礦區(qū)廢棄地植被恢復

1、礦區(qū)廢棄地的植被恢復1. 概論我國改革開放以來，城市和交通建設不斷發(fā)展，礦山開采，特別是以建筑石料為主的露天開采礦山，在南方極其普遍，在為經(jīng)濟和城市建設提供必需材料的同時，給環(huán)境帶來極大的破壞，使美麗的青山被爆破開挖得“千瘡百孔”。由于爆破和底部掏挖礦石，造成礦山邊坡陡峭、凹凸不平，裸露的邊坡以巖石坡面為主，使植物難以自然生長和修復，必須通過人工措施改造和營造出植物生長的必要條件，才能恢復坡面綠化，改善其生態(tài)環(huán)境。2. 我國礦山廢棄地2.1礦山廢棄地概念礦山廢棄地是指在采礦過程中所破壞的、未經(jīng)一定處理而無法使用的土地。它包括：(1)融剝離表土、開采的巖石碎塊和低品位礦石堆積而成的廢石堆積地；(

2、2)礦體采完后留下的采空區(qū)和塌陷區(qū)形成的采礦廢棄地；(3)開采出的礦石已經(jīng)選出精礦后產(chǎn)生的尾礦堆積形成的尾礦廢棄地；(4)采礦作業(yè)面、機械設施、礦山輔助建筑物和道路交通等先占用后廢棄的土地2.2我國礦山廢棄地概況由礦產(chǎn)業(yè)開發(fā)利用引起的環(huán)境破壞、毀壞或占有良田、環(huán)境污染、水土流失、廢棄礦與采礦塌陷區(qū), 已被視為危害環(huán)境之大戶, 成為世界性課題。據(jù)統(tǒng)計，中國現(xiàn)有國營礦區(qū)企業(yè)8000多，個體礦區(qū)達到23萬多。全國礦區(qū)累計被破壞的土地面積達288 萬hm2，并且每年大約以4 167 萬hm2的速度增長。2.3礦山廢棄地帶來的問題2.3.1 山體破壞由于采礦活動的采點多，布局不合理往往使得山體遭到嚴重的

3、破壞。采掘剝離對自然山體的肢解和蠶食相當嚴重，曾經(jīng)林木密布的山坡被夷為平地，只留下條條溝壑。整個山體千瘡百孔，滿目蒼夷，不再見綠色的植被，只剩下一些陡峭的光滑石壁，原本優(yōu)美的山體景觀被破壞殆盡了。2.3.2 水體污染在采礦過程中，經(jīng)常會產(chǎn)生物理或化學的污染物，有的直接就排入附近的水體中，這直接引起了污染。而露天堆放的礦物經(jīng)雨水淋溶，地表水沖刷以及人為的洗煤也會污染水系，形成濁流。這導致了原本清澈碧綠的水體變得污濁不堪，有時還會散發(fā)出惡臭，并且受污染的水體中含有有毒的礦物元素，間接影響了岸邊生長的植物，變成了一處荒蕪的景觀。2.3.3 植被退化采礦活動對地貌，植被，土壤造成的直接摧毀造成破壞最明

4、顯的就是植被的退化，區(qū)域的原生生境受到損傷，它使得山體表土剝離，原來生長在土層表面的植被無法正常生長，而且因為礦區(qū)固體廢物的堆放也急劇惡化了植物群落的生存條件，這就影響了周邊植物的演替，破壞了植物景觀的營造。占用和破壞大量的耕地資源我國現(xiàn)有國營礦山企業(yè)8000多個，個體礦出達到23萬多個。這些礦山企業(yè)在開采礦山過程中對土地的破壞是驚人的。全國累計破壞和占用的土地面積相當于整個江西省的耕地總面積280萬hm2。3. 廢棄礦山立地條件評價和現(xiàn)狀區(qū)劃3.1立地條件評價礦山廢棄后，礦區(qū)的景觀極差，水、氣、熱條件極為惡劣，土壤貧瘠，有機質(zhì)含量低，石礫含量高，保水保墑能力差，易受干旱危害，植物生存環(huán)境極差

