一种铝土矿采空区石芽边坡生态修复方法与流程

1.本发明涉及边坡生态修复技术领域，具体涉及一种铝土矿采空区石芽边坡生态修复方法。


背景技术：

2.南方地区铝土矿采场边坡在开采后会遭受较大的破坏，土壤肥力下降，水土流失严重，土壤退化荒漠化加剧，土壤生态环境恶化，土壤生态功能下降。植物直接种植很难存活，不具备生长条件。
3.边坡由于缺乏植物生长的土壤基本条件，所以解决客土附着问题是其生态修复的关键点，现有的技术中主要包括修建植生槽、框格梁和挂网客土喷播三大类型，现在主流的发展趋势是采用挂网客土喷播技术，但挂网客土喷播技术应用于高陡边坡时喷播效果有限，且对其他地方的土壤破坏严重。
4.为克服客土喷播技术的弊端，现有技术出现了一种生态棒护坡技术，常见的生态棒护坡结构为平行于等高线铺设生态棒，其存在不利于雨水流动，易造成上方冲刷的泥沙在生态棒处堆积等问题，这些问题日积月累易造成生态棒护坡结构垮塌事故，从而影响生态护坡效果的持久性，也不利于节约成本。
5.此外，现有的生态棒护坡结构，其蓄水性能相对有限，后期的灌溉频率相对较高，这也增加了治理成本。


技术实现要素：

6.本发明旨在提供一种铝土矿采空区石芽边坡生态修复方法，该铝土矿采空区石芽边坡生态修复方法适用于南方地区的本土植物完成生态恢复，生态修复效果更持久稳定，治理成本更低。
7.本发明的技术方案如下：所述的铝土矿采空区石芽边坡生态修复方法，包括以下步骤：a、清理坡面废弃杂物；b、在拟修复的坡面上设置植生穴，植生穴由人工挖掘而成，包括：藤本栽植穴，藤本栽植穴按2.7
×
2.7-3.5
×
3.5m的间距均匀排布在坡面上，藤本栽植穴中移栽种植藤本植物苗株；灌木栽植穴，灌木栽植穴按0.4
×
0.4-0.6
×
0.6m的间距均匀排布在坡面上，灌木栽植穴中移栽种植灌木苗株；植生穴水肥管理：在植生穴中完成植物栽植时浇一次水，在栽植后两周内，每天早晚各浇一遍水，两周后两天浇一次水，两个月后改为3-5天浇一次水；c、在植生穴之外的坡面上撒播草本植物混种，撒播后，用稻草与无纺布覆盖于撒播的坡面上，每天浇一次水，直到苗顶出稻草与无纺布组成的草帘，然后每隔一周浇一次水，在第二年植物开花前追施有机肥2-3吨/亩；所述的混种包括宽叶草、木豆、多花木兰、银
合欢的种子。
8.所述的藤本栽植穴内种植的藤本植物为油麻藤和葛藤；所述的灌木栽植穴中种植的灌木为小叶女贞和荆条。
9.所述的藤本栽植穴的尺寸为0.45
×
0.45
×
0.40m；所述的灌木栽植穴的尺寸为0.15
×
0.15
×
0.10m。
10.所述的步骤a中，拟修复的坡面为坡度小于40度的缓坡时，植生穴还包括：乔木栽植穴，乔木栽植穴按1.2
×
1.2-1.8
×
1.8的间距均匀排布在坡面上，乔木栽植穴中种植乔木树苗；拟修复的坡面为坡度大于40度的陡坡时，植生穴还包括：点种穴，点种穴按0.4
×
0.4-0.6
×
0.6m的间距均匀排布在坡面上。
11.所述的乔木栽植穴中种植的乔木为桤木、杉木、或马尾松；所述的点种穴中种植的植物为木豆、银合欢、紫穗槐、刺槐和宽叶草。
12.所述的乔木栽植穴的尺寸为0.30
×
0.30
×
0.25m；所述的点种穴的尺寸为0.15
×
0.15
×
0.10m。
13.所述植生穴内土壤分为三层，自上而下依次为基质改良层、有机肥层、原始土壤层。
14.所述基质改良层厚度为5-10cm，所述的有机肥层厚度为2cm，所述的原始土壤层厚度为3-8cm。
15.拟修复的坡面为表土或地质遭受严重破坏的坡面时，在坡面上设置植生穴之前，先进行土壤改良和土壤固定；所述的土壤改良包括以下步骤：在坡面上均匀施用有机肥与育苗基质，有机肥2-3吨/亩，育苗基质0.35-0.4吨/亩，所述的育苗基质为泥炭土与微生物菌肥的2-3：1混合物；所述的土壤固定包括以下步骤：在土壤改良完成后，对坡面进行平整，然后进行挡水、排水、引流工作，具体操作如下：挡水：在坡顶设置挡水坎与截水沟，对上面的汇水截流后通过截水沟排出；排水与引流：坡面做之字形或者人字形沟渠，对坡面汇水化整为零，往两边排水。
