柱为长宽为8cm 的水泥柱，高1.8m，其中埋入地下部分长0.5m。立柱基础按0.5m×0.5m×0.5m，灌注混凝土。安全警示牌设置在明显地段的坑口，安装应设在固定处，用钢钉、铁丝等将安全警示牌固定，以免随意拆掉。

三、展望

矿石开采导致的环境破坏是严重的，生态修复所花费的人力物力财力是巨大的，达到修复效果时间也是相对漫长的。本文所分析的生态修复方法措施，其中团粒喷播技术是近几年实施的新技术，各石坑条件不同、类型不同，采取对策不同，本次废旧矿坑生态修复措施总体上来说属于常规方法，按照本文分析的技术对策施工，当年见效果，利用三年时间管理养护，植被恢复效果显著，石壁立面植被覆盖率能达到90%以上，废旧矿坑内部森林覆盖率达到95%以上，基本达到生态修复预期效果。