5、。3.2廢棄礦區(qū)現(xiàn)狀區(qū)劃按其開采現(xiàn)狀和使用功能，可分為3 個區(qū): 開采區(qū)、加工儲運區(qū)、棄渣區(qū)。3.2.1開采區(qū)山體在采石后留下的邊坡，呈弧形，高差一般為10-30 m，坡度在15-900之間, 十分陡峭。位于山體上部的坡度級屬于險坡，坡度一般在30-900之間， 該區(qū)域，難以攀登；位于山體下部的區(qū)域，坡度級屬急緩坡，坡度一般在15-300之間，人工作業(yè)難度減低。3.2.2加工儲運區(qū)地勢平坦，坡度一般在50左右, 開采的石料均在此進行加工， 加工后沒有及時銷售運輸?shù)模?還要在此儲存。此區(qū)殘留大量的開采廢渣和加工所產(chǎn)生的廢料。3.2.3棄渣區(qū)大量的開采廢渣和加工所產(chǎn)生的廢料均堆棄于此，逐漸成為儲運

6、場地。4.礦山廢棄地的概念及植物選擇原則4.1礦山廢棄地植被恢復概念礦山廢棄地植被恢復是指以林木為主要材料，喬、灌、草和農(nóng)作物統(tǒng)一配置、培育的綠化實體，是有效發(fā)揮生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益的工程體系，是環(huán)境建設和生態(tài)建設的核心內(nèi)容。不僅能為社會提供木材和各種林副產(chǎn)品，同時對調(diào)整礦區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、振興覆蓋區(qū)經(jīng)濟、國土整治保安、減少自然災害、保護生物多樣性、美化環(huán)境、維持生態(tài)平衡、保證礦區(qū)建設具有重大意義。4.2.礦山廢棄地植被恢復的植物選擇原則應將前期的即時效果與長期效果相結(jié)合，常見綠化苗木種子與當?shù)刂苓叺泥l(xiāng)土植物相結(jié)合，促進植物群落的演替及長期的穩(wěn)定性；根據(jù)不同的綠化地段特點，種植、播種及噴播等

7、多種工藝措施靈活運用相結(jié)合；喬、灌、草、藤相結(jié)合，土層深栽喬木，淺種灌草，底種攀爬植物、上植下掛，創(chuàng)造豐富的植物群落結(jié)構(gòu)，同時符合植物的生長需要；落葉和常綠搭配相結(jié)合；深根系與淺根系植物相結(jié)合；局部與整體效果相結(jié)合；綠化與園林景觀相結(jié)合；全面綠化與局部裸露有機運用；并要注重植物的抗性和適應性。5.礦山廢棄地植被恢復的機理礦山的治理與復綠，主要是通過地質(zhì)災害防治，通過對深層和淺層的不穩(wěn)定邊坡治理，即對深層不穩(wěn)定邊坡，通常采用擋土墻、抗滑樁、長錨桿、錨索、錨索樁等工程措施工治理；對淺層不穩(wěn)定的邊坡采用漿砌片石護坡、干砌片石護坡、噴射混凝土、灰漿抹面、噴錨護面等工程措施。對治理后達到安全穩(wěn)定的邊坡，

8、再通過植物的生長達到安全、長期的綠色護坡效果。植物的護坡主要是依據(jù)坡面植物的地下根系及地上莖葉的作用護坡，其作用分為根系的力學效應和植物的水文效應兩個方面。根系的力學效應分草本類植物根系（淺層根系）和木本類植物根系（中、深層根系）兩種，植物的水文效應包括降雨截留、消弱濺蝕和抑制地表徑流，從而起到護坡固土、綠化坡面、增加生態(tài)功能和美化環(huán)境的作用。6 常見礦山廢棄地植被恢復方法目前在礦山復綠設計和施工中，以厚層基質(zhì)客土噴播、植生槽種植（ 也稱飄臺種植）、魚鱗坑種植、噴混植生為主。6.1厚層基材客土噴播復綠厚層基材客土噴播復綠也叫客土噴播、TBS 等，是采用混凝土噴射機將基材與植物種子的混合物按照設

