一种酸性矿区排土场植被恢复方法技术

本发明专利技术涉及土地复垦、生态重建及水土保持技术领域，公开了一种酸性矿区排土场植被恢复方法，包括如下步骤：S1：调节土壤pH：向pH在4以下的排土场酸性弃土的表层土壤中施加中和剂并搅拌均匀至土壤pH为5.0‑7.5，所述表层土壤的厚度在25厘米以上；S2：施加养分补充剂：向完成S1步骤的表层土壤中施加氮肥和磷肥并搅拌均匀；S3：施加有机物料：向完成S2步骤的表层土壤中施加有机物料并搅拌均匀，得到土壤电导率在2.5ms·cm‑1以下的改良土壤，所述有机物料为植物秸秆粉或牲畜粪便；S4：在S3中的土壤改良层上种植先锋植物，先锋植物种植在改良后的土壤上可以正常存活，采用石灰石粉与有机物料、无机肥配施的改良方法成本低廉，改良效果好。

A method for vegetation restoration in acid mine dump

The invention relates to the technical field of land reclamation, ecological reconstruction and soil and water conservation, and discloses a vegetation restoration method for an acid mine dump, comprising the following steps: S1: adjusting soil pH: applying a neutralizer to the surface soil of an acid dump with a pH below 4 and stirring it evenly to a soil pH of 5.0_7.5, the surface layer of the dump. S2: Applying nutrient supplements: Applying nitrogen and phosphorus fertilizers to the surface soil which completes the S1 step and stirring them evenly; S3: Applying organic materials: Applying organic materials to the surface soil which completes the S2 step and stirring them evenly to obtain the improved soil whose conductivity is less than 2.5ms cm_1. The organic material is plant straw powder or livestock manure; S4: Pioneer plants are planted on the soil improvement layer of S3, and the pioneer plants can survive normally on the improved soil. The improved method of applying limestone powder with organic material and inorganic fertilizer is cheap and effective.

