神東億噸礦區(qū)露采坑生態(tài)土地復(fù)墾技術(shù)研究

康世勇

（神華神東煤炭集團礦業(yè)公司，內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市，017000）

對地處黃河中游烏蘭木倫河Ⅰ級階地的馬家塔露天礦井田采煤坑回填土地實施生態(tài)土地復(fù)墾技術(shù)的試驗研究，結(jié)合煤炭開發(fā)對露采坑必須進行回填、復(fù)墾、國土再造的要求，對我國在干旱風(fēng)水復(fù)合侵蝕嚴重的能源礦區(qū)進行生態(tài)土地復(fù)墾重建綠色家園技術(shù)進行補充和完善。

1 馬家塔露天礦生態(tài)土地復(fù)墾試驗區(qū)概況

1.1 試驗區(qū)自然環(huán)境條件

馬家塔露采坑生態(tài)土地復(fù)墾試驗區(qū)位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮(zhèn)境內(nèi)，地處毛烏素沙地沙漠化風(fēng)蝕與黃土高原溝壑水土流失水蝕復(fù)合交錯區(qū)域，風(fēng)水構(gòu)成的復(fù)合劇烈侵蝕是這個區(qū)域的自然危害特征。露采坑地理坐標(biāo)是E110°07′35″至E110°10′56″，N39°18′42″至N39°20′40″；該地區(qū)屬于我國典型的大陸型干旱氣候，冬長夏短，冬季寒冷、夏季炎熱，年均降水量357 mm，其中7月、8月和9月的降水量占全年降水量的70%，春季80%保證率的降水量僅為12 mm；年均蒸發(fā)量為2554mm，是全年降水量的7.15倍；年均風(fēng)速為3.6m／s，年內(nèi)最大風(fēng)速為24m／s，年均大風(fēng)日數(shù)為42.2d、沙暴日數(shù)為26.7d；年均氣溫為6.2℃，10℃以上積溫為3000℃，無霜期為140d，全年日照時數(shù)為2740～3000h。該地區(qū)植被稀少，水土流失嚴重，熱量資源較豐富，溫差大且變化劇烈，沙地廣布，松散堆積物豐富，降水量雖少但強度大，冬春季在西北風(fēng)作用下，以沙漠化風(fēng)蝕危害為主，夏秋季以水蝕的水土流失危害為主，礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱。

1.2 馬家塔露天礦井田煤炭開采狀況

馬家塔露采井田呈不規(guī)則梯形狀，走向與烏蘭木倫河平行，南北長度為9.87km，東西長寬為0.48～0.88km，井田面積為4.94km2。已探明煤炭地質(zhì)儲量為2622萬t，可開采儲量為2433萬t；煤質(zhì)屬特低灰、特低磷、特低硫、不粘結(jié)、高發(fā)熱量的優(yōu)質(zhì)動力精煤。馬家塔礦露天開采為采坑內(nèi)排剝離物、采坑外設(shè)置臨時排土場方式，采剝出的煤炭經(jīng)粉碎、分級篩選加工后外運。

1.3 馬家塔露采坑回填土處理方法

依據(jù)露天開采與土地復(fù)墾的規(guī)劃要求，按照重造土壤耕作層的原理對深7～18 m 采坑回填，把矸巖石 （塊徑＞15cm）按大、中、小塊和原地表剝離土，依序機械回填在采坑底部、中層、上層和表層，再經(jīng)機械平整形成人工待復(fù)墾土地。待復(fù)墾土地0～35cm 土壤狀況為：

（1）土壤耕作層機械組成。塊徑＞10cm 矸巖石占取樣樣方體積的10%～15%，塊徑1～10cm矸巖石占取樣樣方體積的68%，塊徑＜1cm 矸巖石占取樣樣方體積的16%～22%。

（2）土壤耕作層平均有機質(zhì)含量。0.0154～0.4615mg／kg的取樣樣方中，N、P、K 含量分別是 40 mg／kg、 0.05 mg／kg、 13.66 ～16.46mg／kg，ph值＞7.5，為偏堿性土壤。

馬家塔露采坑待復(fù)墾區(qū)土質(zhì)特征為總體呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)松散、持水保水力差，有機質(zhì)含量低，土壤養(yǎng)分元素N、P、K 嚴重不足，土壤偏堿性，屬于生產(chǎn)力低下的土地。

2 生態(tài)土地復(fù)墾技術(shù)試驗設(shè)計與研究內(nèi)容

2.1 生態(tài)土地復(fù)墾技術(shù)試驗設(shè)計

對178.24畝待復(fù)墾試驗土地進行喬灌草生態(tài)復(fù)墾種植規(guī)劃，設(shè)計針闊喬木造林127畝，灌木造林28.3畝，種植豆科苜蓿草與禾本科草22.94畝。

2.2 生態(tài)土地復(fù)墾試驗地整理

對喬灌草復(fù)墾種植地基本上沒有采取任何施肥改土措施，只對造林種草土地實施了全面整理，即把種植地深0～35cm 耕作層回填土壤中塊徑＞1cm矸石塊、樹枝等雜物全部清理出，經(jīng)人工平整、修壟后直接栽種喬灌草植物。

