土地生物复垦技术

土地生物复垦技术内容摘要：

化学性质不断改进 ， 调整 p H值 ，使游离磷、钾和腐殖质的增加速度比传统方法 快 1 ～ 2倍。 在要复垦的土地上接种菌剂后，可以大 幅度提高植物生物学产量和加速培肥土壤。 与常用 的施入化肥或掺入土壤改性材料相比，其优点是经济、高效、持久、无污染。 (c)土壤 调节剂 —— TC技术： TC是由吸水聚 合物 、肥料、生长促进剂和载体物质组成 ，经实验 研究对改 良土壤、保水保肥、植物根系发育等具有 显著促进作用 12。 尾矿是选矿后排放的一类矿业固体废弃物，一般堆积在尾矿库 内或是地势低洼处。 形成尾矿废弃地。 往往对周围的空气、土壤、水体造成污染，并形成丑陋的景观。 因此尾矿库停用后 ，按照固体废弃物防治法，必须加以 治理 ，防止 其对周围环境造成污。 另外尾矿废弃物还大量占用土地，对尾矿的治理还会增加可利用的土地面积。 尾 矿治理有物理法、 化学 法和植被 法。 物理法就是利用物理措施对于尾矿的表面进行固定处理。 例如利用石块在尾矿的表面覆盖或是利用水泥将尾矿的表面封严封实。 化学法就是在尾矿的表面施用化学物质，固定表层尾矿。 植被法就是在尾矿上建立植被，利用植被固定表层尾矿。 物理法和化学法的优点是快速、但是所需投 入较大 ，而且并不能改变原有的丑陋景观，这两种方法在尾矿的实际治理过程中很少应用。 植被法具有投入较少，治理后不仅能够有效地 阻止尾矿对于周围环境的 污染，而且还能够美化景观 ,改变局部气候、水文等条件 还可产生一定的经济效益 ， 是一种较理想的治理方法。 治理的具体措施 山土地复垦方法类型划分研究 武 强 薛东 (中国矿业大学，北京校区 100083) 土地生物复垦技术 第 14 页 共 29页 尾矿是矿石经粉碎、研磨和浮选后，通过管道 、 泵站输送到尾矿库 内 ,当尾矿 库被堆 满、停用后，随着尾矿库内的废水被排走，尾矿库内的表层尾矿逐渐由潮湿到干燥。 由于尾矿本身颗粒细小、松散、易发生风扬现象，同时也易被水流冲走，发生水蚀现象，因此尾矿的表层移动性较强。 又 由于尾矿持水持肥 能力差、昼夜温差大等特点，对于植物的定居和生长不利。 尾矿的化学性质表现为 ,PH呈 中性至微碱性 ,极端贫疮 ,且含大量多种有害金属 ,对于植物有毒害作用。 但是不 同的尾矿的粒度、 粘结性、含水量和有 害成分等理化性质有差异 ,因此在进行具体 尾矿治理之前 应 该进行详细调查研 究 ,以 便确定具体的治理措施。 尽管尾矿这种特殊基质对于植物定居生长不利 ,由于植物种类繁多 ,各有 不同的适应 性 ,总有一些植物适应这种特殊的环境条件 .在尾矿上定居生长 ,多 为耐性植物。 这些植物不仅对有害金属具耐性 ,对于这些 自然状况 下在尾矿上定居 、 生长植物的调查研究，能够为尾矿废弃地的治理提供合适的物种，为人工尾矿上建立植被提供有益的指引。 施 措施 的选择要兼顾经济、 社会和环境三大效益，具体 包括以下 3个方面 ,尾矿基质改、良 措施 、 耐性物种选择和管理。 质改 良 该工作要建立在对尾矿基质理化性质分析的基础之上。 根据尾矿库的类型（ 山谷型、平地型 、 低洼地型）、表层尾矿的基本状况（ 干 旱 、 潮湿、积水）、尾矿库所处地 区的环境敏 感性程度，再结合社会 、 经济效益 ,决定采取的基质改良措施：不改良、简单改 良 或 深度改 良等。 良 对于面积较小、地处环境非敏感地区（ 如 远离城镇、居 民点及农田 ）、位于较 为封闭山 谷 内的积水的或表层尾矿常年保持潮湿的尾矿 库 内的尾矿或其部分 ,不必 进行尾矿基质改 良，任植物在其上 自 然定居和植物群落自然发 展。 根据调查，这类尾矿废弃地上 自然植物群 落发展速度较快，一般 310年即可形成相 对郁闭的植物群落。 甚至在这类尾矿库 内 ，尽管尾矿库仍在使用，亦可发育出良好的沼生或水生植物群落。 良 土地生物复垦技术 第 15 页 共 29页 对于 面积较大、 远离城镇 、 居 民点及农 田、位于相对封闭山谷等环境非敏感 区域 ， 但是表层较为干旱的尾矿库内的尾矿 ， 可以 对尾 矿基质进行简单改 良 ， 不必投入大量的 人力、物力和财力 ， 只对表 层的尾矿进行简单处理 ， 如在尾矿表面随机 或按一定距离放置一些 石块、建筑垃圾 、 土壤或枯枝落叶。 