一种矸石山近自然生态系统重建方法技术方案

本发明专利技术一种矸石山近自然生态系统重建方法，属于生态恢复领域；提供一种能够在植被恢复的过程中通过植物种类合理配置、引入动物和人工作用，形成系统的矸石山近自然生态系统重建；重建矸石山近自然生态系统演替分为三个阶段：第一个阶段3-5个月，以草本植物为主的生态系统快速重建，地表植被覆盖度大于90%，第二个阶段3-5年，通过人为干扰作用，加速从以草本植物为主的生态系统向以灌木为主的生态系统转变，第三阶段3-5年后，完全依赖自然演替作用，重建的自然生态系统良性循环，食肉动物出现，形成了完整的生物链，生态系统进入自我更新状态；本发明专利技术主要应用在治理煤矸石山后的生态恢复方面。

【技术实现步骤摘要】
—种矸石山近自然生态系统重建方法
本专利技术，属于生态恢复领域。
技术介绍
煤矸石是在成煤过程中伴生或煤层伴生的黑灰色坚硬岩石，占原煤产量的15%以上，也是我国固体废弃物的一个主要来源，由于其资源化综合利用技术还不成熟，因此大量的煤矸石仍然堆积于矸石场中。露天堆积的矸石山由于自燃、风化、淋溶等作用对周边大气、水体、生物、土壤带来了很大的环境污染，生态环境受到严重破坏，因此，煤矸石山的生态恢复成为矿区环境治理的重要任务。作为一个受损的生态系统，其恢复措施主要以生态演替理论为基础，其中最主要的目标就是植被的快速恢复与良性演替。但是在实际操作中，大家关注的主要方面是植被种类的选择、生长和演替，演替的手段是完全依赖自然演替，往往需要很长的时间达到顶级植物群落，而且在这一生态恢复过程中往往忽略了动物的作用。近自然理论源于欧洲林业可持续经营，提出近自然林业是根据一定生态环境上潜在植被的特征，根据森林发生发展的自然规律培育健康稳定多样的混交林，使其兼具人工林和天然林的特点，同时具有生长迅速和稳定两方面的优点。后来这一“近自然”概念又被引入河西整治和水土保持领域，取得了很好的效果。针对上述矸石山生态重建中存在的问题，引入“近自然”理论，确定合理的植物种类、结构、空间布局，并利用人工和动物的作用促进植被的快速演替，提出矸石山近自然生态系统快速重建技术，是使得矸石山综合治理获得成功，形成可持续自我更新的生态系统的重要手段。经过对现有技术检索发现，中国专利CN101749016A公开了一种煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术，利用喷植被恢复生态浆为植物的生态提供土壤条件，喷播灌草植物种子，不仅能降低成本和用土量，便于施工，也符合生态学原理，后期的植被群落能够稳定持续，产生良好的生态效应；中国专利CN101519966公开了煤矸石山生态环境综合治理的方法，其中选用在封堵层上喷射过渡泥浆，再在过渡层上沿等高线自下而上环带式喷射槽罐类植物泥浆，逐渐全面覆盖，并进行封山管理，使植被恢复有保证；但这些专利均选取槽罐类植物作为植被恢复的先锋植物，植被恢复过程的管理也是依赖自然演替，因此要达到顶级植物群落需要很长的时间。中国专利CN102428857A公开了一种构建了阻控面源污染的河岸近自然植物群落的方法，通过合理的植物空间布局与配置，形成水平和垂直结构良好，乔灌草混交生长，既有效增加地表径流时间，促进污染物下渗、截留和吸附等过程，有效阻控了面源污染，又兼备了良好的景观美学功能；中国专利CN102742485A公开了一种构建亚热带城市近自然森林的方法，将不同种类和树龄的阔叶乔木混交，形成异龄复层的群落结构，快速构建亚热带城市近自然森林的景观，具有方法简单易行，成本低，群落结构完整，物种多样性丰富生物量高，少人为管理等多种优点。但是以上近自然治理还没有用于矸石山生态修复领域的技术。在进一步的检索中，发现与本专利技术主题相同或类似的文献报道分别是关于矸石山以植被恢复为主要内容的生态重建和林业、河溪以及水土流失近自然治理方面的，还未发现矸石山近自然生态系统重建的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术上存在的上述不足，提供一种能够在植被恢复的过程中通过植物种类合理配置、引入动物和人工作用，形成系统的矸石山近自然生态系统重建。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是: ，重建矸石山近自然生态系统演替分为三个阶段:第一个阶段3-5个月，以草本植物为主的生态系统快速重建,地表植被覆盖度大于90% ；第二个阶段3-5年，通过人为干扰作用，加速从以草本植物为主的生态系统向以灌木为主的生态系统转变，最终转为以乡土乔灌草构成的森林生态系统，生物多样性和植被覆盖度增加，出现了昆虫；第三阶段3-5年后，完全依赖自然演替作用，重建的自然生态系统良性循环，食肉动物出现，形成了完整的生物链，生态系统进入自我更新状态。所述第一阶段，首先，利用物理改良、化学改良、生物改良三种方式改善煤矸石山表层土壤结构和性质；所述的物理改良是指削坡整形后覆盖客土，采用机械及人工配合的方式进行；所述的化学改良是指通过在黄土中加入草炭土、木纤维、有机肥、保水剂和粘合剂;所述的生物改良是利用对极端生存环境条件具有耐性的固氮植物、绿肥作物、固氮微生物、菌根、真菌来改善煤矸石山表层土壤，实施方法为植生袋基质里配置或喷浆液配置； 其次，建立灌溉系统；在植物种类的选择中以乔灌草结合，乔灌以乡土树种和乡土灌木为主，适当选用经过多年引种和驯化的外来植物品种，在栽培方式上乔木采用穴栽和扦插、压枝相结合，灌木采用穴栽和扦插、压枝及远程喷播相结合，草木采用远程喷播、坡面码放生态植被袋或人工播撒。所述的第二阶段，对草本植物进行人工刈割或放牧，以快速去除引入的草本植被，促进灌木、乔木和乡土草本植物的生长，形成以灌木为主的植物群落，通过放养蜜蜂，在乔木苗木的树冠上构筑鸟巢，为鸟类提供栖息之地，借助风力、动物等自然力量传播草木和灌木。所述的化学改良是指坡面修整后，基质材料在坡面上喷射基质层，所述的基质层材料为木纤维1-2份、草炭土 9-10份、蛭石1-2份、粘合剂0.01-0.03份、有机肥2_3份、保水剂0.1-0.3份和黄土 0.1-0.3份。所述的远程喷播包括喷射灌木种子和喷射草本种子。所述的喷射灌木种子是指喷射以混合种子0.04-0.06份、木纤维1-2份、草炭土3-5份和蛭石0.5-0.7份配比的基质。所述的喷射草本种子是指喷射以木纤维0.1-0.2份、粘合剂0.002-0.004份和混合种子0.04-0.06份配比的基材。所述的生态植被袋为4层，从外到内依次为尼龙纤维层、木浆纸层、植物种子层和无纺布层。本专利技术与现有技术相比所具有的有益效果是:通过这种治理方法仅需3-5年，矸石山就形成了从草本植物为优势种的草地生态系统到以乡土灌木为主的灌木林生态系统，最终演替至以乔木和灌木为主的森林生态系统的阶段，伴随植被的演替随之而来的还有从昆虫到食肉动物的出现，形成生物多样性和物种丰富度较高的可自我更新和可持续的近自然生态系统。在这个森林生态系统力生活着高大的乔木、低矮的灌木、草本植物，有许多鸟类在此栖息，有的鸟吃草籽，有的鸟是杂食性鸟(既吃草籽又吃昆虫)，昆虫又吃植物的茎和叶，有些鼠类以植物的茎、叶、果实为食物，然而鼠又是狐、鹰和蛇的食物，鹰也捕食鸟。经过了近自然生态系统的重建，植被覆盖度和生物多样性增加，空气质量改善，淋溶水水质变清。【具体实施方式】本专利技术设计一种重建矸石山近自然生态系统的方法，重建的矸石山近自然生态系统经过人工促进演替，生态演替分阶段进行，第一阶段为草本植物为优势种的草地生态系统快速恢复阶段，第二阶段为以乡土灌木为主的灌木林生态系统，第三阶段为以乔木和灌木为主的森林生态系统的阶段，即森林生态系统。所述第一阶段， 首先，利用物理改良、化学改良、生物改良三种方式改善煤矸石山表层土壤结构和性质，满足植物生长的要求。通过在黄土中加入草炭土、木纤维、有机肥、保水剂、粘合剂等改良材料，促进土壤熟化，目标是形成接近自然状态的土壤结构。削坡、整形后覆盖客土200mm-300mm,采用机械(挖掘机、装载机)及人工配合(坡面人工整理)的方式进行。生物改良是利用对极端生存环境条件具有耐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矸石山近自然生态系统重建方法，其特征在于：重建矸石山近自然生态系统演替分为三个阶段：第一个阶段3?5个月，以草本植物为主的生态系统快速重建，地表植被覆盖度大于90%；第二个阶段3?5年，通过人为干扰作用，加速从以草本植物为主的生态系统向以灌木为主的生态系统转变，最终转为以乡土乔灌草构成的森林生态系统，生物多样性和植被覆盖度增加，出现了昆虫；第三阶段3?5年后，完全依赖自然演替作用，重建的自然生态系统良性循环，食肉动物出现，形成了完整的生物链，生态系统进入自我更新状态。

