本发明涉及一种利用湿地松容器苗直接修复金属废矿渣堆场的方法，属环境保护
技术领域：
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：我国是一个矿产资源大国，随矿产资源的开发，矿区“三废”排放量最大的固体废物数量也随之增加，不仅占用和破坏大量的土地资源，还带来巨大的环境安全隐患。虽然目前开展了大量废矿石资源回收再利用的研究，但受到经济条件、技术设备以及市场变化等方面的影响，我国废矿渣特别是低品味废矿石的利用率一直较低，所以大量的矿渣堆场依然急需进行生态修复。如何治理由采矿时剥离的表土、采集的废石及低品位矿石堆积而成的废矿渣堆石场成为矿区环境治理的难点。废石堆场缺乏正常的可供植物生长和生存所需的土壤结构，矿石通气透水性能良好，保水保肥能力差，土壤温度变化剧烈，重金属含量较高，土壤呈强酸性，pH最低可低至2-3左右，只有零星的草本植物定居，植被自然恢复状态极差，周期太长，无法达到生态恢复的要求。目前大量施用的覆土修复工程，工程量大，客土成本高，且植物存活率较低，特别是废矿渣边坡地，水土流失严重，修复效果较差。目前针对矿区废矿渣堆积坡地修复主要利用直接挂网喷草技术、液压喷播、客土喷附法、喷混植生技术、三维植被网技术等，但这些方法也都存在工程量大，成本高，缺乏乔灌草的合理搭配，喷播的植物种类受限制，长期效果差，草本退化较快等问题。所以，发展一种经济、合理、有效的植物修复方式对矿区废矿渣堆积地，特别是堆积坡地的修复非常重要。林木树种因其根系发达、纵深宽大、生物量大、对重金属耐性强等因素，成为植物修复的热点。湿地松对气温和土壤适应性强，抗旱、耐涝、抗贫瘠，耐酸，对各种立地有良好的适应性和抗逆性，生长迅速，是重要的造林树种。所以利用改良基质的湿地松容器苗对废矿渣立地进行生态修复不仅能改善矿区生态环境，还具有重要的经济价值。技术实现要素：本发明的目的是，针对金属废矿渣堆场植被环境日益恶化的状况，为了改善金属废矿渣堆场的生态环境，本发明提出一种利用湿地松容器苗直接修复金属废矿渣堆场的方法。本发明实现的技术方案如下：一种利用湿地松容器苗直接修复金属废矿渣堆场的方法，包括以下步骤：(1)湿地松种子发芽：将湿地松种子置于60℃的温开水浸种2-3天，中间更换温水1-2次，用0.2％高猛酸钾溶液对种子进行消毒2h，然后用清水冲洗干净；湿地松种子催芽后直接播于大号深孔育苗穴中，育苗基质为泥炭、谷壳和蛭石，并拌以钙镁磷肥和多菌灵，充分混匀；每一穴中播种2-3粒，覆上一层薄薄的细沙，待发芽成苗后，每一穴定植1株幼苗，多余的幼苗移植于缺苗的育苗穴内，定植后喷水定根；(2)苗木管理：控温及防病。幼苗期要根据具体天气状况用遮阳网控温、透气，根据土壤干湿浇水，在芽苗萌芽和移植前期，水分管理要做到适量、多次，每天喷雾1-2次，在早上或傍晚喷雾1min，使营养土保持湿润状态，促进侧根生长；根据湿地松幼苗的长势适当用3％的浓度的N:P:K＝20:20:20的全营养水溶性叶面肥进行追肥；(3)移植到可降解无纺布容器袋：在选择容器袋培养基质时，尽可能采用矿区附近可利用资源，通过不同基质配比，寻找湿地松在废矿渣生长最佳的容器基质；将一定比例的泥炭土、木屑、谷壳、黄心土和火烧土搅拌均匀；为预防病虫害，加入3％工业硫酸亚铁25kg/m3，用塑料薄膜覆盖2-3天后装入容器袋中；南方湿润多雨，且湿地松具有较好的耐旱性，所以基质中不加入保水剂；在湿地松幼苗根系团形成，幼苗长至12-15cm左右时，将苗木和培养基质一起移植到可降解无纺布容器袋中。