煤矸石山生态治理常用绿化植物——以王庄三座矸石山为例

解璐毓

［神农智华生物科技（山西）有限公司，山西 长治 046204］

1 煤矸石山简介

煤矸石是固体废料，矸石排放量占煤炭总产量的10%～20%，其不断堆积，就形成煤矸石山。裸露的煤矸石排放有毒有害气体，污染大气环境；降雨后矸石中的有害物质和雨水形成酸，淋滤出一定量镉、铅、砷等有毒有害物质，造成水体和土壤污染；矸石山还会出现崩塌和形成泥石流；以及产生爆炸，当矸石山内部热量散不出来而压力很高时会产生爆炸。山西作为中国的煤炭大省，治理煤矸石山，已成为矿区环境治理修复的关键问题，潞安集团是山西大型煤炭企业，大力投入对煤矸石山进行复垦绿化，提升了矿区景观观赏价值，创造了良好的矿区生态环境。

2 自然演替与人工复垦

2.1 自然演替与人工复垦

煤矸石山废弃地由于立地条件严酷，植被的自然恢复是非常缓慢的，林鹰[1]发表于1991 年的论文有相关研究。而人工复垦快，短时间能形成良好的植被覆盖。一般来说，矸石山土地复垦在几个月内就有很大变化。

国外对土地复垦的研究较早，在20 世纪20 年代就开始了，并发布了相关的法律法规。我国在2009 年5 月施行了《矿山地质环境保护规定》，2011 年3 月发布并实施《土地复垦条例》。

刘杨波和李素清[2]研究潞安矿区两座不同恢复年限（3a 和8a）的煤矸石山复垦地，结果表明，恢复年限较短（3a）的矸石山复垦地土壤贫瘠，恢复年限较长（8a）的矸石山复垦地土壤水分、养分条件得到了明显改善，随着恢复年限的增长，紫花苜蓿、高羊茅等人工栽植的草本植物逐渐退化，不同植被下草本植物群落向地带性植物群落方向演替。

2.2 人工复垦造林技术综述

樊金拴等[3]研究20 世纪80 年代中期实施绿化的兴隆庄矿矸石山，这座矸石山约复垦20 年。工程初期栽植侧柏、刺槐、火炬以及桃等植物，经过20 年的抚育管理，形成了以火炬树和紫穗槐为优势种的稳定的人工群落。

王子佼[5]对云冈矿矸石山绿化技术进行研究，试验设计火炬树、紫穗槐、卫矛分别为单纯林；油松—卫矛—紫穗槐作为一组，荆条—紫穗槐—柠条作为一组分别为带状混交林；荆条—柠条一组作为行间混交林；丁香—卫矛—紫穗槐，卫矛—油松分别为块状混交林。试验表明，在矸石山适宜栽种的树种有火炬树、紫穗槐、丁香、荆条、柠条、卫矛等植物。

苏铁成[6]对辽宁省抚顺市矸石山营造用材林进行研究，试验选择豆科的刺槐，榆科的家榆，杨柳科的小钻杨，松科松属的樟子松，桦木科的白桦，松科落叶松属的日本落叶松和长白落叶松等7 个树种进行造林试验，数据表明，两种落叶松不适宜在当地矸石山环境下营造用材林；通过研究混交林和纯林单位面积蓄积量，得出结论：对停止排矸10 年以上的矸石山进行植被恢复，刺槐、小钻杨、家榆可作为首选树种。

3 本研究区概况

本研究选取长治市王庄的三座矸石山，都位于长治王庄煤矿附近，2021 年隶属于长治市潞州区，紧邻长钢集团。一座为西矸石山，离王庄矿西约1000m，紧邻马路，离王庄通往常村口的道路路北，占地面积7.6 万m2，竣工在2010 年，复垦11 年，无自燃现象；一座为北矸石山，离王庄矿北面约1500m，东边紧邻矿区煤场，占地面积3.98 万m2，竣工在2015 年，复垦6 年，无自燃现象；一座为深沟壑矸石山，在矿区北面，离矿区较远，约2.3km，占地面积18.9 万m2，竣工在2019 年，复垦3 年，无自燃现象。

