濟南市礦區(qū)石山立地條件的研究

濟南市礦區(qū)石山立地條件的研究

巖石主要是黑灰色巖石，含碳量低，比煤堅硬。目前,國內(nèi)外采煤和洗選過程中排出的矸石大多棄置于山溝、平川一帶,形成矸石山1研究領(lǐng)域的總結(jié)1.1c、c、e區(qū)陽泉市位于山西省東部,是一座新興工業(yè)城市,是全國重要的礦產(chǎn)集中區(qū),境內(nèi)礦藏資源豐富,素有“煤鐵之鄉(xiāng)”之譽,煤田面積約為1800hm陽泉煤業(yè)集團已開發(fā)的區(qū)域包括6個礦,除五礦位于陽泉市區(qū)的東南部外,一礦、二礦、三礦、四礦以及新景礦均位于陽泉市區(qū)的西北部1.2氣候差異大、復(fù)雜地形影響陽泉市屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。由于受大陸性季風(fēng)氣候及復(fù)雜地形影響,市內(nèi)不同地區(qū)的氣候差異較大。其總體氣候特征為冬夏長,春秋短,四季分明;日照比較充足,晝夜溫差較大。全年實際日照時數(shù)為2696.3~2886.3h1.3土壤類型陽泉市土壤總面積為38.5萬hm1.4陽煤集團前0.hm陽泉市物產(chǎn)資源豐富,煤、鋁礬土、硫鐵礦被譽為陽泉“三寶”。陽泉煤田面積約為1800hm陽煤集團建于1950年,現(xiàn)有6個礦12對礦井,年生產(chǎn)能力在3000萬t以上。在礦區(qū)已堆積有20多座煤矸石山,堆積總量約9000萬t,并以每年超過400萬t的速度在繼續(xù)增加。2石山立地條件分析本試驗主要通過資料搜集,以陽泉市一礦某停排年限為5a的矸石山為研究對象,以礦區(qū)邊緣未受開礦擾動較小的地塊為對照,運用野外踏勘、調(diào)查和實驗室化學(xué)分析相結(jié)合的方法對其土壤的理化性質(zhì)、立地條件進行分析。2.1樣品采集和分析樣于該矸石山隨機做3個樣地的重復(fù),按照S型取樣法用土鉆取5個0~20cm的土層作為土樣。樣品采集分為原狀土和分析樣。原狀土采用環(huán)刀采集后帶回室內(nèi),用于土壤物理性質(zhì)的分析;分析土樣用土鉆采集后放入鋁盒中,去除根系、石塊等,同時記錄采樣地點、日期、采樣深度及編號等,用于土壤化學(xué)性質(zhì)的分析。2.2內(nèi)部分析2.2.1土壤物理特性的測量2.2.2土壤有機碳的測定土樣取回,帶回實驗室內(nèi)經(jīng)風(fēng)干、木棍攆碎,過0.149mm篩,然后按照各種測定指標要求進行預(yù)處理。土壤pH值采用pH儀電極測定法測定;土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法測定;土壤全N采用半微量開氏法測定;土壤速效P采用酸溶-鉬銻抗比色法測定;土壤速效K采用氫氧化鈉-火焰光度法測定。3結(jié)果與分析3.1石山表層酸性研究土壤水分和孔隙狀況是土壤肥力的重要指標,直接影響土壤中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程。從表1可以看出,與礦區(qū)周邊土壤相比,矸石山自然含水量下降了11.1百分點;土壤容重上升了0.48g/cm從表2可以看出,自然裸露的矸石山表層酸性較強,pH值低至3.34,已經(jīng)超過對植被造成傷害的臨界點,限制了植被的生長。N,P,K的缺乏同樣也是一個重要的不利因素,矸石山有機質(zhì)含量僅為1.62%,全N為0.041%,速效P為2.3mg/kg,速效K為97mg/kg。