新鄉(xiāng)地區(qū)斷巖和宕口采空區(qū)的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)探討

張家洋

摘要：指出了礦石開采導(dǎo)致了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞和退化，并引發(fā)了一系列生態(tài)環(huán)境問題，這些生態(tài)環(huán)境問題嚴(yán)重影響了社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。以新鄉(xiāng)地區(qū)斷巖和宕口采空區(qū)為例，對斷巖的生態(tài)恢復(fù)方法和植物配置方式、宕口采空區(qū)的復(fù)墾、復(fù)綠方式和植物配置進(jìn)行了深入探討，提出了以生物措施和工程措施相結(jié)合的綜合治理方法，以達(dá)到物種多樣性和近自然景觀的目的，以期為今后進(jìn)行同類型生態(tài)工程重建提供一定的實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：斷巖；宕口采空區(qū)；生態(tài)恢復(fù)

中圖分類號：S688

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：16749944（2016）08000702

1 引言

在社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，城市的擴(kuò)建、交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、尤其是礦石的開采都會形成大量巖質(zhì)邊坡及礦渣廢棄地，帶來一系列的地質(zhì)環(huán)境及生態(tài)環(huán)境問題[1]。邊坡的不穩(wěn)定性導(dǎo)致了水土流失、泥石流、滑坡等許多不良地質(zhì)災(zāi)害；礦渣廢棄地不但占用大量的土地，還是嚴(yán)重的污染源[2]。因此，巖質(zhì)邊坡的生態(tài)恢復(fù)已成為國家一項(xiàng)緊迫而極其重要的研究課題。20世紀(jì)70年代末，我國才開始嘗試對礦山廢棄地進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，在 90年代之前礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)工作基本上都處于小規(guī)模、低水平的狀態(tài)[3]。近些年來，廢棄礦山的生態(tài)修復(fù)取得了一定的成績。但生態(tài)環(huán)境及景觀恢復(fù)往往受條件制約，許多巖質(zhì)采場及邊坡綠化后效果不理想[4]。因此探索適宜巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)的綜合治理技術(shù)，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的人工植被，是目前的熱門研究方向[5]。

2 研究區(qū)概況

新鄉(xiāng)鳳凰山位于新鄉(xiāng)市北部鳳泉區(qū)境內(nèi)，系太行山余脈丘陵向平原過渡地帶，呈東西轉(zhuǎn)西南走向，主峰海拔292.7 m，面積20.36 km2。20世紀(jì)70年代以來，隨著新鄉(xiāng)市規(guī)模的擴(kuò)大，建設(shè)項(xiàng)目的增多，對石灰等一些建筑材料的需求與日俱增。僅鳳泉區(qū)北部30 km2之內(nèi)采石、碎石、白灰、水泥等企業(yè)近300家，成為當(dāng)時(shí)河南省三大建材基地之一[6]。但是，在大力發(fā)展建材工業(yè)的同時(shí)，由于無序、過度開采，導(dǎo)致水土流失、植被破壞、空氣污染，使鳳凰山的生態(tài)環(huán)境遭到了災(zāi)難性的破壞，這不僅嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厝嗣竦纳a(chǎn)和生活，而且對周邊地區(qū)和整個(gè)新鄉(xiāng)市區(qū)的環(huán)境和景觀造成了極大的危害，成為阻礙新鄉(xiāng)市經(jīng)濟(jì)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)障礙。因此，為了改變鳳凰山生態(tài)環(huán)境惡化的現(xiàn)狀，迫切需要對其進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，以恢復(fù)和還原人類的生存空間，改善人類的生活環(huán)境和質(zhì)量，促進(jìn)和建立完善的生態(tài)安全格局，保持人類環(huán)境的生態(tài)平衡。

3 斷巖的生態(tài)恢復(fù)

3.1 掛網(wǎng)客土噴播

其原理是利用客土摻混粘結(jié)劑和固網(wǎng)技術(shù)，使客土物料緊貼石坡面，并通過有機(jī)物料的調(diào)配，使土壤固相、液相、氣相趨于平衡，創(chuàng)造草類與灌木生存的良好環(huán)境，以恢復(fù)石質(zhì)坡面生態(tài)功能。對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的斷巖或已作拱架的斷巖，可不掛網(wǎng)，而向巖面直接噴射混合好的材料。植物配置方式有以下幾種。