9、計厚度均勻噴射到需要防護的工程坡面的綠色護坡技術(shù)。通常采用先在巖石坡面上釘網(wǎng)（釘鍍鋅鐵絲網(wǎng)、PVC 包塑鐵絲網(wǎng)），然后再將復綠基材（包括由泥炭土、植物纖維、客土、有機肥、保水劑、粘合劑、植物種子等組成）噴射粘附到釘網(wǎng)的坡面上，通過植物的生長、根系的固結(jié)作用，從而達到綠化和護坡的目的。6.2植生槽復綠。通過在巖石坡面上鉆孔，將成排鋼筋與坡面呈一夾角用混凝土錨固嵌入巖體，上部澆筑成鋼筋混凝土板，使之與巖石坡面呈“V”字型，然后在上面加入種植土及其他基質(zhì)養(yǎng)分，進行種植灌木和藤蔓等植物，使坡面達到綠化。優(yōu)點：對不利于植物根系嵌入山體、硬度大、坡面平滑、較陡的巖石坡面進行復綠，因槽內(nèi)土深一般設計在60c

10、m 以上，保水保肥性能較好，養(yǎng)護成本在類似條件的坡面中，比厚層基材噴播節(jié)省。缺點：施工難度大，施工安全風險較大，坡面風化、鋼筋腐蝕等可能造成局部坍塌，可能存在一定的安全隱患，不宜用于人類活動頻繁的地方，如公路、房屋等建筑周邊。6.3魚鱗坑復綠在邊坡利用凹處或有小平臺的地方，用塊石向上漿砌圍成一個坑，或下挖成坑，內(nèi)填種植土，通常設計填土直徑60-80 cm，深度60 cm 以上，坑內(nèi)種植草、灌木和藤蔓植物。優(yōu)點：在有凹凸、起伏的非高陡坡（坡度50°以下），簡單易行，保水抗旱性能較好，根據(jù)筆者在杭州馮家石礦、紹興國慶石礦等多年施工經(jīng)驗，在坑內(nèi)填土口徑長度達80 cm、深度80 cm 以上

11、的坑里種植植物，如火棘、檜柏、海桐、繼木等灌木，免養(yǎng)護免人工澆水3 年，植物未見干旱死亡，生長良好。缺點：在陡坡、平滑的坡面不宜采用，綠化面受坡面狀況影響，可能綠化面不均衡，絕對化效果較慢，綠化率較低。6.4人工荒山造林技術(shù)在礦山廢棄地植被恢復中的應用及其效果礦山人工生態(tài)復綠，是將人工造林和荒山造林的技術(shù)在礦山廢棄地綠化中的進一步發(fā)揮和延伸，在礦山邊坡中尋找適應的的地方或通過人工措施改善其條件，能人工種植和播種耐干旱、耐瘠薄、抗性強的鄉(xiāng)土植物苗木和種子，通過人工促進使其達到植物自然更新和綠化，使植物與周邊環(huán)境相適應，形成具有自然適應和自然生存發(fā)展的植物群落。在實際施工當中，可利用風化巖、裂隙發(fā)

12、育明顯、含泥砂、土質(zhì)的坡面，一般坡度少于55°的緩坡，或在硬質(zhì)基巖坡面上通過魚鱗坑、帶狀加固坎、帶狀漿砌塊石擋土墻上復土，充分利用適應植物自然生長的點、片、面地方，進行人工種植和播種。7.南京幕府山礦山廢棄地植被恢復7.1南京幕府山概況 幕府山位于南京市城區(qū)北面，臨長江而立，東西長6km，山崗高低起伏，最高海拔1993m，由于歷史上人為影響和長年開采礦石，該地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和植被受到很大的破壞。幕府山地區(qū)分布了9個露天采礦場(9個采礦場已經(jīng)停止采礦)，開采面積0.6km2，采礦后形成的若干宕口使沿江山體殘缺不全，毀壞了大量植被，嚴重影響了沿江的自然環(huán)境和景觀。由于采礦形成的大量裸露巖石