2.3 生態(tài)土地復(fù)墾技術(shù)試驗設(shè)計

嚴格選 “壯苗”、“良種”復(fù)墾，規(guī)范 “三埋兩踩一提苗”、“嚴格撫育”技術(shù)規(guī)程。

2.3.1 喬灌復(fù)墾造林設(shè)計

針葉喬木為油松3年生帶根苗，造林密度166株／畝；闊葉喬木為胸徑2cm 雜交楊裸根苗，造林密度111株／畝。針、闊葉喬木造林期為2006年3月下旬～4月上旬。

設(shè)計沙柳為灌木土地復(fù)墾植物種。沙柳造林采用扦插方式，種條長70cm，造林密度333穴／畝，于2006年3月下旬～4月上旬實施扦插作業(yè)。

2.3.2 種草土地復(fù)墾試驗設(shè)計

（1）種草土地復(fù)墾試驗設(shè)計植物種。

豆科13種多年生苜蓿草：播種引種的加拿大11種豆科苜蓿植物 （四季旺、WL-232HQ、WL-323HQ、WL-323、阿爾岡金 （白標(biāo)）、WL-414、大富豪、農(nóng)寶、獵人河、苜蓿王、阿爾岡金（藍標(biāo)））；播種2種中國多年生豆科苜蓿植物 （草原2號、敖漢苜蓿）。

（2）禾本科4種多年生草。

播種禾本科4 種草：冰草屬 （Agropyron Gaertn.）的沙生冰草、蒙古冰草，披堿草屬（Elymuns L.）的 老 芒 麥，新 麥 草 屬 （Psathyrostachys）的新麥草。

2.3.3 種草土地復(fù)墾田間設(shè)計

17種草播種在17塊田間小區(qū)，3次重復(fù)，播種豆科、禾本科草面積為15300 m2。種草播種量為1.5g／m2，條播行距為50cm。播種后鎮(zhèn)壓、澆足底墑水，生長期適時人工中耕鋤草、澆灌管理。

2.4 生態(tài)土地復(fù)墾技術(shù)試驗結(jié)果

2.4.1 喬灌造林土地復(fù)墾技術(shù)試驗結(jié)果

對喬灌土地復(fù)墾造林調(diào)查得知，喬灌土地復(fù)墾造林成活率和保存率分別為89%～99%和95%～98%，均超過國家林業(yè)局規(guī)定的工程造林驗收成活、保存率驗收指標(biāo) （喬木85%、灌木70%）。

2.4.2 種草土地復(fù)墾技術(shù)試驗結(jié)果

2007年4～10 月份，對馬家塔露采坑土地復(fù)墾種植豆科、禾本科17種草苗定量測定得知，13種豆科苜蓿草和4 種禾本科草的播種出苗率均為100%。

（1）豆科苜蓿鮮草產(chǎn)量測定結(jié)果。

2007年7月開花期和8月結(jié)實期對13種苜蓿草鮮草產(chǎn)量進行測定，7月開花期加拿大農(nóng)寶、苜蓿王的鮮草產(chǎn)量分別為375.75kg／畝和362.31kg／畝，8月結(jié)實期加拿大農(nóng)寶鮮草產(chǎn)量為567.51kg／畝，其次為大富豪鮮草，產(chǎn)量為566.39kg／畝，阿爾岡金（藍標(biāo)）鮮草產(chǎn)量為550.84kg／畝，國產(chǎn)草原2號和敖漢苜蓿鮮草產(chǎn)量最低，鮮草產(chǎn)量僅為360.74 kg／畝和361.85kg／畝。

（2）禾本科鮮草產(chǎn)量觀測結(jié)果。

對禾本科4種復(fù)墾草的鮮草產(chǎn)量進行測定，單位面積產(chǎn)量由高到低排序。新麥草鮮草產(chǎn)量為182.6kg／畝，老芒麥鮮草產(chǎn)量為177.18kg／畝，沙生冰草鮮草產(chǎn)量為169.52kg／畝，蒙古冰草鮮草產(chǎn)量為160.49kg／畝。

同期對距離馬家塔復(fù)墾區(qū)約31km 當(dāng)?shù)匚捶庥纳沉旱睾瘫究茐A茅牧草鮮草產(chǎn)量進行調(diào)查，其鮮草產(chǎn)量為89.9～120kg／畝。由此可見馬家塔露采坑土地復(fù)墾試驗種植的4種禾本科植物鮮草產(chǎn)量均高于當(dāng)?shù)貕A茅牧草產(chǎn)量62.76～40.49kg／畝。

2.5 露采坑生態(tài)土地復(fù)墾效果

2.5.1 喬灌草復(fù)墾植物固土效果

為揭示馬家塔露采坑喬灌草生態(tài)復(fù)墾植物的固土防蝕作用，2007 年9 月中旬分別測定油松、雜交楊、沙柳及豆科苜蓿、禾本科草根系的固結(jié)土壤能力。經(jīng)測定，獲得喬、灌、草復(fù)墾地和未復(fù)墾土地不同深度土壤緊實度、抗剪力、抗剪強度的數(shù)值，見表1。

