适于草原区露天矿排土场的生态治理方法
阅读说明：本技术 适于草原区露天矿排土场的生态治理方法 (Ecological management method suitable for open pit mine waste dump in grassland area ) 是由 黄玉凯 李浩荡 丁震 刘忠全 崔杰 崔高恩 马忠辉 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明属于生态治理技术领域,具体涉及一种适于草原区露天矿排土场的生态治理方法。本发明提供的生态治理方法中,通过筛选适合的目标植物,并将其种植在草原区露天矿排土场上,同时通过对草原区露天矿排土场土壤基质的改良和熟化以及pH调整,配合灌溉系统的灌溉和施肥,既可以为目标植物在草原区露天矿排土场上得以良好生长提供充足的养分,还能够在草原区露天矿排土场的生态系统建成过程中对土壤进行高效化的改性。本发明提供的生态治理方法简单易行,是专门适用于草原区露天矿排土场的方法,可对其进行合理有效的生态治理,从而避免产生水土流失、扬尘的现象,进一步避免沙尘暴以及雾霾的出现。(The invention belongs to the technical field of ecological management, and particularly relates to an ecological management method suitable for an open pit mine waste dump in a grassland area. According to the ecological management method provided by the invention, through screening suitable target plants and planting the target plants on the open-pit mine waste dump in the grassland area, and simultaneously through improving and curing the soil matrix of the open-pit mine waste dump in the grassland area and adjusting the pH value, and matching with irrigation and fertilization of an irrigation system, sufficient nutrients can be provided for the good growth of the target plants on the open-pit mine waste dump in the grassland area, and the soil can be efficiently modified in the ecological system building process of the open-pit mine waste dump in the grassland area. The ecological management method provided by the invention is simple and feasible, is a method specially suitable for the open pit mine refuse dump in the grassland area, and can carry out reasonable and effective ecological management on the open pit mine refuse dump, thereby avoiding the phenomena of water loss and soil erosion and dust raising, and further avoiding the occurrence of sand storm and haze.)
技术领域
本发明涉及生态治理技术领域，具体涉及一种适于草原区露天排土场的生态治理方法。
背景技术
在草原地区进行煤炭资源的开发时，会对当地的草原造成不同程度的破坏，且会严重威胁到生态安全。其中，露天矿对生态环境的破坏和污染较重，除采场开挖破坏地表植被外，在内排开始前，外排土场压占了大面积的土地。排土场在不进行合理的生态治理的情况下，会产生水土流失现象，且还会出现扬尘，进一步的伴随着大风的刮动，还会引发沙尘暴以及雾霾现象。
因此，需要针对草原区生态环境，研究适于草原区露天矿排土场的生态治理方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种适于草原区露天矿排土场的生态治理方法，旨在解决现有草原区露天矿排土场存在的水土流失、容易引发沙尘暴及雾霾的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种适于草原区露天矿排土场的生态治理方法，其包括如下步骤：
对距离所述草原区露天矿排土场60公里范围以内自然生长的植物种类进行筛选，将植株生长1年龄后的余株率大于50％的植物种类作为目标植物；
