晋城市矸石场绿化措施与效果分析

郭钰琴

(晋城市水利局)

1 自然条件

晋城市四面环山,山峦叠嶂,丘陵起伏,沟壑纵横,由于地处温带大陆性季风气候区,光热条件相对充足,特殊的地形造就了适合植物生长的特殊气候条件。全市主要土壤类型有山地草甸土、山地棕壤、褐土、潮土、红粘土、粗骨土、石质土、新积土等 8个土类、13个亚类,其中褐土类面积占全市总土壤面积的 83.3%。褐土肥力较高,有机质含量 2.1%,全氮含量 0.1%。全市森林植被覆盖率为 23.6%,山区林草地覆盖率为 89%。区域内的人工植被,主要乔木树种有杨树、柳树、刺槐、油松等,果树和经济树种有梨、苹果 、杏、桃、核桃、柿、红枣、栗子等。

2 煤矸石的主要特点

晋城市位于沁水煤田南端,据 2006年公布的数据显示,全市年产原煤 8000万 t,年产煤矸石约1120万 t,是我省的主要煤炭生产基地之一。在长期的煤炭生产过程中,形成了众多的煤矸石山,对生态环境造成了很大影响,治理任务任重而道远。

煤矸石的主要特性是结构杂乱且松散,粒度很大,并伴有非连续的缝隙和孔洞存在;表层细颗粒的风化层厚度为 10～15 cm;密度大,地温高,易蒸发,不利于保水、保肥;但透气性好,且因其特殊的结构使成活的植物根系易于通过孔洞和缝隙深入矸石深部吸取水分和养分。与黄土相比,煤矸石场具有以下特点:含水量低(不足同期黄土的 50%)、田间持水量低(仅为黄土的 1/2-1/3)、入渗快(入渗规律呈直线型)。

3 矸石场治理方法

晋城市的煤矸石场治理,主要遵循“上导、中截、下挡、后排”的治理新理念,并采取植物措施的绿化方法,力求最大限度地减少煤矸石对周围环境的危害,保护和改善生态环境。

3.1 煤矸石堆放

矸石场的治理从堆放方式入手,以增大排矸场的贮矸能力,形成坚固的渣体,防止滑坡和自燃,堆成后便于整地、种植和管护。

矸石堆放时先用推土机推平,并用重型机械压碎压实,使之不易透气,每 0.8-1.0 m厚矸石之间用 0.1 m厚黏土隔开,以防止空气进入矸石内部造成自燃。同时,在矸石堆放的边坡覆土,尽量使煤矸石的裸露面最小,阻断煤矸石中的可燃物与空气接触,以阻止可燃物的氧化自热、自燃。煤矸石堆放注意外高里低,通过推土机平整,规整流路,疏导水流,避免水流对矸石堆边坡冲刷。

3.2 矸石场整地

排矸场采用分区排矸、分区碾压、分区覆土、分区改良、逐年归田或绿化的方法。矸石场覆土多为60-100 cm,穴状整地种植乔灌木,至矸石场使用年限结束,矸石场上全部覆土进行农林种植利用。

3.3 矸石场绿化

3.3.1 绿化物种选择

针对煤矸石场特殊的立地条件,结合当地的地理位置、气候、水文、土壤、植被等自然条件,以乡土植物为基础,优先选择耐干旱、耐贫瘠、萌发力强、根蘖性好、成活率高、生长速度快的优良品种,以适地适树为原则,达到植物成活、较快生长和改良土壤多重目的。综合以上条件,晋城市矸石场绿化主要采用的树种为侧柏、油松、刺槐以及旱柳、榆叶梅、华北紫丁香、火炬树等,乔灌木下撒播野菊花、石竹梅、无芒雀麦等。