(4)容器苗管理：移植初期加大施肥量，用6％浓度的全营养水溶性叶面肥每10d施肥一次，连续施肥3-4次，促进幼苗生长；在生长后期，快要出圃前，停止施用氮肥，施用磷肥和钾肥，让苗木木质化；(5)矿区废矿渣堆积坡地整地：废矿堆积地坡地较陡，部分稳定性较差的坡面应进行工程改良，将土壤条件较差的渣石坡面改成坡度相对较缓较稳定的斜坡面，在废矿渣上挖坑，按照容器袋的规格(20cm×20cm)穴坑约30cm×30cm。(6)移植：湿地松容器苗的出圃标准为苗木根系团充分形成，苗高超过20cm，此时即可出圃进行造林；一般在2月、5月、9月移植；移植到整好的矿区废矿渣堆积坡地上。将容器苗直接移植到废石坑中，栽植时划破容器袋底部，移植后用谷壳平整穴面，行株距为1.5米×1.5米；一年后，湿地松可以长0.5-0.8m左右，如果条件可以，每年追加氮磷钾肥1-2次，湿地松长势会更好。所述育苗基质配比的体积比为：泥炭：谷壳：蛭石＝2:1:1；所述钙镁磷肥含量为6kg/m3；多菌灵含量为0.2kg/m3。所述施用磷肥和钾肥的质量比为：钾肥：磷肥＝200g：100g，对水50kg。所述容器基质的体积比为：泥炭土:木屑:谷壳:黄心土:火烧土＝1:1:1:1:1。本发明的有益效果是，湿地松对金属废渣土壤表现出了良好的适应性，生长迅速，根系深入废矿石中，2年后的成活率达到80％以上。本发明采用改良式湿地松容器苗直接修复金属废矿渣堆场的方法，为湿地松在废矿渣立地条件下的生长需求提供了解决途径。本发明利用湿地松容器苗培育湿地松苗成活率高，将其移植到矿区废矿渣堆积地上，利用容器基质最大限度满足湿地松苗期生长营养需求，提高湿地松在矿渣中的成活率，也为后期进行矿山废弃地土壤基质改良以及其他修复植物的定植生长提供了立地基础。具体实施方式本发明实施针对矿区废石渣重金属含量较、保水保肥能力较差，营养元素缺乏的特点，选择耐贫瘠、耐重金属、耐旱的抗逆植物，对废矿渣堆积地进行了平整、覆土、植物移植等，客土覆土15-20cm左右，移植的植物品种为湿地松、黄檀、银合欢、女贞等，全部为1年生幼苗。2年后发现女贞不适应金属废渣堆的立地，在生长一段时间后，慢慢叶片凋落，茎干黑化，植株死亡。银合欢和黄檀对废矿渣酸性土壤具有一定适应性，但生长较慢，而且根系沿着废矿渣和土壤的界面延伸，没有伸入矿渣中。湿地松对金属废渣土壤表现出良好的适应性，生长迅速，根系深入废矿石中，2年后的成活率达到80％以上。4种树种移植2年后的生长情况如表1所示。所以，湿地松是矿区废矿渣堆积地植物修复的先锋树种。湿地松可以对废矿渣坡地进行无覆土修复，但必须满足湿地松在废矿渣立地条件下的生长需求。表14种树种移植2年后的生长情况树种树高/m地径/cm抽梢长/m根冠比成活率％湿地松2.27±0.386.67±1.230.58±0.280.31±0.0589.3黄檀0.87±0.322.56±0.560.29±0.150.17±0.0664.3银合欢0.77±0.292.98±0.590.25±0.200.22±0.0759.5女贞0.43±0.421.81+0.41--0.10±0.055.2针对金属矿渣无植物生长土壤、营养元素贫乏、重金属含量高、酸性强等特点，在已有的湿地松轻质容器苗基础上进行改良，先在育苗穴中进行培苗后移植到容器袋中，通过基质配比实验研发出较适合湿地松在矿渣中生长的容器基质，直接移植到矿区废矿渣堆积地上，利用容器基质最大限度满足湿地松苗期生长的营养需求，提高湿地松在矿渣中的成活率，为后期进行矿区废弃地土壤基质改良以及其他修复植物的定植提供了良好的立地基础。