在所述草原区露天矿排土场的表面土层土壤中施加土壤改良基质，并将土壤的pH调节至所述目标植物生长的最佳pH范围；
在所述草原区露天矿排土场上设置灌溉系统；
在5-8月份，将所述目标植物种植在所述草原区露天矿排土场中，以所述灌溉系统对所述草原区露天矿排土场进行灌溉和施肥。
在一些实施方案中，所述目标植物为披碱草和/或柠条。
在一些实施方案中，所述最佳pH范围为6-8。
在一些实施方案中，施加所述土壤改良基质的深度为0-40厘米。
在一些实施方案中，所述土壤改良基质包括电厂粉煤灰、膨润土、污水污泥、泥炭、秸秆、生活垃圾、农家肥、化肥中的至少一种。
在一些实施方案中，所述土壤改良基质与所述表面土层土壤的体积比为1:(5-7)。
在一些实施方案中，将所述目标植物种植在所述草原区露天矿排土场之前，还包括对所述草原区露天矿排土场的土壤进行熟化处理的步骤。
在一些优选实施方案中，通过绿肥植物、金属富集植物、固氮微生物、霉根真菌中的至少一种对所述土壤进行熟化处理。
在一些实施方案中，用于调节所述pH的物质选自石灰、碳酸氢盐、石膏、硫黄、硫酸盐中的至少一种。
在一些实施方案中，以所述灌溉系统对所述草原区露天矿排土场进行灌溉和施肥的时间为至少1年。
本发明提供的适于草原区露天矿排土场的生态治理方法中，首先，通过筛选适合该草原区露天矿排土场所处地理环境的、同时具有易成活、适应环境能力强、耐旱、抗有毒害物质、抗风晒耐受能力强的植物作为目标植物，并将其种植在草原区露天矿排土场上，从而解决了排土场压占土地所导致的水土流失、地表植被破坏的问题。其次，通过对草原区露天矿排土场土壤基质的改良和熟化以及pH调整，以使目标植物可以更加适应新的生长环境；同时配合灌溉系统的灌溉和施肥，既可以为目标植物在草原区露天矿排土场上得以良好生长提供充足的养分，还能够在草原区露天矿排土场的生态系统建成过程中对土壤进行高效化的改性。本发明提供的生态治理方法简单易行，是专门适用于草原区露天矿排土场的方法，可对其进行合理有效的生态治理，从而避免产生水土流失、扬尘的现象，进一步避免沙尘暴以及雾霾的出现。
附图说明
图1为本发明适于草原区露天矿排土场的生态治理方法的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例提供了一种适于草原区露天矿排土场的生态治理方法，其包括如下步骤：
S1、目标植物筛选：对距离草原区露天矿排土场60公里范围以内自然生长的植物种类进行筛选，将植株生长1年龄后的余株率大于50％的植物种类作为目标植物；
S2、土壤改良：在草原区露天矿排土场的表面土层土壤中施加土壤改良基质，并将土壤的pH调节至目标植物生长的最佳pH范围；
S3、灌溉系统的建立：在草原区露天矿排土场上设置灌溉系统；
S4、目标植物的种植和管护：在5-8月份，将目标植物种植在草原区露天矿排土场中，以灌溉系统对草原区露天矿排土场进行灌溉和施肥。
具体地，S1中，通过对距离草原区露天矿排土场(下称排土场)60公里范围以内自然生长的植物种类进行长时间调研，从而筛选出植株生长1年龄后的余株率大于50％的植物，符合该条件的植物具备易成活、适应环境能力强、耐旱、抗有毒害物质、抗风沙耐受力强的特性，将这些植物作为目标植物，是实现排土场的生态治理的关键条件之一。
在一些实施方案中，目标植物为披碱草和/或柠条。经实验比较发现，这两类植物与其它植物相比，成活率更高、适应环境能力更强、耐旱、抗有毒害物质、抗风沙耐受力也更强。
S2中，通过对土壤改良，可以使排土场土壤更加适合目标植物的生长，有利于使目标植物在排土场上长期良好存活。对土壤改良的方法包括在排土场的表面土层土壤中施加土壤改良基质，以及将土壤pH调节至目标植物生长的最佳pH范围的步骤。
在一些实施方案中，选择在表面土层的最表面(即深度为0)直至深度为40厘米的范围内施加土壤改良基质，且所添加的土壤改良基质与表面土层的土壤之间的体积比例为1:(5-7)。
进一步地，土壤改良基质包括电厂粉煤灰、膨润土、污水污泥、泥炭、秸秆、生活垃圾、农家肥、化肥中的至少一种。
可以理解的是，最佳pH范围随着目标植物的种类不同而相应变化。在一些实施方案中，将土壤pH调节至目标植物生长的最佳pH范围为6-8。
在一些实施方案中，用于调节所述pH的物质选自石灰、碳酸氢盐、石膏、硫黄、硫酸盐中的至少一种。
进一步地，当土壤pH与最佳pH范围相比偏酸性时，用于调节pH的物质选自石灰、碳酸氢盐等碱性物质中的至少一种；当土壤pH与最佳pH范围相比偏碱性时，用于调节pH的物质选自石膏、硫磺、硫酸盐等酸性物质。
在一些实施方案中，土壤改良还包括对土壤进行熟化处理的步骤。熟化处理可采用本领域的常规方法，优选通过绿肥植物、金属富集植物、固氮微生物、霉根真菌中的至少一种对所述土壤进行熟化处理，熟化处理可以使土壤有机质含量更高，微生物活动更加旺盛，供给作物水分养分的能力更强。
S3中，通过在排土场上设置灌溉系统，可以为目标植物的生长提供充足的水分和养分；更重要的是，灌溉系统还可以在草原区露天矿排土场的生态系统建成过程中对土壤进行高效化的改性。这是因为排土场的治理过程时间较长，随着目标植物的生长和时间的推移，排土场土壤的状态会发生变化，而灌溉系统可以高效率地控制该变化，例如调节土壤的酸碱度至较稳定的范围内等等。