4 煤矸石山的立地条件和植物筛选原则

4.1 煤矸石山的立地条件

煤矸石山一般仅仅地表10cm 左右有物理分化，而且强酸高盐，直接种植植物很难成活，所以采取客土覆盖矸石，下层土壤压实，上层土壤不碾压，供种植植物。潞安王庄煤矿这三座矸石山土层都是工程施工客土，土壤条件不一，常常为生土，未经耕种熟化，缺少营养物质，有机含量低，土壤肥力低，理化性状不良，营养成分少，常常出现大的板结块，透气也差。矸石山多为远离矿区和居住环境，附近没有水源或离水源很远，煤矸石山的立地条件为干旱、缺水、贫瘠。

4.2 植物种类选择原则

矸石山生态修复的植被选择很重要。相比普通的荒坡治理，矸石山情况更复杂，不光要考虑固土、美观效果，还要考虑矸石山特殊的立地环境，要选择合适的乔、灌、草植被，建立稳定的矸石山植物群落，从而重建矸石山生态环境。总的来说，要遵循以下原则。

（1）选择抗旱、耐瘠薄、耐盐、抗污染以及病虫害少的树种。根据适地适树的原则，矸石山土地复垦要选择抗旱的植物；矸石山土壤营养差，要选择耐瘠薄植物；矸石山土壤重金属多，要选择一些相对耐盐和抗污染的植物品种。选择抗旱、耐瘠薄、耐盐、抗污染和病虫害少的植物品种，从经济方面考虑，养护简单，管护成本低。

（2）选择根系相对发达、栽植易成活的植物。一般来说，豆科植物可以考虑在矸石山种植。

（3）尽量选择乡土树种。优先选择乡土树种，乡土树种经过长期的栽培，已经适应了当地的气候、土壤等条件，而且可以显示地方特色，避免出现“千山一面”的情况。

（4）要注重景观效果，建立生态园林，体现多样性。要配植形式多样，植物景观丰富。做到常绿树与落叶树相结合，乔灌草相结合，观花植物和观叶植物相结合，还要考虑季相变化，建立多层次、多结构、多功能的植物群落。

（5）长得快的树种和长得慢的树种相互补。长得快的树种虽然寿命较短，但可以快速成林，考虑到长期的生态景观效果，要搭配长得慢的树种。

（6）考虑到客土层浅，如果矸石山仍发热，尽量选择浅根树种。对于仍存在发热的矸石山，应选用浅根性植物，不宜种植深根性乔木，因为根系向下生长就有可能接触到深层热源而造成的树木死亡。2016 年苏铁成[6]对辽宁省抚顺市矸石山用材林进行研究，在造林后10 年时，已出现部分树木因深层发热而死亡和倒伏的现象，造林后28 年时的试验地现场出现了更多树木根系受到深层高温灼伤而倒伏的情况。

4.3 潞安煤矿矸石山常用绿化植物

4.3.1 乔木

作为常绿树种，侧柏在很多矸石山都有栽培，易成活，管护简单，在复垦11 年的王庄西矸石山、复垦6 年的王庄北矸石山、复垦12 年的石圪节矸石山以及复垦13 年的余吾矸石山上，侧柏生长良好。

火炬树成林很快，由于萌蘖性强，植株旁常常生长出很多火炬小苗。火炬树的缺点是寿命短。火炬树是秋季观叶树种，种植在矸石山上，秋季火红的树叶和果穗，使整个山体出现“层林尽染”的效果。樊金拴、周心澄、王华[3]研究20 世纪80 年代中期实施绿化的兴隆庄矿矸石山，结果表明，矸石山形成了以火炬树和紫穗槐为优势种的稳定人工群落。王子佼[5]对云冈矿矸石山绿化技术进行研究，试验表明，在矸石山适宜栽种的树种有火炬树等植物。在西矸石山和北矸石山，火炬成林快，表现良好。

山桃是蔷薇科桃属乔木，山桃抗旱耐寒，耐盐碱，花期3—4月，花粉红色，在春天，山桃可以为矸石山营造满山粉色的美丽景观。

4.3.2 灌木

紫穗槐适应性极强，经常用来护坡、荒山绿化，是保持水土的优良植物材料。紫穗槐也能在水边生长，不易生病虫害，生长极其旺盛。樊金拴、周心澄、王华[3]、王子佼[5]等人研究表明，在矸石山适宜栽种的树种有紫穗槐等植物。紫穗槐可以使煤矸石山提早郁闭。