13、，及采礦后傾倒的殘渣形成的疏松堆積物，很容易遭受風蝕和水蝕，在雨水的作用下，泥沙直接進入長江，對長江造成重要的環(huán)境影響。7.2幕府山群落現(xiàn)狀 幕府山現(xiàn)有次生群落中，樹種組成較簡單。在800m2的樣地范圍內(nèi)，只有16個樹種，主要樹種為構(gòu)樹、樸樹和人工種植的刺槐等。組成樹種中DBH小于10cm的個體占總株數(shù)的80，其中DBH，小于5cm的個體占總株數(shù)的56。表明群落處于進展演替階段，近期進展演替的樹種主要是構(gòu)樹和樸樹，人工種植的刺槐處于衰退樹種。目前礦區(qū)廢棄地經(jīng)長期演替而形成的植物群落，與其他次生植被群落在樹種組成和結(jié)構(gòu)上已無明顯差異。7.3幕府山礦區(qū)廢棄地類型表1 幕府山礦區(qū)廢棄地類型礦區(qū)廢棄地

14、類型坡度形成原因A>600采掘面B40-600采掘面C25-400廢棄物堆場D<250使用廢棄地7.4不同類型廢棄地的基質(zhì)處理和整地方法7.4.1 A類型廢棄地的基質(zhì)處理和整地方法該類廢棄地特點是坡度大于600，崖體穩(wěn)定，沒有土壤，自然條件惡劣，對景觀的影響大。為了改善基質(zhì)，為植物生長創(chuàng)造條件，根據(jù)巖體的情況采取三種方法(見圖1，圖2)：一是先打臺階，再在邊緣砌護墻；二是打臺階時，在裸巖上留有護墻；對于坡度很大的陡崖，打魚鱗坑；然后，在坑內(nèi)填上土壤，填土深度40一60cm。為確保水分供應，在崖頂部建立水池，以澆灌植物。 7.4.2 B類型廢棄地的基質(zhì)處理和整地方法該類廢棄地的特點是

15、坡度為40-600之間，裸崖，崖體比較疏松，有采礦廢渣，且容易下滑，自然條件惡劣，對景觀影響大。根據(jù)B型礦區(qū)廢棄地的特點，先清除疏松滑動部分的采礦廢渣，再將廢舊輪胎固定在巖壁，通過在輪胎內(nèi)和輪胎表面，人工填土的方法，改良基質(zhì)，（具體方法見圖3-9）。在崖體的頂部建立了水池，以提供灌溉用水。 7.4.3 C類型廢棄地的基質(zhì)處理和整地方法該類廢棄地的特點是坡度在25400之間，以碎礦石為主，有少量的土壤，基質(zhì)疏松，水土流失嚴重，有一定的肥力和保水能力。采用魚鱗坑整地。7.4.4 D類型廢棄地的基質(zhì)處理和整地方法該類廢棄地坡度較緩，屬采礦過程中使用過的地，土壤板結(jié)，透氣性差，使用玄武湖隧道工程的余土

16、，進行復土，復土厚度40-60cm。然后整地挖穴。7.5不同類型廢棄地的植物配置模式7.5.1 A類型廢棄地的植物配置模式根據(jù)不同的部位進行塊狀配植植物配置模式，樹種以灌木和藤本植物為主，通過上爬、下掛的方式，以加快巖壁覆綠，樹種配置模式見表2。表2 A類型廢棄地的植物配置模式裸崖部位植物名稱種植穴規(guī)格苗木規(guī)格下部石楠0.5*0.5m20-30cm（冠徑）迎春0.5*0.5m1-2年生苗爬山虎0.5*0.5m1-2年生苗崖壁（中部）迎春0.5*0.5m1-2年生苗爬山虎0.5*0.5m1-2年生苗凌霄0.5*0.5m1-2年生苗上部火棘0.5*0.5m20-30cm（冠徑）大葉女貞0.5*0.