可以理解的是，灌溉系统可采用农业种植领域常规的灌溉系统。为了提高灌溉效率和施肥效率，优选采用同时包含明灌溉管和暗灌溉管的灌溉系统，实现地上、地下同时灌溉和施肥。具体地，优选采用以下方式建立灌溉系统：
在排土场表面的低水位处建立防渗储水池，在防渗储水池底部安装水泵并连接暗灌溉管和明灌溉管，将暗灌溉管以“田”字形的形式铺设在排土场土壤的内部，并在灌溉管上间隔设置有滴渗式出水嘴；明灌溉管上间隔设置有灌溉喷头。其中，暗灌溉管埋设于排土场土壤中，并距离表面土层20-25厘米，滴渗式出水嘴之间的间距为30-40厘米；明灌溉管设置于排土场的上方空间，并距离排土场表面土层60-70厘米，灌溉喷头之间的间距为3-4米。
进一步地，灌溉系统还设置有若干根储水导槽，储水导槽的一端连接在防渗储水池，另一端分布在排土场表面的高水位处，且储水导槽上部与排土场表面相平齐的部分呈开口状态。通过设置储水导槽，可以将排土场高处的水引流至防渗储水池内，避免直接经过地面流至防渗储水池的过程中产生损耗，以节约用水。同时，储水导槽的开口可以便于降水时更多的雨水进入储水导槽和防渗储水池，充分利用大自然资源。
本发明实施例提供的该灌溉系统，其暗灌溉管和明灌溉管不仅均可以进行灌溉和施肥(如农业种植领域的水溶性肥)，而且还可以以水为载体，将改性物质与水的混合液通过灌溉系统输送至排土场各处土壤，从而实现高效化的土壤改性。同时，该灌溉系统实现了对水资源的合理节约和充分利用，在不浪费水资源的前提下实现对排土场的生态治理。
S4中，在5-8月份，将S1筛选得到的目标植物种植在排土场上，以灌溉系统对排土场以及目标植物进行灌溉和施肥，从而实现对排土场的生态治理。
在一些实施方案中，在种植目标植物时，应将目标植物按照草本植物、灌木分别进行种植。
在一些实施方案中，以灌溉系统对排土场以及目标植物进行灌溉和施肥的时间区间为种植目标植物的1年期内。这是因为第1年目标植物容易死亡，1年期之后，可根据实际情况，采用常规方法对目标植物的管护方法进行调整。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例适于草原区露天矿排土场的生态治理方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
(11)目标植物筛选：对距离内蒙古锡林郭勒草原区胜利一号露天煤矿外排土场40公里范围以内自然生长的植物种类进行筛选，植株生长1年龄后的余株率大于50％的植物是披碱草。
(12)土壤改良：在排土场的表面土层土壤中(深度为30厘米)施加土壤改良基质(土壤改良基质的成分为电厂粉煤灰、膨润土、污水污泥、泥炭，且电厂粉煤灰、膨润土、污水污泥、泥炭之间的质量比为1:0.5:0.8:1.5)，且所添加的土壤改良基质与待改良的土壤之间的体积比例为1:5，并将土壤的pH调节至6.5。
(13)灌溉系统的建立：在排土场表面的低水位处建立防渗储水池，在防渗储水池底部安装水泵并连接暗灌溉管和明灌溉管，将暗灌溉管以“田”字形的形式铺设在排土场土壤的内部，并在灌溉管上间隔设置有滴渗式出水嘴；明灌溉管上间隔设置有灌溉喷头。其中，暗灌溉管埋设于排土场土壤中，并距离表面土层20厘米，滴渗式出水嘴之间的间距为30厘米；明灌溉管设置于排土场的上方空间，并距离排土场表面土层60厘米，灌溉喷头之间的间距为3米。储水导槽设置8根。
(14)在5月份，将披碱草种植在排土场上，在1年期内，以灌溉系统对排土场以及披碱草进行灌溉和施肥。
实施例2
(21)目标植物筛选：对距离内蒙古胜利矿区胜利西二号露天煤矿排土场60公里范围以内自然生长的植物种类进行筛选，植株生长1年龄后的余株率大于50％的植物是柠条。
(22)土壤改良：在排土场的表面土层土壤中(深度为40厘米)施加土壤改良基质(土壤改良基质的成分为污水污泥、泥炭、秸秆、生活垃圾、农家肥，污水污泥、泥炭、秸秆、生活垃圾、农家肥之间的质量比为1:1:0.3:0.8:1.8)，所添加的土壤改良基质与待改良的土壤之间的体积比例为1:7，并将土壤的pH调节至7.5。
(23)灌溉系统的建立：在排土场表面的低水位处建立防渗储水池，在防渗储水池底部安装水泵并连接暗灌溉管和明灌溉管，将暗灌溉管以“田”字形的形式铺设在排土场土壤的内部，并在灌溉管上间隔设置有滴渗式出水嘴；明灌溉管上间隔设置有灌溉喷头。其中，暗灌溉管埋设于排土场土壤中，并距离表面土层25厘米，滴渗式出水嘴之间的间距为40厘米；明灌溉管设置于排土场的上方空间，并距离排土场表面土层70厘米，灌溉喷头之间的间距为3米。储水导槽设置有8根。
(24)在8月份，将柠条种植在排土场上，在1年期内，以灌溉系统对排土场以及柠条进行灌溉和施肥。
将实施例1和2完成后的5年内，对排土场区域内的植被覆盖度进行统计，结果如表1所示。
表1
通过表1可以看出，采用本发明方法对草原区露天矿排土场进行生态治理，可以使披碱草的覆盖率逐年提升，柠条每年在长大，所以单位面积的数量减少，说明目标植物在草原区露天矿排土场上的生长良好，获得了充足的养分。该结果也进一步体现了本发明方法对草原区露天矿排土场的生态治理效果良好，可以显著改善植物的生长环境，减少了水土流失，增加了植被覆盖度，减少了扬沙天气，使草原区露天矿排土场重现碧草蓝天。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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