【技术实现步骤摘要】
一种酸性矿区排土场植被恢复方法
本专利技术涉及土地复垦、生态重建及水土保持
，具体涉及一种酸性矿区排土场植被恢复方法。
技术介绍
据统计，我国矿山每开采1t的矿石，都将产生0.52t尾矿，0.04t冶炼废渣和0.42t废石，这其中只有0.02t是可利用的部分。矿区废弃物是矿区环境污染的关键因素之一。采矿时剥离的弃土堆放在排土场，往往因采矿过程中尾矿和废石的混入，成为矿区水土流失和下游河段重金属超标的源头，植被恢复是彻底解决此类问题最根本的方法，但是酸性矿区由于含硫金属矿物暴露到空气中后产生大量酸，使整个矿区土壤严重酸化。酸性矿区排土场土壤由于严重酸化，对植物生长存在酸害、铝毒以及盐分胁迫等多种抑制因子，同时土壤中含有的大量不同种类的重金属离子在酸性条件下大量活化且共同存在，不同重金属之间毒性的协同作用对植物生长造成了严重的胁迫作用。由此可见，酸性矿区排土场植被恢复的关键在于正确改良酸性弃土和选择适宜的先锋植物。大量的研究表明，酸性矿区排土场土壤对植被恢复来讲，主要存在以下不利因素：1)酸性强，铝大量溶出，酸和铝毒作用对植物有严重抑制作用；2)重金属大量活化，一种或几种重金属活性很高，严重抑制植物生长；3)强酸性条件下土壤溶液中各类盐分浓度极高，不利于植物生长；4)养分贫乏，主要是氮和磷的缺乏，几乎不含植物可以直接利用的速效养分，即使其它限制因素消除，土壤中养分也不足以满足植物正常生长的要求；5)结构差，排土场土壤颗粒变化极大，从粘土矿物到极大块石均有可能存在，而且组成比例极不均匀，空间变异非常大，同时基本没有有机质，保水保肥能力非常差，特别是干旱威胁随时成为决定植物死活的关键因素。排土场土壤能够被植物利用的有效水分含量极低，干旱现象普遍。因此，酸性矿区土壤改良需要同时消除以上多种限制因素，其难度较大。现有酸性矿区排土场植被恢复过程中土壤的改良方法以客土法成功率最高，虽然改良效果好，但是需要大量的客土来源，且工程量大，大多数矿区位于山区，客土来源不足且运输条件差，因此客土法并不适合大多数矿区排土场土壤改良。原位改良方法是矿区植被恢复工程中一直在不断探索和优化的方法，具有工程量小、投资少实施快的优点，只给出了改良剂的具体添加量，而没有给出改良剂添加应遵循的原则或范围，而矿区排土场土壤性质在时间和空间上的变化非常大，因此只给出具体改良剂添加量的土壤改良方法在使用上具有非常大的局限性，没有太大的推广应用价值。因此针对酸性矿区排土场土壤的特点，在深入分析限制因素之间的联系和改良剂之间的相互作用关系的基础上，提出有一定调整范围的土壤改良方案则非常重要，再结合先锋植物品种的优选，将促进同类区域的植被恢复进程。矿区排土场植被的恢复对改善矿区生态环境和减轻对周边环境影响来说极为重要。在水土流失得到有效控制的前提下，植被一旦成活，整个生态系统会朝着良性循环的方向发展。因此合理的土壤改良方案并配合适宜的先锋植物是突破当前酸性矿区排土场土壤植被恢复技术瓶颈的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的针对酸性矿区排土场土壤集多种限制因素于一体的特殊性，提供了一种成本低廉，环境友好、操作简单的酸性矿区排土场植被恢复方法。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种酸性矿区排土场植被恢复方法，包括如下步骤：S1：调节土壤pH：向pH在4以下的排土场酸性弃土的表层土壤中施加中和剂并搅拌均匀至土壤pH为5.0-7.5；表层土壤的深度至少在25厘米以上，中和剂为石灰石粉(主要成分为碳酸钙)或白云石粉，石灰石粉与白云石粉效果相当，试验前需要测定石灰石粉或白云石粉的添加量，以保证土壤的pH为5.0-7.5之间，pH在6左右为最佳，以适合大部分植物生长。由于不同地方其土壤的性质不同，为了得到pH值相近的土壤，石灰石粉或白云石粉的添加量也不同，而且根据地域的差异，所要调节的土壤pH也不同，例如北方的植物喜好偏碱性土壤，其pH的调节范围在6.5-7.5左右，南方植物喜好偏酸性土壤，其pH的调节范围在5.0-6.5左右；S2：施加养分补充剂：向完成S1步骤的表层土壤中施加氮肥和磷肥并搅拌均匀；S3：施加有机物料：向完成S2步骤的表层土壤中施加有机物料并搅拌均匀，得到土壤电导率在2.5ms·cm-1以下的改良土壤，所述有机物料为植物秸秆粉或牲畜粪便；施加养分补充剂和有机物料时要适量以保证土壤的电导率(EC值)控制在2.5ms·cm-1以下，电导率的值应尽量控制在较低水平，保证植物存活率，如果电导率超过2.5，需要适当减少氮肥和有机物料的添加量。