3.3.2 种植管理技术

矸石场植物主要选择在春季栽植,部分矸石场由于施工期限制,选择在秋季栽植。乔灌木主要采用穴状整地带土托种植的方式,穴坑一般为 0.6 m×0.6 m×0.6 m或 0.4 m×0.4 m×0.4 m,栽植过程中严格按照“三埋两踩一提苗”要求,栽后马上浇水,以保证植物成活。林下花草采用直播的方式。抚育管理主要是安排专人进行管护,注重肥水管理,以保证植物成活与正常生长。

4 矸石场绿化效果调查分析

4.1 成活植物品种及成活率

据对晋城市已治理的 15个矸石场绿化植物品种调查,已成活的植物有 17科、22属、52种,其中乔木平均成活率 86%,灌木平均成活率 91%,草本平均成活率 95%。另外,还有自然更新生长的灌木 10余种。调查结果表明:常绿树种的成活率以刺槐和侧柏为最高,针叶树种相对阔叶树种成活率高,带土球栽植相对裸根栽植成活率明显提高,栽后浇水的相对栽后不浇水的成活率明显提高,草本植物相对乔灌木成活率高。

4.2 生长情况分析

从各树种抽样的根系剖面检测看出,大多数树种根系主要停留在覆土层和矸石风化表层中,较难垂直深入,但侧柏和臭椿根系却能深入矸石深部吸取水分和养分,

从生长期观测,矸石场上的乔、灌木及草本植物生长期较长,比同区地面同种植物长 10 d左右,这主要是由于矸石场地温较高,因此使矸石场上的树草发芽早、落叶迟。

从病害的情况看,旱柳栽后第 2年叶片渐小,出现矮化并产生病害;刺槐根系中发现有根瘤菌,对促进矸石风化和吸取养分有利,但 2 a后也部分出现矮化现象,说明旱柳和刺槐不太适合在矸石场栽植。

4.3 植被覆盖率

采用线路法调查测定了矸石场树木郁闭度和灌木、草本的植被覆盖度,2005年测得平均覆盖率为64%,2007年已达 82%,个别区域树木郁闭度达到0.93,充分说明矸石场覆土绿化是成功的。

4.4 绿化效果分析

通过科学的整地,选择适生的树草种,加上合理的管护,矸石场植被覆盖率明显提高,减轻了空气污染,减少了水土流失,美化了矿区环境,取得了较好的生态效益和社会效益。调查的 15个矸石场,恢复了 25 hm2土地的使用价值,按当地荒山价格计算,其效益为 1110.6万元;矸石山上生长的 19.3万多株乔木,按林业部有关规定计算,到 2007年直接经济效益为 121万余元,加上大量灌木幼林、草本植物的效益和间接制造氧气、防止污染、防止水土流失等生态环境效益,综合效益十分可观。由于昔日的荒山、“黑山”已披上绿装,一些动物如鸟、鼠、蛇、兔等也开始在这些地方安家,使“荒地”变成了“宝地”,有效地改善了区域生态环境。矸石场的绿化,还起到了防风固沙、涵养水分、调节区域小气候、变废为宝、化害为利、造福子孙后代的作用,为全市矸石场的治理提供了宝贵经验。目前,在一些距生活区较近的矸石场已建起了凉亭、花池等,变成了人们休闲娱乐的场所。

5 结论与建议

晋城市矸石场具有坡度大、粒度大、密度大、地温高、含水量低、入渗快、易蒸发、结构性和保水保肥差等特点,致使植物生长的立地条件较差,但矸石场中存在孔洞和缝隙是植物生长的透气性良好,且易使成活的植物根系扎入深部吸取水分和养分。

晋城市矸石场绿化注重了适生植物种的选择、科学的种植技术和合理的抚育管理,尤其是保证保苗期和干旱高温季节植物生长所需的水分,这些经验是矸石场绿化成功的关键。

矸石的科学堆放与层间覆土避免了矸石自燃,从而减少了绿化过程中烧苗现象的发生,值得推广应用。

在矸石场所有的绿化树草种中,无论从成活率、生长量,还是郁闭度,种植侧柏的优点突出,建议在矸石场绿化中优先选择。

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