16.所述的步骤c中，撒播的混种还包括以下种子中的一种或者一种以上：紫穗槐、刺槐、猪屎豆、黄花槐、狗牙根、金鸡菊、波斯菊、毛苕子、糖蜜草、山毛豆。
17.本发明中所用的各个植物如下：桤木alnus cremastogyne burk.是桦木科，桤木属多年生乔木。能固沙保土、增加土壤肥力，适应性强，耐贫瘠，生长迅速，是理想的荒山绿化树种。
18.杉木cunninghamia lanceolata (lamb.) hook.，杉科、杉木属乔木。高达30米，胸径可达2.5-3米；幼树树冠尖塔形，大树树冠圆锥形，树皮灰褐色；大枝平展，小枝近对生或轮生，常成二列状。叶在主枝上辐射伸展，侧枝之叶基部扭转成二列状，披针形或条状披针形，通常微弯、呈镰状，革质、竖硬。雄球花圆锥状，长0.5-1.5厘米，有短梗，通常40余个簇生枝顶；雌球花单生或2-3（-4）个集生，绿色；种鳞很小，先端三裂，侧裂较大，裂片分离，先端有不规则细锯齿，腹面着生3粒种子；种子扁平，遮盖着种鳞，长卵形或矩圆形，暗褐色，有光泽，两侧边缘有窄翅，长7-8毫米，宽5毫米；子叶2枚，发芽时出土。花期4月，球果10月下旬成熟。
19.马尾松pinus massoniana lamb.是松科，松属多年生乔木。对土壤要求不严格，在石砾土、砂质土、粘土、山脊和阳坡的冲刷薄地上以及陡峭的石山岩缝里都能生长。
20.小叶女贞ligustrum quihoui carri
è
re是木犀科，女贞属半常绿灌木。对二氧化硫、氯等毒气有较好的抗性。性强健，耐修剪，萌发力强。生沟边、路旁或河边灌丛中，或山坡，是优良的抗污染树种。
21.荆条vitex negundo var. heterophylla (franch.) rehder 是唇形科，牡荆属。适应性强，分布广泛，资源丰富，是绿化荒山，保持水土的优良乡土灌木。
22.油麻藤mucuna sempervirens是豆科，油麻藤属常绿木质藤本。耐干旱性能比较强，在该矿山生态环境修复中，石壁表面光滑，而常春油麻藤的攀援效果较差，因此需吸附在其他植物或者棚架上生长。
23.葛藤pueraria edulis是豆科，葛属。常攀附于灌木或树上的生长最为茂盛。对土壤适应性广，除排水不良的黏土外，山坡、荒谷、砾石地、石缝都可生长，而以湿润和排水通畅的土壤为宜。耐酸、耐旱、耐寒。
24.鸡血藤spatholobus suberectus dunn是豆科，密花豆属植物。分布于云南、广西、广东和福建等省区。生于海拔800-1700米的山地疏林或密林沟谷或灌丛中。
25.紫穗槐amorpha fruticosa linn.是豆科，紫穗槐属落叶灌木。耐寒性强，耐干旱能力也很强，对光线要求充足。对土壤要求不严。紫穗槐抗风力强，生长快，生长期长，枝叶繁密，是防风林带紧密种植结构的首选树种。紫穗槐郁闷度强，截留雨量能力强，萌蘖性强，根系广，侧很多，生长快，不易生病虫害，具有根瘤，改土作用强，是保持水土的优良植物材料。
26.刺槐robinia pseudoacacia l.是豆科，刺槐属落叶乔木。耐干旱瘠薄、耐盐碱、根系发达并固 n能力强，树冠稠密，落叶丰富，易分解，可以改良土壤，并提升土壤的保水保肥能力。
27.多花木兰magnolia multiflora m. c. wang et c. l. min是木兰科，木兰属落叶乔木。具有较高的水土保持效益多花木兰根系发达、生长速度快。枝叶茂密、覆盖度大、寿命长，能有效截留水滴。发达的根系能固土保水，防止土壤冲刷，是一种抗性强的水土保持树种。
28.木豆cajanus cajan (l.) huth是豆科，木豆属。比较耐瘠，对土壤要求不严，各类土壤均可种植，适宜的土壤ph值为5.0-7.5。