连翘花色金黄，成片种植在矸石山上，可以在春天形成满坡金黄的美丽景色。西矸石山平台及南坡、北矸石山的东坡、深沟壑矸石山平台都种植有连翘。

4.3.3 草本及花卉

紫花苜蓿是豆科植物，可以改良土壤。出苗快，播种后一个多星期就陆续出苗；抗寒性强，在北矸石山，11 月中旬苜蓿叶片还是绿色；春天返青早，早早就让矸石山披上绿的外衣。紫花苜蓿在很多矸石山都有栽培，适应性很强。

高羊茅长得快，耐修剪，应用很广，常常和早熟禾搭配建植草坪，常种植在小区、厂矿、街边绿地等地方。在矸石山上，高羊茅和苜蓿混播，可以迅速覆盖地面，防止水土流失，比单独种植苜蓿初期护坡效果好。

黑麦草耐踩踏，缺点是观感稍差，一丛一丛的。优点是在矸石山上能很好护坡。

波斯菊耐贫瘠，以草坪长得高，能为绿色的山坡增添美丽的颜色。可以自播，很适合作为护坡植物。

5 树木配植方式

矸石山的配植方式既有规则式也有自然式，两者相互结合。规则式配植有列植，西矸石山在南坡列植侧柏，从山下远远望去，横看斜看都成行列，很有气势，有整齐、规则的美感和韵律美。自然式配植灵活、自然，主要形式有：丛植和林植。在深沟壑矸石山两个大平台及马道旁小平台上，连翘为丛植。西矸石山顶部平台火炬树就是林植。

6 植物群丛

6.1 复垦11 年的西矸石山群丛

在南坡坡面，每间隔4m 左右，一行种植侧柏紫穗槐，一行种植侧柏山桃，隔行交替种植，高羊茅和紫花苜蓿种植在整个坡面，现在侧柏、紫穗槐、山桃已成密林，林下弱光空间高羊茅和紫花苜蓿退化。在南坡，还有少量人工种植的刺槐，以及少量自然生长的合欢和臭椿树。这就主要形成了侧柏—紫穗槐群丛，侧柏—山桃群丛，以及整个坡面的侧柏—山桃—紫穗槐群丛。

在一马道路边，由于乔灌木覆盖不到，光照较好，紫花苜蓿和高羊茅生长旺盛，马道边还有波叶大黄和波斯菊等植被，长势良好。这就形成了紫花苜蓿—高羊茅—波叶大黄—波斯菊群丛。

在坡顶平台及南坡，火炬占据大部分空间，连翘长成带状密林。

在坡顶平台及北坡，成火炬林，平台还有野草鬼针草、紫菀、车前草、牵牛花等野生植物。

整个矸石山植被盖度98%，保存率很高。

6.2 复垦6 年的北矸石山群丛

在西坡和南坡，在坡面每隔4m 挖一条宽为50～60cm 的种植带，火炬—紫穗槐和山桃—侧柏间行种植在种植带上，紫花苜蓿种植在整个坡面。在火炬、侧柏、紫穗槐、山桃覆盖不到的地方、种植带之间光照好的地方紫花苜蓿生长良好。由于火炬树萌蘖性强，在南坡，火炬小苗往坡面蔓延生长。这就形成了火炬—紫穗槐—紫花苜蓿的乔灌草群丛、山桃—侧柏—紫花苜蓿的乔草群丛以及紫花苜蓿群丛。

在东坡和北坡，坡面每隔4m 挖一条种植带，种植侧柏—连翘，紫花苜蓿种植在整个坡面。在东坡和北坡，主要形成侧柏—连翘—紫花苜蓿群丛。

在山顶平台，种植火炬、侧柏和紫花苜蓿，火炬树逐渐占据整个空间。主要形成火炬—侧柏—紫花苜蓿群丛。

在马道路边，还有波叶大黄，和紧邻的坡面成片的火炬形成火炬—波叶大黄丛群。

整个矸石山植被覆盖度98%，保存率很高。

6.3 复垦3 年的深沟壑矸石山群丛

在整个矸石山坡面及平台，混播紫花苜蓿、高羊茅、黑麦草和波斯菊。马道种植桧柏，平台种植柳树、桧柏、连翘、海棠等品种。主要形成紫花苜蓿—高羊茅—黑麦草—波斯菊群丛。

7 煤矸石山复垦生态功能

实践证明，在矸石山上进行绿化造林，可减轻矿区大气污染，改善附近小气候，降低表层温度，减少水分蒸发，净化水质。树木具有庞大的根系，树木根对水杂质和重金属等污染物具有一定的吸收、吸附作用。对环境有增湿作用。可防止水土流失，可有效地保护土壤免于被雨水冲刷。可减弱风速。由此可见，对矸石山治理改造可改善煤矿区生态环境。另外，有的矸石山修建有美丽的亭子，山上种植颇具观赏性的乔灌木，形成美丽的景观，为周边居民提供了休闲娱乐场所，提升了矿区人民的幸福感。