從測定結(jié)果得知，未復(fù)墾土地和已栽植喬灌草植物的復(fù)墾土地，其土壤抗剪強度都隨著土壤深度的增加而減弱，這與馬家塔露采坑回填后，隨著深度的增加其土壤結(jié)構(gòu)趨于松散、緊實度也隨之下降的實際情況是一致的。在同一土壤深度水平上復(fù)墾針闊喬木林地、灌木林地、草地各層次的土壤緊實度、抗剪力、抗剪強度都比未復(fù)墾土地要大，復(fù)墾地15～35㎝耕作層土壤緊實度、抗剪力、抗剪強度均大于下層土壤，喬灌草復(fù)墾地土壤抗剪強度是隨著緊實度的增大而增大。此外，與未復(fù)墾土地對比，幼齡期的喬灌草復(fù)墾地植物根系主要集中在耕作層，對其土壤緊實度、抗剪強度產(chǎn)生極大正影響作用，目前喬木林地、灌木林地、草地的土壤緊實度、抗剪力、抗剪強度大小的排序為：沙柳灌木林地＞豆科苜蓿、禾本科草地＞針闊喬木林地。

2.5.2 喬灌草復(fù)墾植物改良土壤養(yǎng)分效果

對喬灌草復(fù)墾地和未復(fù)墾對照地1～35cm 土壤有機質(zhì)、速N、純P、純K 取樣和分析測定，表明喬灌草復(fù)墾土地耕作層的土壤養(yǎng)分都比未復(fù)墾土地有不同程度提高。馬家塔露采坑生態(tài)土地復(fù)墾土壤養(yǎng)分測定見表2。

表2 馬家塔露采坑生態(tài)土地復(fù)墾土壤養(yǎng)分測定

2.6 生態(tài)土地復(fù)墾技術(shù)試驗投資

馬家塔露采坑生態(tài)土地復(fù)墾投資計費項目是對未復(fù)墾土地人工整理、平整、修壟、種苗、栽植、澆水等人工、材料費用，喬灌造林、種草復(fù)墾試驗實 際 發(fā) 生 費 用 分 別 為 1261.07 元／畝、1092.92元／畝。同期同地實施露地種植農(nóng)作物和加溫溫室種植番茄土地復(fù)墾費用分別為7215.24元／畝、19240.64元／畝，造林、種草生態(tài)土地復(fù)墾方式較上述2種農(nóng)業(yè)種植土地復(fù)墾方式投資費用降低，喬灌造林降低5954.17～17979.57 元／畝，種草降低6122.32～18147.72元／畝，由此可見生態(tài)土地復(fù)墾投資效果明顯優(yōu)于農(nóng)業(yè)土地復(fù)墾。

3 結(jié)論

（1）通過露采坑采取生態(tài)土地復(fù)墾技術(shù)試驗，初步摸索出現(xiàn)代化億噸能源基地生態(tài)土地復(fù)墾技術(shù)措施，為我國地處干旱風(fēng)水復(fù)合劇烈侵蝕地區(qū)創(chuàng)建“開發(fā)與治理同步”、“國土再造”的可持續(xù)發(fā)展模式，提供了技術(shù)依據(jù)。喬灌草復(fù)墾植物已經(jīng)發(fā)揮出固結(jié)地表土壤、增加土壤養(yǎng)分、防止風(fēng)水侵蝕的生態(tài)作用，表明生態(tài)復(fù)墾技術(shù)能夠有效地治理和改善現(xiàn)代化能源基地的生態(tài)環(huán)境，有效阻止新增黃泥沙的生態(tài)危害，而且可以大幅度節(jié)省土地復(fù)墾投資。

（2）成活喬灌草復(fù)墾植物地上枝葉冠幅和地下根系，能夠不斷增大露采坑復(fù)墾區(qū)植被蓋度、網(wǎng)絡(luò)固結(jié)土壤。從測試結(jié)果看，短期內(nèi)沙柳灌木復(fù)墾林的生態(tài)效果大于草地和喬木林地，但是，針闊葉喬木屬于樹冠幅龐大、根系深寬型植物，豆科苜蓿與禾本科草屬于地被淺根性植物，隨著生長，今后針闊葉喬木林的樹冠覆蓋度及其 根系網(wǎng)結(jié)作用將會大大超過沙柳灌木林和地被草，因此，采取以灌為主，喬灌草合理配置的立體結(jié)構(gòu)模式進行土地復(fù)墾，是干旱地區(qū)實施能源基地生態(tài)土地復(fù)墾的更佳技術(shù)途徑。

［1］ 張紹良，張國良.我國礦區(qū)土地復(fù)墾研究的回顧與展望 ［J］.煤礦環(huán)境保護，1999 （4）

［2］ 康世勇，高春明.東勝礦區(qū)沙漠化土地治理技術(shù)［J］.煤礦環(huán)境保護，1999 （2）

［3］ 康世勇.楊柴飛播林的經(jīng)營管理與合理利用 ［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，1989 （4）