17、5m3-5cm（地徑）迎春0.5*0.5m1-2年生苗7.5.2 B類型廢棄地的植物配置模式根據(jù)廢棄地裸崖的特點，對植物進行塊狀配置，樹種以灌木為主，配置模式見表3。 表3 B類型廢棄地的植物配置模式裸崖部位植物名稱種植穴規(guī)格苗木規(guī)格上部凌霄0.3*0.3m二年生金銀花0.3*0.3m二年生迎春0.3*0.3m二年生狗牙根播種二年生下部紅花檵木0.3*0.3m20-30cm（冠徑）金葉女貞0.3*0.3m20-30cm（冠徑）7.5.3 C類型廢棄地的植物配置模式該類型廢棄地的植物配置模式采用了兩種方式，即火棘和石楠的順坡行狀混交及石楠和香草根等的沿等高線的行狀混交見表4。表4 C類型廢棄地的

18、植物配置模式植物名稱種植穴規(guī)格苗木規(guī)格配置方式模式1火棘40*40cm20-30冠順坡行狀混交石楠40*40cm20-30冠模式2石楠40*40cm20-30冠沿等高線行狀混交香根草7.5.4 D類型廢棄地的植物配置模式采用塊狀混交的方式進行植物配置，樹種組成見表5。 表5 D類型廢棄地的植物配置模式樹種面積（m2）株數(shù)株行距（m）石楠10309.285201*1紅花繼木410041001*1桂花1091.254851.5*1.5意楊3037.513501.5*1.5雪松765034001.5*1.5欒樹817513082.5*2.5火棘6526.524001.25*1.2女貞6862.543

19、921.25*1.25金葉女貞150015001*1紫葉李37506002.5*2.5桃樹437.52801.25*1.25金絲桃8945.31114501.25*1.25楓香622214002*2金絲柳1312.52102.5*2.5灑金柏300030001*17.6植被恢復效果分析7.6.1 A類型植被恢復效果A類型裸崖上經(jīng)過機質(zhì)處理后，礦區(qū)廢棄地的植被恢復效果，種植植物的成活率都非常高，達84以上，基本上能夠滿足要求，而生長勢則以灌木樹種為好，藤本植物較差。藤本植物生長勢最差的原因是裸崖風化物下滑，影響藤本植物的攀援，并對藤本植物造成機械損傷，使藤本植物生長不良，影響景觀效果，其植被恢復

20、效果見表6。表6 A類型植被恢復效果裸崖部位植物名稱成活率（%）生長勢苗木規(guī)格下部石楠96良好良好迎春87一般爬山虎93一般崖壁（中部）迎春84一般不良爬山虎91一般凌霄86一般上部火棘86良好良好大葉女貞96一般迎春89一般7.6.2 B類型植被恢復效果B類型裸崖上經(jīng)固定輪胎和覆土后，礦區(qū)廢棄地的植被恢復效果，有效防止了風化物下滑，因此藤本、灌木、草本植物生長均良好，見表7。在坡度太大，超過600的地方，輪胎固定土壤的作用較差，土壤隨雨水流失，植物死亡。 表7 B類型植被恢復效果裸崖部位植物名稱成活率（%）生長勢景觀效果上部凌霄89良好整體效果良好，部分坡度超過600的地方效果差金銀花90良

21、好迎春87良好狗牙根良好下部紅花檵木90良好良好金葉女貞94良好7.6.3 C類型植被恢復效果c類型廢棄地未進行基質(zhì)改良，礦區(qū)廢棄地的植被恢復效果，火棘與石楠順坡行狀混交配置，火棘與石楠的成活率均高，景觀效果也好，但在種植初期的兩年內(nèi)，水土流失嚴重，形成明顯的侵蝕溝。石楠與香根草沿等高線行間混交配置，對廢棄地的水土保持效果良好，香根草的成活率和生長勢均表現(xiàn)良好，而石楠的成活率較差，也影響了景觀效果，見表8。表7 C類型植被恢復效果植物名稱成活率（%）生長勢景觀效果其他火棘95良好良好前期保持水土能力差石楠90良好石楠70一般一般保持水土能力強香根草98良好7.6.4 D類型植被恢復效果D類型礦