8 煤矸石山施工注意事项

相比平地施工，煤矸石山施工难度很大，主要有以下5 点。

8.1 安全问题

8.1.1 水车、驾驶员安全问题

一定要找专业洒水车，水车要性能良好，有正规牌照，严禁用改装水车或简易水车。驾驶员要有国家正规合格驾驶证，要遵守交通法规。驾驶员最好有多年驾驶水车经验，要有高度责任心，要有安全意识，自觉每天检查车辆并能及时发现安全问题。煤矸石山马道较窄并且坡面较陡而多次转弯，驾驶员驾驶水车顺着马道行驶到坡顶平台时多次急转弯，水车载重多，坡顶可以掉头的地方较窄，这些都需要驾驶员认真细心、驾驶技术过硬，并能积极配合其他管理人员及工人的工作。

8.1.2 预防工人中暑

没有复垦或刚复垦的矸石山缺少阴凉的地方，尤其是夏天在南坡施工，太阳光直晒，工人会大量出汗，所以要做好后勤保障，准备好干净饮用水，备好草帽或遮阳帽，并适当休息，预防工人中暑。如果工人出现不适，要及时就医。

8.1.3 坡面较陡，注意防滑

煤矸石山的山坡较陡，工人还要拿着整地工具或者拖着沉重的水管在坡面长时间施工，容易脚滑而摔倒或滑下山坡。为了避免发生意外，要提前准备好防滑劳保鞋。如果坡面有平整好的种植带，最好在种植带上行走，需要移动到上下相邻的种植带时，只需在坡面上下移动几米距离即可（种植带之间的距离），这样方便施工，也比较安全。

8.1.4 经常进行安全教育

项目负责人、技术负责人、安全员等人员及施工工人入场前，单位安全部门应对其进行安全教育。之后每周要进行安全教育，并落实岗位安全责任制。相关工作人员都要在工作时间佩戴安全帽，严禁违章操作施工机械。要经常看天气预报，特殊天气，比如雨水过多要避免施工，并做好雨季三防工作。

8.2 浇水

苗木种植后需要浇灌，籽播草坪后也需要大量浇水，需水量大而集中。而矸石山绿化面积一般较大，却没有水源或水源较远，需要水车拉水浇灌。平地浇水时水分往下渗，而坡面浇水容易顺坡向下流淌，水分可能只是地表湿润，而没有真正到达植物根部，这就需要多次浇灌，直到浇透为止。春夏，南坡和西坡由于日晒需水量更多。除了离马道最近的树木，其他的树木浇灌都需要工人拖着水管上下来回移动，难度较大。

8.3 种植比平地难

首先打点放线比平地难，由于煤矸石山稍微有点曲面，上下左右之间视线有阻碍。而且在坡面，撒上滑石粉后容易被雨水浇湿流走。

其次种植穴挖掘较难，矸石山的土壤由于是客土，虽然上部分土壤没被刻意碾压过，但在客土过程中难免被机器压过，土壤较硬不透气，土硬就不好挖种植穴。

8.4 清理垃圾

施工完要及时清理垃圾，当日的垃圾当日及时清理掉，保持施工现场整洁。

8.5 做好养护工作

在养护期内，一般为一年，要做好浇灌、修剪、更换死树、冬季防护等工作。

9 结语

煤矸石山对生态和景观有很大的破坏作用，通过土地复垦，营造植物景观，可以改变原废弃地面貌的同时改善生态环境、提高景观观赏价值。本文通过对山西潞安王庄煤矿三座复垦年限分别为11 年的西矸石山、6 年的北矸石山、3 年的深沟壑矸石山的介绍，探讨了矸石山植物种类选择原则、常用的绿化植物，三座煤矸石山的群丛组成、树木配植方式、煤矸石山施工注意事项等内容。相比平地施工，煤矸石山施工难度很大，本文分析了矸石山施工的安全问题、浇水难度、种植难度等方面，希望能对相关人员提供参考。