S4：在完成S3步骤的改良土壤上种植先锋植物；本改良方案只针对于酸性矿区排土场酸性土壤，基于矿区酸性弃土的有机质和养分均极其贫乏，在改良方案中：石灰石粉或白云石粉的用量一定先由实验确定，两个实施例中pH曲线图(图1、图7)是相应实施例中确定石灰石粉添加量最直观的表示；有机物料的施入量可以初定25g/kg，尿素和磷肥可以为实施例2中的用量，然后根据土壤电导率的测定值做调整，如果土壤电导率在2.5ms·cm-1以下，就不用调整，如果超过2.5ms·cm-1，就逐步减少氮肥和有机物料的用量至土壤电导率在2.5ms·cm-1以下。进一步地，所述中和剂为石灰石粉(主要成分为碳酸钙)或白云石粉，所述石灰石粉的添加量为16-18g·kg-1，所述氮肥为尿素，含N量46％，尿素的施入量为0.5g·kg-1，磷肥为过磷酸钙或钙镁磷肥，过磷酸钙或钙镁磷肥的施入量为0.5g·kg-1，所述植物秸秆或牲畜粪便的施入量为25g·kg-1。进一步地，所述中和剂为石灰石粉(主要成分为碳酸钙)或白云石粉，所述石灰石粉或白云石粉的添加量为8g·kg-1，所述氮肥为尿素，尿素的施入量为0.6g·kg-1，所述磷肥为过磷酸钙或钙镁磷肥，过磷酸钙的施入量为0.75g·kg-1，所述植物秸秆粉的施入量为25g·kg-1。进一步地，所述先锋植物为类芦、五节芒、香根草和马尾松中的一种或几种。进一步地，所述先锋植物为类芦和香根草中的一种或两种。进一步地，所述牲畜粪便为牛粪或猪粪。进一步地，所述植物秸秆粉的长度小于5cm，所述植物秸秆粉为稻秆粉或其它容易获得的植物秸秆粉，例如先锋植物类芦秸秆和五节芒秸秆。其中，试验中所用的稻秆，其pH为7.76，稻秆中有机碳含量为312.9g·kg-1，全氮含量为6.63g·kg-1，全磷含量为5.76g·kg-1，全钾含量为40.3g·kg-1。中和剂用量不足或过多，都可能造成pH值过低或过高，导致植物生长不良。养分补充剂和有机物料施用量不足，都有可能造成改良后土壤无法为植被复垦提供足够的养分，施用量过高很有可能造成土壤盐分含量过高，导致植被生长不良，甚至恢复失败。所以，本方法中施用剂量合理并且能有效改善植物生长所需的土壤条件。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点：1、本专利技术是针对酸性矿区排土场土壤酸化严重、铝和重金属活性高、电导率高以及有机质和养分极度缺乏，并且土壤性质的空间变异性极大的特点，所提出的改良方法，其核心技术不在于具体的改良材料添加量，而是以特定改良材料种类的选择和改良后土壤性质关键指标应该达到一定合理范围为原则，结合具有极强抗逆境生存能力的先锋植物作为植被恢复物种，是具有一定适用范围的植被恢复方案，而不是一种强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酸性矿区排土场植被恢复方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：调节土壤pH：向pH在4以下的排土场酸性弃土的表层土壤中施加中和剂并搅拌均匀至表层土壤pH为5.0‑7.5，所述表层土壤的厚度在25厘米以上；S2：施加养分补充剂：向完成S1步骤的表层土壤中施加氮肥和磷肥并搅拌均匀；S3：施加有机物料：向完成S2步骤的表层土壤中施加有机物料并搅拌均匀，得到土壤电导率在2.5ms·cm‑1以下的改良土壤，所述有机物料为植物秸秆粉或牲畜粪便；S4：在完成S3步骤的改良土壤上种植先锋植物。

【技术特征摘要】
1.一种酸性矿区排土场植被恢复方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：调节土壤pH：向pH在4以下的排土场酸性弃土的表层土壤中施加中和剂并搅拌均匀至表层土壤pH为5.0-7.5，所述表层土壤的厚度在25厘米以上；S2：施加养分补充剂：向完成S1步骤的表层土壤中施加氮肥和磷肥并搅拌均匀；S3：施加有机物料：向完成S2步骤的表层土壤中施加有机物料并搅拌均匀，得到土壤电导率在2.5ms·cm-1以下的改良土壤，所述有机物料为植物秸秆粉或牲畜粪便；S4：在完成S3步骤的改良土壤上种植先锋植物。2.根据权利要求1所述的酸性矿区排土场植被恢复方法，所述中和剂为石灰石粉，所述石灰石粉的添加量为16-18g·kg-1，所述氮肥为尿素，尿素的施入量为0.5g·kg-1，所述磷肥为过磷酸钙或钙镁磷肥，过磷酸钙或钙镁磷肥的施入量为0.5g·kg-1，所述植物秸秆粉或牲...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭彦彪，肖雪，冯宏，赵兰凤，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44