29.猪屎豆crotalaria sessiliflora l.是豆科，猪屎豆属。耐贫瘠又耐旱，生于海拔100-1000米的荒山草地及沙质土壤之中，也可在河床地、堤岸边、烈日当空、多砂多砾的环境生长。
30.黄花槐sophora xanthantha c. y. ma是豆科，槐属草本或亚灌木。开花花量大，花色艳，其适应性和抗性强，生长旺，是优良的园林绿化树种。
31.银合欢leucaena leucocephala (lam.) de wit是豆科，银合欢属灌木。银合欢耐旱力强，适为荒山造林树种，植作绿篱；木质坚硬，为良好之薪炭材。叶可作绿肥及家畜饲料。产于中国台湾、福建、广东、广西和云南。生于低海拔的荒地或疏林中。
32.宽叶草broadleaf herba是禾本科宽叶草属多年生草本植物。喜高温多雨的气候和土壤肥沃排水良好的地方生长，在干旱贫瘠的红、黄壤坡地亦能生长，唯叶子明显变窄，
而且易老化。在我国南亚热带地区可四季常青，而以夏秋季节生长最茂盛，冬季下霜期间生长停止，叶尖发黄，霜期过后即恢复生长。宽叶草分蘖力和再生力强，且耐旱、耐火烧，可与狗牙根、糖蜜草、猪屎豆、银合欢等混播，当年即可形成良好的草群。
33.狗牙根cynodon dactylon (l.) pers.是禾本科，狗牙根属多年生草本植物。分布于中国黄河以南各省，其根茎蔓延力很强，广铺地面，为良好的固堤保土植物。
34.金鸡菊coreopsis basalis是菊科金鸡菊属一年生草本植物。耐寒耐旱，对土壤要求不严，喜光，但耐半阴，适应性强，对二氧化硫有较强的抗性。在地势向阳，排水良好的沙质壤土中生长较好。在肥沃而湿润的土壤中枝叶茂盛，开花反而减少，它整个生长过程忌暑热，喜光，耐干旱脊薄，栽培管理粗放。
35.波斯菊cosmos bipinnatus cav.是菊科秋英属一年或多年生草本。耐干旱，忌积水，不耐寒，适宜肥沃、疏松和排水良好的土壤栽植，可应用我国西南地区生态修复。
36.毛苕子vicia villosa roth是豆科，野豌豆属一年生草本。喜凉爽，不耐高温，耐酸、耐盐碱，抗寒、耐旱性较强，不耐潮湿。中国南方宜秋播、北方可春播。
37.糖蜜草cynodon dactylon (l.) persoon是禾本科糖蜜草属多年生草本植物。在中国南方水土流失严重的红壤土上种植，亦能生长良好，形成厚密草层、覆盖地表，是治理水土流失和改良草地的先锋草种。
38.山毛豆tephrosia candida dc.是豆科灰毛豆属灌木状草本植物。逸生于草地、旷野、山坡。性强健，喜光，喜高温及湿润环境，耐瘠，对土壤要求不严，生长适温16-30℃。该种花量大，花朵洁白，极为素雅，抗性极强，粗生，可丛植于路边、山石边、林缘观赏，也常用于公路、铁路护坡。
39.本发明的有益效果如下：本发明采用坡面上均匀排布的植生穴种植和坡面撒播的草本植物种子，尤其是利用了宽叶草、木豆、多花木兰、银合欢组合草本植物覆盖了除了植生穴之外的坡面，这些草本植物存活率高，并且形成了良好的保护坡面水土的生态体系，具有良好的生态修复效果，能够有效改善铝土矿采空区的生态环境。
40.本发明的植生穴针对陡坡和缓坡两种情况，分别由不同的组合，通过藤本栽植穴、灌木栽植穴与乔木栽植穴或点种穴配合，形成了复合的植物生态体系，相互协同配合，在具有高存活率的同时，能够更好保护坡面水土的生态体系，进一步改善铝土矿采空区的生态环境。
41.本发明优选方案针对表土或地质遭受严重破坏的坡面时，先通过合理的方法进行土壤改良和土壤固定，然后进行植生穴和坡面植物种植，保证了植物存活率的同时，能够对破坏严重的地区进行修复，扩大了应用范围。
42.本发明的坡面撒播还可以加入紫穗槐、刺槐、猪屎豆、黄花槐、狗牙根、金鸡菊、波斯菊、毛苕子、糖蜜草、山毛豆等种子，从而进一步提升改善铝土矿采空区的生态环境的效果。