3.1.1 草種混播式

選用2～3個(gè)草種（冷季型與暖季型兼有）按一定比例混合后播種，還可加入適當(dāng)?shù)乇恢参锛耙?、二年生草花種子，形成富有自然田野風(fēng)味的綴花草坪（表1）。

在混播時(shí)，草種的生長速度、擴(kuò)繁方式、分生能力以及在顏色、質(zhì)地等方面應(yīng)該基本相近，同時(shí)在發(fā)病率、潛在發(fā)生病害上應(yīng)有較大差異。如將冷季型的多年生黑麥草、高羊茅，暖季型的狗牙根，地被植物白三葉及草花這四類植物以1∶3∶4∶2的比例混合，按8～12 g/m2的密度撒播或噴播。多年生黑麥草競爭能力非常強(qiáng)，故所占比重以10%左右為宜，地被植物及草花作為輔助材料，所占面積不得超過草坪總面積的1/4～1/3。

3.1.2 灌草混播式

植物配置類型可用：夾竹桃+黃櫨+野菊+白三葉，花椒+火棘+紫花苜蓿+狗牙根。

3.1.3 藤草混播式

藤草結(jié)合的種植方式能迅速成坪，達(dá)到綠化與防護(hù)的目的。種植時(shí)同時(shí)在斷崖頂部種植垂枝型藤本，如迎春、扶芳藤、連翹等；底部種植攀援型藤本，如爬山虎、葡萄、美國凌霄、絡(luò)石等；兩類藤本中間噴播復(fù)綠。此種綠化方式對于工程防護(hù)與生態(tài)防護(hù)相結(jié)合的斷巖非常適用，可減少構(gòu)造物的壓迫感和粗糙感，將斷巖與自然景觀有機(jī)結(jié)合起來。

植物配置類型可用葛藤+葡萄+馬尼拉+波斯菊或絡(luò)石+爬山虎+黑麥草+虞美人。

3.2 普通噴播

植物配置與掛網(wǎng)客土噴播植物配置一致。

3.3 噴混植生

實(shí)際也是客土噴播，只是在鍍鋅網(wǎng)的下面固定了植生帶，客土中的穩(wěn)定劑以適量的水泥代替，其景觀效果不如客土噴播。但對于坡比陡于1∶0.5的石質(zhì)邊坡， 其穩(wěn)定效果要好于客土噴播。

植物配置與掛網(wǎng)客土噴播一致。

4 宕口采空區(qū)的生態(tài)恢復(fù)

4.1 宕口采空區(qū)的復(fù)墾

在生態(tài)恢復(fù)前應(yīng)先對宕口采空區(qū)進(jìn)行復(fù)墾，內(nèi)容有平整土地、覆蓋土壤等。

首先，按所在地域自然環(huán)境和復(fù)墾地利用方向的要求，對于宕口采空區(qū)殘留的石壩、石崗應(yīng)進(jìn)行清除，對高出擬復(fù)墾基準(zhǔn)面的巖土進(jìn)行剝離，低于擬復(fù)墾基準(zhǔn)面的凹坑進(jìn)行回填，使地面平整，并進(jìn)行必要的防洪、排澇及環(huán)境治理等。

然后，對土壤進(jìn)行改良，徐州市山地為石灰?guī)r山地，土壤偏堿性，可施加少量石膏， 降低土壤pH值，使pH值保持在7.0～7.5之間。覆土?xí)r利用灌水、機(jī)械壓平等物理方法進(jìn)行土壤沉降，使土壤保持一定的緊實(shí)度 ，具體要求如下：

（1）覆土厚度為自然沉實(shí)土壤0.5 m以上。

（2）覆土后平整場地，坡度不超過15°。

（3）覆土土壤性質(zhì)良好，為疏松、通氣、透水的砂壤至壤土；土壤pH值一般為7.0～7.5，含鹽量不大于0.1%。

最后，對土壤進(jìn)行處理，在平整場地同時(shí)，施基肥、殺菌，以防治病蟲害及雜草。

4.2 復(fù)綠方式和植物配置

宕口采空區(qū)復(fù)墾完之后即進(jìn)行植被恢復(fù)，可選用以下復(fù)綠方式和植物配置。

4.2.1 種植經(jīng)濟(jì)型喬木、灌草與地被

（1）草種混播式。植物配置同斷巖的草種混播式。

（2）草塊鋪植式。草塊鋪植采用滿鋪的方式。在人工或野生草坪上，鏟取25 cm×25 cm大小、厚3～3.5 cm的草皮作鋪植材料。宕口采空區(qū)平整后進(jìn)行草皮鋪植，鋪完壓緊后噴水，在以后的半個(gè)月內(nèi)每天噴水1～2次。鋪植草塊時(shí)，塊與塊之間要緊密銜接，上下行之間的草塊須錯(cuò)開鋪設(shè)。