雖然速效K的含量較高,但很難被植物所吸收利用。因此,矸石山土壤養(yǎng)分狀況很差,必須進行改良才能達到適合植被生長的條件。3.23石山植被綠化的限制因素3.2.1煤石山較干旱、干物質(zhì)環(huán)境特征明顯矸石山由于停排的年限較短,表層風(fēng)化層淺,保水能力差,而且陽泉地區(qū)降雨少、較干旱。矸石的自燃現(xiàn)象還會使表層形成干燥少水的環(huán)境。另外,煤矸石呈暗色,吸熱性強,造成煤矸石山較礦區(qū)周邊黃土山更加干旱缺水。所以,干旱缺水成為了煤矸石山最突出的立地特征,而水分狀況又是制約植物成活與生長的最關(guān)鍵因子。3.2.3石保肥能力差由于此矸石山停排的年限較短,矸石的粒徑較大、地質(zhì)松散,表層基本無土壤結(jié)構(gòu),導(dǎo)致土壤保持和陽離子交換量較差,造成矸石山的保水保肥能力差。4山區(qū)植被恢復(fù)和重建措施的建議4.1干旱水壓的長通過對矸石山的立地條件分析可知,在矸石山對植被生長的最大限制性問題就是干旱缺水。另外,要針對矸石較差的保水能力,可以將礦井水引上矸石山,建立必要的灌溉設(shè)施來對植被進行定期灌溉,以保證植被成活4.2生物可擴張型為改善此類矸石山的生態(tài)條件,種植植物主要以草本為主,其中,植物的選擇應(yīng)遵循以下原則,不能盲目地引進栽植,否則會使植被成活率和保存率較低,嚴重時會出現(xiàn)大面積死亡的現(xiàn)狀。(1)盡量選擇當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)土樹種,或引進外來抗性強的速生品種進行栽植。(2)選擇適應(yīng)性強,耐干旱、耐貧瘠、耐高溫,生長速度快又能夠改良土壤的樹種。(3)大量文獻資料表明,固氮樹種能適應(yīng)嚴酷的立地條件,可以先選擇一些豆科類的植物作為先鋒植物,達到養(yǎng)地的目的。(4)依據(jù)科學(xué)試驗選擇樹種,根據(jù)自然條件、生物學(xué)特性引進外來樹種,經(jīng)少量栽植后,篩選出優(yōu)良品種,再進行大面積栽植推廣。(5)先鋒植被類型應(yīng)選擇能適應(yīng)此類矸石山上的極端條件,在矸石山上自然生長且長勢較好的草本植物4.3石山表層改良及種植改造對于此類停排年限較短的矸石山,由于自然環(huán)境較差,表層土壤風(fēng)化程度弱,不具備正常土壤的結(jié)構(gòu)和肥力。針對這種貧瘠的立地類型特征,其植被恢復(fù)與重建措施應(yīng)主要以栽培和保護為主,在初期可以播種一些旱生、抗逆性強的草本植物。此類矸石山應(yīng)先整地,在矸石山表面覆蓋10~20cm厚的黃土層,改善矸石山表層土壤結(jié)構(gòu),同時增施含有植物所需N,P,K等元素的肥料,提高土壤養(yǎng)分,改善土壤現(xiàn)狀,然后進行人工撒播草種根據(jù)陽泉當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境條件、此類矸石山的立地類型以及查閱大量的文獻資料,建議可以播種的草本植物為:紫花苜蓿、沙打旺、甘草、圓葉牽牛、蔾、狗尾草、畫眉草、反枝莧、打碗花等此外,還應(yīng)確定適宜的栽植密度,對于干旱貧瘠的立地條件,一定的水分只能容納一定數(shù)量的植物生存,不能隨意擴大。確定適宜的植物栽植密度,可以使水資源的承載合理化,形成高效利用有限水資源的植物生態(tài)系統(tǒng)土壤含水量=(濕土質(zhì)量-烘干土質(zhì)量)/烘干土