堆的体积可大小不一。 这种 简单改 良主要是通 对于自 然状况下尾矿上定居植物的野外调查获得的启示。 野外调查 发现 ， 对于表层较为干旱的尾矿来说 ， 植物繁殖体是大量存在的。 由于干旱尾矿的移动性强 、 风蚀、 水蚀引起 ， 往往使植物繁殖体得不到稳定的萌发环境 ， 或萌发后所形成的幼苗 或成体 ， 由于风蚀 、 水蚀而使根部暴露造成植物死亡。 这种简单改 良的作用是 在表层尾矿的局部区域为耐性植物的萌发、生长提供稳定的环境条件。 由于植物本身所具有的尽量利用空间发展 个体数量的特性 ， 加之植 物体本身也有改良尾矿理化性 的作用 ， 植物体会 以这些稳定点为基点 迅速 向四周扩散 ，最终达到占满 整 个尾矿库内的空间。 良 深度改 良包括 ：① 将整个库内的尾矿用土 壤 或石块或建筑垃圾覆盖起来。 覆盖 510cm即可。 如果想在覆盖后的尾矿上种植农作物或果树 ， 则覆盖层 应不小于 50cm。 然后再种植农作物和 果树 ,取得 良好的经济效益和社会 效益。 ② 将尾矿与土壤混合。 混合深度和比例与混合改良后的利用 目的有关。 如果仅想为植物生长提供较好基质条件 ， 则混合深度可以较浅 ， 土壤与尾矿的 比例可以较小 ，具体深度和比例可 以通过简单试验获得 ，并无具体标准。 如果要在混合改良后的尾矿上种植农作物或果树 ， 则混合比例和深度都要加 大。 尾矿的深度改 良 ， 一般适合于便于管理 、 离城镇或居 民点或农田较近、 环境敏感地区。 这种尾矿库一旦停用必须立即进行治理，防止对周围环境造成污 染。 物种的选择取决于尾矿治理的 目的及紧迫 性 ， 它还 与改良措施和管理方法的选择密切相 关。 对于地 处环境非敏感地区、 基质不改 良、 不采取管理 的潮湿或积水的尾矿库 或仅施加 简单改 良而不加以人工管理的干旱或较干旱的 尾矿库来说，会有许多耐性物种很快占领土地生物复垦技术 第 16 页 共 29页 这些尾矿。 调查发现已有将近 200种植物在不同 类型的尾矿 上自然定居生长。 这些植物多为适应性很强的广布种或地方性物种。 表 3 尾矿上自然定居植物种类 植物种 科属 植物品种 沼生和水生植物 览科 喜旱莲子草、空心莲子 草 、异型莎草、红鳞扁莎、茬 土 、水虱草等 香蒲科 水蜡烛、双穗雀稗、游草、棒 头草 、光 头稗 等 寥 科 水寥 等 中生或旱生草本植 物 菊 科 小飞蓬 、艾篙、野艾篙、苍耳、野 菊花 和 一年蓬 等 禾本科 狗牙根、白 茅 、牛 筋草 、五节芒、类 芦 、山 类芦 、野古草、马唐、结缕草等 黎科 黎、土荆芥等 豆科 鸡眼 草 、天 蓝首楷 等 蕨类 蕨、木蕨、娱 蛤草 等 木本或半灌木植物 旱 柳 、杨树、紫穗槐、 盐肤木、马棘等 尾矿植被法治理初探 孙庆业 蓝崇钮 廖文波 安徽师范大学地理系 ,安徽 芜湖 中山大学生命科学学院 如果对尾矿进行简单改良后，欲使植被较快形成 ， 则可以人工选择一些耐性物种进行播种 ， 如选择狗牙根、白茅、结缕草、羊茅属及黑麦草属等适应性强且扩散快的植物 ， 再辅助必要的人工管理措施。 对于进行深度改良的尾矿 8而又 想取得较 好、较快的环境美化效果或经济效益来说 ， 物种选择显得特别重要。 如选择一些适应于改良后的尾矿的花草、树木进行环境美化 ； 但对于具有一定经济效益的农作物、果树种类的选 择来说 ， 要特别注意它们的食用部分有害重金属的含量 ， 由于不同农作物或果树对不同金属的吸收 、 运输、转化的差异及不同种类金属在植物体内不同部分积累的差异 ， 在具体的物种选择过程中 ，应该选择那些食用部分有害金属含量符合食用标准的农作物或果树 ， 以免有害金属通过食物链对人体造成危害。 择 土地生物复垦技术 第 17 页 共 29页 管理措施主要包括施肥、灌溉 、 清除其他植物、防治病虫害、制止人或其他大型动物破坏等，往往 因治理的最终目的而不同 ,应酌情而定。 