通过植被重建恢复煤矸石山生态环境的研究

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摘要：露天堆存的煤矸石山，一方面占压了大量的土地，另一方面造成了严重的生态环境问题。而由于煤矸石的工、农业利用成本很高，且存在二次污染，因此，对煤矸石山进行生态利用，实现其植被恢复，才能有效地解决其污染问题。

关键词：煤矸石山；生态恢复；植被重建

中图分类号：S891+.5 文献标识码：A 文章编号：

1、 前言

我国是最大的煤炭生产国和消费国 ，80%以上煤炭资源位于干旱、 半干旱的华北和西北地区[1]。长期以来，在煤炭开采和洗选过程中，伴生排放出大量的固体废弃物—煤矸石。而由于我国经济、技术等条件的不足，目前，煤矸石的资源化合利用比例不到 30% ，因此，我国煤矸石的处理方式以露天堆放为主，且每年的堆积量以1.5-2.1亿 t逐渐增加[2]。

2、 煤矸石植被重建的方法

目前，对煤矸石山进行植被恢复，人工构建稳定、高效的煤矸石山植物生态系统是我国治理矸石山的有效途径之一。利用植物的改良作用，吸附煤矸石产生的有害物质，净化空气，改善周围地区生态系统，具有投资少、见效快、处理量大的特点，且处理后土地利用价值高，可获得长远经济效益[3]。

根据生态学演替理论，植物生态群落是与当地的气候、地形、土壤等环境因子相适应的一种稳定的群落[4]。由裸地开始的自然演替到最后稳定的生态群落的过程需要很长的时间，因此，我们要通过人工措施，提供组成生态群落所需要的条件，在较短的时间内建立适应矸石山环境条件的、稳定、高效的人工植物生态群落。

2.1 分析煤矸石山植物生长的限制性因子

（1）自然因子。煤矸石山通常由于堆积较大，内部的能量较多，同时，由于煤矸石多为黑色，对阳光的吸收性较强，使周围温度较高，致使植被难以生长。

（2）物理因子。以黑色矸石为主要成分的矸石山表面易发生风化，形成煤矸石表层独特的物理性质。与正常土壤相比，保水、持水、能力差，有效水分含量低，直接影响植物正常生长。另外，煤矸石山表层的温度偏高，易造成烧苗现象。

（3） 化学因子。煤矸石主要由高岭石、伊利石、粘土矿物、石英和少量的煤、黄铁矿组成。通常煤矸石山的有机质含量较低，缺乏营养元素，尤其是植物生长所必需的氮和磷。

（4） 生物因子。煤矸石山是由煤矸石堆砌而成，不同于正常自然山体，它缺乏动物和微生物的活动，以致延缓了表层煤矸石风化物达到平衡稳定的速度，不利于其物理结构的改善，使理化性质较差的煤矸石更加难以具备良好的水分养分条件，从而制约了植物的生长发育。

2.2 煤矸石山的土壤改良

（1）物理改良

物理改良是对煤矸石山的地形和土壤物理条件进行改良。主要有整地、客土覆盖等方法。

（2）化学改良

煤矸石山表层土壤往往严重缺乏植物生长必需的营养物质，如氮和磷。因此，通过加入化学物质增加矸石山的土壤养分，改良土壤酸性。

（3） 生物改良

利用对极端生存条件具有耐性的固氮植物、绿肥作物、 固氮微生物、 菌根、 真菌等来改善煤矸石山表层土壤理化性质的方法。主要有：微生物法、绿肥法、生物固氮等方法。

2.3 植被重建的植物选择与配置

（1） 树种选择

坚持“适地适树”的原则，首先选择乡土树种，适当选用经过多年引种，生长良好的外来植物品种，以增加植物的多样性；要优先选择抗干旱和耐贫瘠能力强的肥料树种；要综合考虑乔灌草各类的植物品种的合理选择，以加快绿化和生态恢复的速度。

（2）树种配置

植物群落的稳定性是由多样性的组成决定的，因此，煤矸石山的植物应尽量配置成混交林，以增加植物生态系统的物种多样性和层次结构，增强改善生态环境的功能；植被的群落结构应该模拟天然植被结构，实行乔灌草复层混交；植被的群落密度要坚持效益最优的原则，在树种的选择和配置时要充分重视种间关系，重视树种选择的景观效果，配置以合理的密度，使之发挥最大的效益。