容器苗基质选择中，要求有较高的有机物含量，且有机物质腐熟程度不能过度，要轻腐熟度。而且，一般的容器苗基质对基质的物理性质更看重，要求容器基质具有良好的保水透气性，但基于废矿渣全部由大小不一的废石组成，排水通气良好要求，所以本实施例中的容器苗基质对养分含量要求更高，而且要求容器基质能提供湿地松根系生长的土壤成分。本实施例一种利用湿地松容器苗直接修复金属废矿渣堆场的方法，包括以下步骤：(1)湿地松种子发芽：将湿地松种子置于60℃的温开水浸种2-3天，中间更换温水1-2次，用0.2％高猛酸钾溶液对种子进行消毒2h，然后用清水冲洗干净。湿地松种子催芽后直接播于大号深孔育苗穴中，育苗基质为泥炭：谷壳：蛭石(体积比)＝2:1:1，并拌以钙镁磷肥(6kg/m3)及多菌灵(0.2kg/m3)充分混匀。每一穴中播种2-3粒，覆上一层薄薄的细沙，待发芽成苗后，每一穴定植1株幼苗，多余的幼苗移植于缺苗的育苗穴内，定植后喷水定根。(2)苗木管理：控温及防病。幼苗在高温曝晒下容易造成日灼，在连续阴雨天，芽苗极易发生猝倒病，因此在幼苗期要根据具体天气状况用遮阳网控温、透气，根据土壤干湿浇水，在芽苗萌芽和移植前期，水分管理要做到适量、多次，每天喷雾1-2次，在早上或傍晚喷雾1min，使营养土保持湿润状态，促进侧根生长；在速生期要多量、少次，营养土达到一定的干燥程度后再浇水。此外，因营养基质中含有部分营养成分，所以根据湿地松幼苗的长势适当用3％浓度的N:P:K＝20:20:20的全营养水溶性叶面肥进行追肥。(3)移植到可降解无纺布容器袋：因废矿渣恶劣的立地条件，无植物生长需要的土壤结构和营养条件，所以容器袋的规格较传统轻质基质规格大，为20cm×20cm。而且在选择培养基质时，尽可能采用矿区附近可利用资源，通过不同基质配比，寻找湿地松在废矿渣生长最佳的容器基质。所用的营养土(黄心土和火烧土)经过充分打碎后进行过筛，除去大块石砾、树根等杂物。将一定比例的泥炭土、木屑、谷壳与黄心土、火烧土搅拌均匀，最好在搅拌时喷洒少量清水，以免细土被风吹掉。为预防病虫害，加入3％工业硫酸亚铁25kg/m3，用塑料薄膜覆盖了2-3天后装入容器袋中。因南方湿润多雨，且湿地松具有较好的耐旱性，所以基质中未加入保水剂。在湿地松幼苗根系团形成，长至12-15cm左右时，将苗木和培养基质一起移植到可降解无纺布容器袋中。(4)容器苗管理：移植初期加大施肥量，用6％浓度的全营养水溶性叶面肥每10d施肥一次，连续施肥3-4次。在生长后期，快要出圃前，停止施用氮肥，施用磷肥和钾肥，施肥量为钾肥：磷肥＝200g：100g，对水50kg，让苗木木质化。(5)矿区废矿渣堆积地整地：废矿堆积地坡地地质稳定性较差，所以部分稳定性较差的坡面进行工程改良，将土壤条件较差的渣石坡面改成坡度相对较缓较稳定的斜坡面，在废矿渣上挖坑，将容器苗直接移植到废石坑中，栽植时划破容器袋底部，移植后平整穴面，行株距为1.5米×1.5米。一年后，湿地松可以长0.5-0.8m左右，如果条件允许，每年追加氮磷钾肥1-2次，湿地松长势会更好。(6)移植：湿地松容器苗的出圃标准为苗木根系团充分形成，苗高超过20cm，此时即可出圃进行造林。对于根团未充分形成、长势较为衰弱的苗木均不可出苗。