目前在一些尾矿上所进行的以试验为目的对于尾矿基质不加改良或仅进行简单改 良 ,而又 希望获得较好 的环境美化效果或经济效益 ，其水肥管理要求很高，且人力 、 物力和财力投入很大大面积推广有一定困难。 对于正处于植被建立时期的尾矿来说，一定要严格控制人和其他动物的干扰。 同时由于尾矿酸化会 引起植物的死亡 ，造成已有植被的退化 ,因此要严密监视尾矿的酸化，一旦发生酸化现象 ,必须采取措施（ 如用水泥、 泥土等封闭酸化理）处 防治酸化蔓延和扩散。 矿业是占用土地多、时间长并且破坏程度严重的行业。 为了在开发矿产资源的同时最大限度地减少对土地的占用，减少对水、大气的污染，有效方法之一就是通过土地复垦恢复 矿区土地的使用功能，保护现有耕地，恢复生态环境。 保护和改善矿区生态环境的主要任务是恢复植被和土地的生产能力。 由于土壤微生物是土壤的重要组成部分，它的种类、组成、数量及其演替是反映土壤性质和土壤熟化程度的重要标志，并与土壤中的物质转化、植被的生长和繁育密切相关。 矿区土壤复垦同样离不开微生物的参与，有益微生物可通过多方面的作用加速复垦进程，促进植物生长发育，提高农作物产量。 矿区土壤具有肥力低（尤其是有机质低）、土壤含水量低及土壤生物活性低的特性，在进行工程复垦重构的过程中又经过人为扰动，极严重地破坏了微生物生 存和繁衍的条件，微生物数量和种类受到很大影响，对植被的重建工作及其不利。 利用现代微生物工艺技术对废弃矿山进行复垦，是国外复垦新技术研究的热点，已初见成效。 开发这项技术，对于拓宽复垦技术的学科范畴、迅速重建矿区人工生态系统、执行我国经济与环境协调发展基本国策，是一项具有重大意义的科学工作。 微生物复垦技术是利用微生物的接种优势，对复垦区土壤进行综合治理与改良的一项生物技术措施。 借助向新建植的植物接种微生物，在改善植物营养条件、促进植物生长发育的同时，利用植物根际微生物的生命活动，使失去微生物活性的复垦区土壤重新建立和恢复土壤的基质改良，加速自然土壤向农业土壤的转化过程，使生土熟化，提高土壤肥力，从而缩短复垦周期。 在种植过豆科植物的土壤中，自然根瘤菌能不断地侵染新种植豆科作物的根系，形成新的根瘤，增强豆科作物的固氮能力。 在豆科植物所需的总氮量中，估计 只有 1/3取自土壤，其余 2/3都靠共生固氮菌固定空气中的氮土地生物复垦技术 第 18 页 共 29页 素。 然而在复垦地的土壤中，几乎不存在自然根瘤菌。 因此，初始种植各种豆科植物时，必须用人工接种的办法弥补土壤中自然根瘤菌的不足。 经过人工选育的优势菌株，其浸染力强，固氮活性高，用其制成菌剂作人工接种，对新复垦地初期种植的豆科植物来说，可以增加侵染，帮助豆科作物有效地利用大气中的氮素，迅速培肥复垦的贫瘠土壤，是一种经济有效的土壤培肥技术。 需要注意的是，在接种根瘤菌种植豆科植物时，需补充一定量的磷、钾和少量氮肥，以满足植物苗期生长的需要。 但在接菌种植时，氮 肥用量不宜过大，因为氮肥太多会对根瘤菌有抑制作用，可降低固氮效果。 微生物对植物利用土壤养分的作用。 养分缺乏是复垦土壤上植物不能正常生长的关键限制因素，而许多土壤微生物具有活化土壤潜在养分，增加土壤养分有效性的特性。 例如，向作物（禾本科）人工接种非自生固氮菌、磷细菌和钾细菌，能够迅速有效地提高土壤对非豆科植物供给氮、磷、钾养分的能力。 Gerretsen 首先发现接种根际微生物具有促进植物生长和磷吸收的效应。 大多数解磷微生物主要分布于植物的根际。 解磷微生物所释放的一些有机酸能与土壤中的 AlP、 CaP、和 FeP性的无机磷酸盐发生螯合作用，从而促进土壤中的无机态难溶性磷的释放。 菌根是植物根系和菌根形成的一种共生联合体。 据估计地球上大约有 90%的高等植物与菌根菌形成共生关系。 在这一共生关系中，植物为菌根菌提供碳水化合物，而菌根菌则通过其庞大的菌丝网络提高植物对土壤中矿质养分的吸收，尤其是移动性较差的养分如 P和 Zn等；在干旱和半干旱环境中，菌根能提高植物对水分和氮素的吸收。 菌根还可以通过增加土壤颗粒内的团聚作用而改善土壤结构。 一般认为，菌根菌是自然界多数植物生存最基本的组成部分，在。