具体实施方式
43.下面结合实施例具体说明本发明。
44.实施例1
所述的铝土矿采空区石芽边坡生态修复方法，边坡为地质遭受严重破坏的陡坡时，包括以下步骤：a、清理坡面废弃杂物，进行土壤改良和土壤固定；所述的土壤改良包括以下步骤：在坡面上均匀施用有机肥与育苗基质，有机肥2-3吨/亩，育苗基质0.35-0.4吨/亩，所述的育苗基质为泥炭土与微生物菌肥的2-3：1混合物；所述的土壤固定包括以下步骤：在土壤改良完成后，对坡面进行平整，然后进行挡水、排水、引流工作，具体操作如下：挡水：在坡顶设置挡水坎与截水沟，对上面的汇水截流后通过截水沟排出；排水与引流：坡面做之字形或者人字形沟渠，对坡面汇水化整为零，往两边排水。
45.b、在拟修复的坡面上设置植生穴，植生穴由人工挖掘而成，植生穴内土壤分为三层，自上而下依次为基质改良层、有机肥层、原始土壤层，所述基质改良层厚度为5-10cm，所述的有机肥层厚度为2cm，所述的原始土壤层厚度为3-8cm；所述的植生穴包括：藤本栽植穴，藤本栽植穴按2.7
×
2.7-3.5
×
3.5m的间距均匀排布在坡面上，藤本栽植穴中移栽种植藤本植物苗株；灌木栽植穴，灌木栽植穴按0.4
×
0.4-0.6
×
0.6m的间距均匀排布在坡面上，设置植生穴，灌木栽植穴中移栽种植灌木苗株；点种穴，点种穴按0.4
×
0.4-0.6
×
0.6m的间距均匀排布在坡面上；所述的藤本栽植穴的尺寸为0.45
×
0.45
×
0.40m；所述的灌木栽植穴的尺寸为0.15
×
0.15
×
0.10m；点种穴的尺寸为0.15
×
0.15
×
0.10m；所述的藤本栽植穴内种植的藤本植物为油麻藤和葛藤；所述的灌木栽植穴中种植的灌木为小叶女贞和荆条；所述的点种穴中种植的植物为木豆、银合欢、紫穗槐、刺槐和宽叶草；植生穴水肥管理：在植生穴中完成植物栽植时浇一次水，在栽植后两周内，每天早晚各浇一遍水，两周后两天浇一次水，两个月后改为3-5天浇一次水；c、在植生穴之外的坡面上撒播草本植物混种，撒播后，用稻草与无纺布覆盖于撒播的坡面上，每天浇一次水，直到苗顶出稻草与无纺布组成的草帘，然后每隔一周浇一次水，在第二年植物开花前追施有机肥2-3吨/亩；所述的混种包括宽叶草、木豆、多花木兰、银合欢、紫穗槐、刺槐、猪屎豆、黄花槐的种子。
46.实施例2所述的铝土矿采空区石芽边坡生态修复方法，边坡为缓坡时，包括以下步骤：a、清理坡面废弃杂物；b、在拟修复的坡面上设置植生穴，植生穴由人工挖掘而成，植生穴内土壤分为三层，自上而下依次为基质改良层、有机肥层、原始土壤层，所述基质改良层厚度为5-10cm，所述的有机肥层厚度为2cm，所述的原始土壤层厚度为3-8cm；所述的植生穴包括：藤本栽植穴，藤本栽植穴按2.7
×
2.7-3.5
×
3.5m的间距均匀排布在坡面上，藤本栽植穴中移栽种植藤本植物苗株；灌木栽植穴，灌木栽植穴按0.4
×
0.4-0.6
×
0.6m的间距均匀排布在坡面上，设置
植生穴，灌木栽植穴中移栽种植灌木苗株；乔木栽植穴，乔木栽植穴按1.2
×
1.2-1.8
×
1.8的间距均匀排布在坡面上，乔木栽植穴中种植乔木树苗；所述的藤本栽植穴的尺寸为0.45
×
0.45
×
0.40m；所述的灌木栽植穴的尺寸为0.15
×
0.15
×
0.10m；所述的乔木栽植穴的尺寸为0.30
×
0.30
×
0.25m；所述的藤本栽植穴内种植的藤本植物为油麻藤和葛藤；所述的灌木栽植穴中种植的灌木为小叶女贞和荆条；所述的乔木栽植穴中种植的乔木为桤木、杉木、或马尾松；c、在植生穴之外的坡面上撒播草本植物混种，撒播后，用稻草与无纺布覆盖于撒播的坡面上，每天浇一次水，直到苗顶出稻草与无纺布组成的草帘，然后每隔一周浇一次水，在第二年植物开花前追施有机肥2-3吨/亩；所述的混种包括宽叶草、木豆、多花木兰、银合欢、、狗牙根、金鸡菊、波斯菊、毛苕子、糖蜜草、山毛豆的种子。