苗木在出圃时用苗框进行装运，防挤压折苗，做到随栽随运苗。湿地松容器苗几乎可做到周年造林，但一般宜在2月、5月、9月移植。苗木移植到可降解无纺布容器袋，基质配比十分重要，本实施例对进行基质配比试验：矿区废弃地堆积的废矿渣由矿山开采、选矿及加工冶炼过程中产生的各种固体废弃物组成，不仅缺乏植物生长所需的土壤结构和营养元素，而且保水保肥能力较差，所以常规的轻型基质湿地松容器苗可能不适应矿渣立地条件。首先，考虑到南方多为酸性红壤，湿地松是嗜酸植物，能够分泌大量小分子有机酸，所以基质土壤选用含沙量40％左右的半风化的黄心土，不仅可适当减少病虫害的发生，而且孔隙度50％左右，具有一定保水保肥能力，与火烧土配合起来，可提高苗木地下部分有效营养空间，使之充分吸收养分。其次，因为废矿渣缺乏植物生长需要的营养物质，虽然可以人工施肥，但提高基质中的养分库水平可有效提升湿地松容器苗在废矿渣堆场的成活率，所以基质配比中加入木屑、谷壳等农林废弃物，变废为宝，可以给容器苗生长提供丰富的有机质。还有，泥炭是目前容器育苗使用最广的基质成分，不仅密度小，而且透气、持水性好，含盐量低，对幼苗根聚体的形成十分有益。所以通过基质配比满足湿地松在废矿渣堆场的生长需求对湿地松修复矿山废弃地十分重要，基质配比比例如表2所示。表2基质配比比例(体积比)基质黄心土火烧土泥炭谷壳木屑缓释复合肥kg/m3A331115B222225C113325D223215表3不同基质湿地松容器苗的生长状态基质序号苗高/cm地径/cm平均每株鲜重/g平均每株干鲜重/gA20.140.443.650.59B28.310.504.750.84C29.710.514.920.97D30.500.545.020.99表4不同基质湿地松容器苗在矿区废弃地的生长状态(移植2年后)基质序号苗高/cm地径/cm存活率/％A113.51.9765B140.72.6591C103.21.5674D135.62.8087由表3可以看出，湿地松在不同培养基质中的生长状态表现出较显著的生长差异，黄心土和火烧土的土壤成分比例较高，湿地松容器苗生长速度较慢；泥炭土比例较高，容器苗生长较迅速。D基质配比(黄心土：火木屑烧土：泥炭：：谷壳＝2：2:3:2:1)具有最大幼苗高、地径生长量，说明适当提高泥炭比例有利于促进湿地松生长。B基质中木屑比例较D大，湿地松容器幼苗生长速率较D慢，可能是木屑泡水后较紧密，与黄心土和火烧土混合后通气透水性稍差，影响苗木对水分和养分的吸收。但表4中幼苗植株移植到德兴铜矿废矿渣的生长结果与表3中容器苗的生长结果不一致。表4表明，生长基本一致的湿地松容器苗移植到废矿石堆场后，黄心土和火烧土含量较高的土壤基质(A配比)的湿地松成活率比黄心土和火烧土含量较低的基质(C配比)高，生长速率较快，说明在废矿渣中湿地松的生长需要一定的土壤成分作为基底。但B和D基质配比方案在矿渣堆场还是表现出较好的生长优势。综合考虑容器苗培育和废矿渣堆积地的适应生长的结果，采用B和D基质配比方案的湿地松容器苗对矿区废矿渣堆积地的修复效果较好。但由于泥炭资源的不可再生性，资源较紧缺，价格较高，而木屑和谷壳等农林废弃物资源较多，所以还是采用黄心田：火烧土：泥炭：木屑：谷壳＝1：1：1：1:1作为湿地松容器苗培养基质，成本较低，苗木在矿区生长较好，生态修复效益显著，易于推广应用。当前第1页1 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