滿鋪有狗牙根滿鋪和高羊茅滿鋪兩種方式。

（3）灌草混栽式。采用灌木與草本植物或地被植物混合種植，利用兩類植物的優(yōu)勢可達(dá)到攔蓄地表徑流、減輕侵蝕的目的。一方面，在種植初期，草坪可為灌木生長提供一個(gè)較好的土壤條件；另一方面，在后期灌木生長穩(wěn)定后，能保護(hù)草坪，起到截流與抑制雜草生長的作用。

灌草混栽按1行灌木、4行草本植物，行距20 cm，橫向開成水平溝栽植，其中灌木采取交錯(cuò)列植方式種植。注意壓實(shí)土壤，使植物根系與土壤緊密結(jié)合?？晒┻x擇的適生灌木有夾竹桃、花椒、木芙蓉、云南黃馨、火棘、孝順竹等；適生草種有馬尼拉、白三葉、高羊茅、狗牙根等。

灌草混栽的類型有：云南黃馨+高羊茅；孝順竹+狗牙根撒播。

（4）喬灌草混栽式。選擇一些喬灌草按常綠與落葉，闊葉與針葉、冷季型與暖季型搭配。

喬灌草混栽的類型有：石榴、五角楓+胡枝子+狗牙根；杏樹、銀杏+海桐、火棘+馬尼拉、鳳仙花。

4.2.2 穴植灌木、藤本

利用灌木、藤本的生物學(xué)特性和景觀學(xué)特點(diǎn)，將其與其他植物材料按照設(shè)計(jì)的栽培方式栽植，形成特有的景觀效果。

可供選擇的植物有：石楠、花椒、夾竹桃、迎春、胡枝子、鹽膚木、葡萄、葛藤、扶芳藤等。

4.2.3 普通噴播

宕口采空區(qū)平整后，將種子、肥料、土壤穩(wěn)定劑等按一定比例混和成泥漿狀噴射到采空區(qū)上。植物配置方式有2種。

（1）草種混播。植物配置跟種植喬木、灌草、地被、藤本的配置一致。

（2）灌草混播?？晒┻x擇的適生灌、草基本與宕口采空區(qū)的灌、草混栽一致。

配置類型可為：夾竹桃+菲白竹+馬尼拉，花椒+鋪地竹+白三葉等。

4.2.4 植生帶技術(shù)

通過生產(chǎn)線將植物種子按一定比例均勻地播撒在兩層布質(zhì)或紙質(zhì)無紡布中間，然后通過行縫、針刺及膠粘等先進(jìn)工藝，將尼龍防護(hù)網(wǎng)、植物纖維、綠化物料、無紡布密植在一起而形成一種特制產(chǎn)品。將其覆蓋在地表面，只需適量噴水，就能長出茂密的植物。

5 結(jié)論與展望

新鄉(xiāng)市鳳凰山是新鄉(xiāng)市城區(qū)范圍內(nèi)唯一的一座山體，在構(gòu)建生態(tài)新鄉(xiāng)、和諧新鄉(xiāng)戰(zhàn)略中具有重要的地位。因此恢復(fù)和重建礦山廢棄地來塑造景觀、改善環(huán)境是一個(gè)不容忽視的問題。巖質(zhì)邊坡生態(tài)條件惡劣，缺乏植物生長必備的基本條件，自然恢復(fù)難度大，一般在礦區(qū)廢棄地上自然恢復(fù)時(shí)間需要50～100年，坡面恢復(fù)時(shí)間則更長[7～10]。 為了盡快使巖質(zhì)邊坡植被生態(tài)修復(fù)進(jìn)入可自我演替發(fā)展的階段，必須采用有效的綜合治理方法才會達(dá)到理想的生態(tài)修復(fù)效果。前期首先根據(jù)坡度類型對巖質(zhì)邊坡進(jìn)行相應(yīng)的穩(wěn)定性治理，進(jìn)而選擇適宜的喬木、灌木、草本、藤本植物進(jìn)行合理搭配種植，結(jié)合立模澆筑混凝土種植槽等工程措施以達(dá)到植物群落多樣性和近自然景觀的目的。

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