【技术特征摘要】
1.一种矸石山近自然生态系统重建方法，其特征在于:重建矸石山近自然生态系统演替分为三个阶段:第一个阶段3-5个月，以草本植物为主的生态系统快速重建，地表植被覆盖度大于90% ;第二个阶段3-5年，通过人为干扰作用，加速从以草本植物为主的生态系统向以灌木为主的生态系统转变，最终转为以乡土乔灌草构成的森林生态系统，生物多样性和植被覆盖度增加，出现了昆虫；第三阶段3-5年后，完全依赖自然演替作用，重建的自然生态系统良性循环，食肉动物出现，形成了完整的生物链，生态系统进入自我更新状态。2.根据权利要求1所述的一种矸石山近自然生态系统重建方法，其特征在于:所述第一阶段，首先，利用物理改良、化学改良、生物改良三种方式改善煤矸石山表层土壤结构和性质；所述的物理改良是指削坡整形后覆盖客土，采用机械及人工配合的方式进行；所述的化学改良是指通过在黄土中加入草炭土、木纤维、有机肥、保水剂和粘合剂；所述的生物改良是利用对极端生存环境条件具有耐性的固氮植物、绿肥作物、固氮微生物、菌根、真菌来改善煤矸石山表层土壤，实施方法为植生袋基质里配置或喷浆液配置； 其次，建立灌溉系统；在植物种类的选择中以乔灌草结合，乔灌以乡土树种和乡土灌木为主，适当选用经过多年引种和驯化的外来植物品种，在栽培方式上乔木采用穴栽和扦插、压枝相结合，灌木采用穴栽和扦插、压枝及远程喷播相结合，草木采用远程喷播、坡面码放生态植被袋或人工播撒。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫有寿，王晓军，张红，梅傲雪，温美佳，申彦舟，
申请(专利权)人：山西绿巨人环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：