22、區(qū)廢棄地的植被恢復效果較好見表9。通過采用玄武湖隧道工程建設余土進行了覆土，樹種配置采用塊狀混交，欒樹、楓香是混交在其他樹種之間，從效果來看所選樹種灑金柏、雪松生長不良；桂花、女貞、金葉女貞生長一般，其他樹種在生長和景觀上都表現(xiàn)良好。因此，灑金柏、雪松不適宜D型礦區(qū)廢棄地的植被恢復，石楠、紅花繼木、桂花、欒樹、火棘、紫葉李、桃樹、金絲桃、楓香、金絲柳等樹種，目前表現(xiàn)比較理想，女貞、金葉女貞的表現(xiàn)有待進一步觀察。表8 D類型植被恢復效果樹種面積（m2）株數(shù)株行距（m）石楠100良好良好未套種紅花繼木97良好良好套種紅花草桂花95良好一般套種紅花草意楊100一般一般未套種雪松95不良不良套種紅花草

23、欒樹97良好一般零星混交火棘100良好良好未套種女貞96一般一般未套種金葉女貞95一般一般未套種紫葉李98良好良好套種紅花草桃樹87良好良好套種紅花草金絲桃95良好良好套種紅花草楓香98良好良好零星混交金絲柳96良好良好未套種灑金柏45不良不良套種紅花草7.7結(jié)論(1)對于采礦廢棄地坡度大于400的裸崖，采用的地形和基質(zhì)改良都取得了良好的效果。(2)在A類型礦區(qū)廢棄地，坡度大于600的裸崖的植被恢復中，灌木樹種火棘、石楠、大葉女貞等都表現(xiàn)良好；藤本植物迎春、爬山虎、凌霄等成活率也根高，但受風化物的影響耐生長不良，建議在裸崖上安裝鐵絲網(wǎng)或其他藤本植物攀援的設施，避免藤本植物受到風化物下滑的影響。

24、 (3)B類型礦區(qū)廢棄地，通過采用輪胎固定土壤，有效防止了風化物下滑，采用的植物配置方式也很好。但在坡地過大超過600時，采用輪胎固定的方法無效，應采用A類型廢棄地的地形改良方法。(4)在C類型礦區(qū)廢棄地的植被恢復中，石楠與火棘順坡行間混交，不利于植物生長初期對水土流失的防治，建議改用沿登高線行間混交配置；石楠與香根草的沿登高線行間混交的水土保持效果明顯，但是樹種單一，石楠樹冠較小，形成景觀的效果一般，需補植其他喬灌木樹種，如構(gòu)樹、刺槐、紫穗槐等先鋒樹種。 (5)在D類型礦區(qū)廢棄地植被恢復中，樹種配植采用塊狀混交，欒樹、楓香等喬木樹種零星配置既有利于近期景觀的形成，也有利于今后形成復層林。除雪

25、松、灑金柏不適應該采礦廢棄地外，其他所選樹種初期表現(xiàn)還比較理想，女貞和金葉女貞有待進一步觀察。值得指出的是，就目前所植樹種中，均以城市景觀綠化樹種為主，今后應加上地方先鋒樹種，加快廢棄地的植被恢復過程。(6)在礦區(qū)廢棄地坡度大于600以上的裸崖植被恢復中，除采用A類型植被恢復措施外，還應考慮在巖壁固定鍍鋅網(wǎng)，再將混有灌、草種子朔膠結(jié)劑的基質(zhì)土壤噴在巖壁上，以恢復植被等措施。 8.結(jié)語礦山廢棄地植被恢復的任務是嚴峻的，我國礦山廢棄地綠化的研究正處在起步階段，缺乏成熟系統(tǒng)的技術(shù)，需要不斷提高設計水平，并運用到實際當中，努力進行技術(shù)創(chuàng)新，總結(jié)出更加科學、合理的技術(shù)，為人類創(chuàng)造更好的生活環(huán)境服務。同時，做好綠化植物的選擇也是礦山廢棄地植被恢復效果好壞的決定性因素之一。參考文獻 1 謝益貴.廢棄采石礦山綠化治理方案設計初探J.福建林業(yè)科技, 2006,04,218-22