47.实施例3广西平果是我国重要的铝土矿产地，平果铝矿区主要以勘探生产岩溶堆积型铝土矿为主。平果铝矿是我国特大型铝土矿，由那豆、太平、教美、新安、果化五大矿区租场。尽管铝工业的发展促进了平果市的工农业生产，经济建设有了突破性的发展，但铝土矿的开采也导致平果市的林地面积较低，土地利用率低等问题的出现。因此需大力推进土地修整与采矿废弃地的复垦，提高森林覆盖率，减少水土流失面积。
48.试验区气候环境水文等调查：平果县属亚热带季风性气候。夏长冬短，光照较强，热量充足，雨量充沛，霜雪极少。年日照时数平均1460.1h，多的年份达1800h。多年平均蒸发量为1571.9mm，年最大蒸发量为1685.9mm，月最大蒸发量231.3mm。平果年均气温21.5℃，历年极端最低气温为-1.3℃(1963年1月15日），无霜期345天以上。每年降雨主要集中在6～9月，年均降雨量1313.76mm，北部和东部近邻都阳山脉，地处迎风面，降雨多，年降雨量达1400～1500mm，西南部地处背风面，降雨较少，年降雨量1200～1400mm。右江为区域内最低侵蚀基准面，是区内地表水、地下水的排泄场所。右江为珠江水系西江干流黔江段支流郁江上游河段的名称，郁江水系发源于云南省广南县底好乡听弄村，流入广西百色市与澄碧河汇合称右江，终点于南宁市西郊宋村与左江汇合口的郁江干流河段，全长707km，流域面积38612km
²
。在平果县境内，由西部与田东县交界的果化镇果化村思案屯入境，流经同谢、玻琍、新华、布思、马头驮湾村等，东出隆安县雁江，境内长46km，河面宽约120-200m，年径流量约60.778亿m
³
。在天然状态下常年水位约83m，洪水期多在每年8、9月，水位变化幅度一般在5～10m左右，历史最高洪水位98.52m，最低水位75m。不过2006年以来，右江河水面标高受人为影响很大，随着金鸡滩水电站建成，右江无论是在洪水期还是在枯水期，其水面标高基本保持在84.40m左右（电站库水位），右江平果段水位标高保持在87.00m。矿区位于坡地上，矿区范围内无常年性地表水系分布。山营矿区的西南侧约1.3km为右江，雨季形成的坡面流沿坡面自上而下大致呈西南向流动，直接向右江排泄；马鞍山矿区雨季形成的坡面流沿坡面自上而下流动，流向大致呈东北向，最终在矿区东北约5.0km处汇入布见水库，即新圩河的上游河段，新圩河属右江河的支流，新圩河大致由北西向南东蜿蜒流动，在平果县城一带汇入右江河。
49.试验区植被类型调查统计：平果铝矿区地处跨北回归线南侧，矿区土壤主要为赤
红壤，石山取则为棕色的石灰土。矿区原生植被类型为过渡性的热带季节性雨林、热带石山季节性玉林。以火焰花为主，伴生树种主要为木棉、苦楝、砍头树等；灌丛类有黄牛木、蟠石榴等。原生植被零星残存，多以发育成灌草丛、灌木丛、乔灌次生草本。其中石山上为乔灌丛或灌木丛，主要有小叶榕、圆叶乌柏、五色梅、石山棕榈、华南苏铁等。铝土矿床赋存地多为草灌丛、草丛或耕作地、在灌草丛、草丛地主要有桃金娘、余干子、藤灌和刺丛等，间有苦楝、木棉、香椿等；耕地上主要种植玉米、花生、黄豆等作物。
50.试验区土壤采样分析：对平果市铝土矿采空区区石芽边坡生态修复区域土壤进行土样采集及化学分析，采集土壤样本共15份，对土壤ph、有机质、全氮、全磷全钾、硝态氮、铵态氮进行了分析得出结论如下：生态修复区域的土壤肥力较低.针对上述实地情况，进行了边坡生态修复实验。
51.选择对平果铝矿区缓坡与陡坡进行生态修复种植实验，实验操作方法参照实施例1和实施例2。
52.种子本发芽试验按照《草种子检验规程发芽试验》gb/t2930.4-2017执行。
53.经过半年的跟踪观察，目前坡面覆盖度已经达到了85%以上，已灌木为主，草本为辅，品种达到10种以上，生态系统稳定，没有出现水土流失现象，目前仍在持续跟踪中。