2.4植被的栽植与后期养护、管理

由于煤矸石山立地条件差，要考虑合适的植被栽植季节。煤矸石山的造林要依据植物种类的生物学特性而定，通常在植穴挖好后，风化一到两个季节，使其聚集一定的水分和养分，再进行植被的栽植。植被栽植技术主要有覆土栽植技术、无覆土栽植技术和抗旱栽植技术[5]。

后期管理是煤矸石山植被复垦的重要环节，俗语说得好：“三分栽植、 七分管理”。煤矸石山植被重建的后期养护管理的目的是通过对林地、植被的养护与管理，为植物的成活、生长、繁殖、更新、创造良好的环境条件，使之尽可能的快速生成生态植被群落。

3、 辽宁抚顺市东露天矿煤矸石山的植被重建

通过植被重建恢复煤矸石山生态环境首先要分析东露天矿的煤矸石山中对植被生长的限制性因子；再利用相应的技术对其进行土壤改良，创造成适宜植物生长的立地条件；接着选择适宜植物进行合理配置；最后加强养护和管理，从而达到东露天矿煤矸石山的生态恢复的目的。现对其中最重要的一步---植被重建的植物选择与配置加以说明。

（1） 植物种类的选择

根据矿区所在气候区域和自然条件，主要采用适应性强的乡土树种、经济树种。用各种树种的耐寒性、耐瘠薄能力、抗污染、生态性等作为评价标准，得出在辽宁抚顺综合评价为一级即综合效能最高的植物，这些植物适合在沈阳等北方寒冷地区生长。主要有高大乔木，如臭椿、榆树、绒毛白蜡、油松等；小灌木，如金银忍冬、黄刺玫、卫矛、紫丁香、欧丁香、大花溲疏等；地被植物，如结缕草，红花酢浆草等；藤蔓植物，如地锦、忍冬等。

（2） 绿化植物中的配置

平面上，根据植物空间上的高低大致分为五层，高大乔木层，小乔木层，绿篱、灌木层，水生植物层，地被植物层，同时利用藤蔓植物创造垂直绿化。

在立面上，不仅在场地立面上分成针对各种不同污染物密度的吸污层植物，同时，在各个不同密度的吸污植物层中再进行植物类型的分层，以乔木为主体，建设乔灌草多层次的各种类型的人工植物群落。

植物群落中，它们既能最大限度地利用生存空间、充分的利用光照、热量、水分和养料，又能最大限度地改变气候条件和抵御不利的自然条件。

最上层：具有针对性的吸污乔木，可种植臭椿、榆树、绒毛白蜡等，基本上为北方城市的乡土树种，少数是综合效能高的引进种或边缘种。这些树种不仅适应性强，而且生态功能及观赏都非常高。

第二层：以小乔木为主，选用山杏、山桃、桑树、旱柳、山皂角等。

第三层：灌木层，选用金银忍冬、黄刺玫、卫矛、紫丁香、欧丁香等。

最底层：地被植物层，选用抗污能力强的结缕草，红花酢浆草等草本植物，三叉耳蕨、木贼等蕨类植物，地锦、忍冬等蔓藤类植物，红叶小檗、金叶女贞、铺地柏等矮灌木。

最后打造成绿色、经济、低碳的植被重建。

4、 结语

煤矸石山的植被重建、生态恢复是一项复杂而长期的过程。为了建立稳定、高效的人工植被生态系统，必须认真分析煤矸石山的立地条件，充分了解煤矸石山植被成活和生长的限制性因子，并对其进行合理的基质改良，利用科学的植被栽植技术，充分完善后期的养护管理。

参考文献：

[1] 高建钰,白中科,焦志芳.煤矸石山立地条件与林业复垦研究—以山西统配煤矿为例[J].山西林业科技,1999,3 (1):18 - 21.

[2] 张成才,陈奇伯,张先平.北方煤矸石山生态修复植物筛选初报 [J].黑龙江农业科学,2008 (5):96 - 98.

[3] 何青林,吕武昌.绿化矸石山,改善矿区生态[J].煤矿环境保护, 2001(6):59—60.

[4] 张新婷.浅谈煤矸石山复垦绿化的生态效应[J].山西焦煤科技, 2007 (8):15 - 16.

[5] 王向荣,任京燕从工业废弃地到绿色公园——景观设计与工业废弃地的更新[J].中国园林.2003(3):11—18.

[6] 段永宏,赵景逵.煤歼石山表层歼石风化物的盐分状况与复垦种植[J].山西农业大学学报,1988,18(4):337-339.

（附个人简介：熊菲，女，1988年6月20日出生，本科毕业于南京林业大学城市规划专业，现为沈阳建筑大学10级城市规划与设计硕士研究生。