晋城市煤矸石场治理中植物措施效果分析

范淑珍

(山西省偏关县林业局,山西 偏关 036400)

晋城市煤矸石场治理中植物措施效果分析

范淑珍

(山西省偏关县林业局,山西 偏关 036400)

煤炭生产为晋城市的主要经济支柱,煤矸石场的形成影响着周边生态环境。从矸石场堆放、整地两方面探讨了矸石场的治理方法;研究了矸石场绿化的树种选择与种植管理技术;最后分析了绿化的成活率、生长量、覆盖率及社会、经济与环境效益等几方面的效果,得出了治理煤矸石场的有效措施。

煤矸石场;植物措施;效果分析

煤炭生产一直是晋城市的主要经济支柱,据2006年公布的数据显示,晋城市年产原煤 8 000×104t,年产煤矸石约1 120×104t。煤矸石就近填入沟壑,形成矸石场。为保护上下游及矸石场周边的水质和生态环境,晋城市非常注重对煤矸石场的治理,并取得了一定的成效。

1 自然条件

晋城市位于山西省东南部,沁水煤田南端。四面环山,丘陵起伏,沟壑纵横。地处温带大陆性气候区,光热条件相对充足,特殊的地形造就了适宜植物生长的特殊气候条件。地表土壤的主要类型有山地草甸土、山地棕土壤、褐土、潮土、红粘土、粗骨头、石质土、新积土等 8个土类、13个亚土,其中褐土类面积占全市土壤总面积的 83.3%,褐土的土壤有机质含量为 2.1%,全氮含量为 0.1%。森林植被覆盖率为23.6%,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;主要农作物有:小麦、谷子、玉米、高粱、大豆、马铃薯、红薯、白菜、大葱、芹菜、油菜、莲藕等。

晋城市地形复杂,煤炭生产形成的煤矸石场影响着周边的生态环境。煤矸石的主要特性为:结构杂乱、松散且粒度很大,并伴有非连续的缝隙和孔洞,表层细颗粒的风化层厚度为 10 cm～ 15 cm。煤矸石场密度大、地温高、易蒸发,不利于保水、保肥。但矸石场透气性好,且因其特殊的结构,可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,煤矸石场含水量低(不足同期黄土的1/2)、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)。

2 矸石场治理方法

晋城市煤矸石场治理主要遵循“上导、中截、下挡、后排”的理念,力求最大限度地减少煤矸石对周围环境的危害。

2.1 煤矸石堆放

对矸石场进行治理可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。堆成后的矸石便于整地、种植、管护。矸石堆放后先用推土机推平,并用重型机械压碎压实,使之不易透气,每隔0.8 m～1.0 m用0.1 m厚黏土隔开,以防止空气进入矸石内部。同时在堆放矸石的临时边坡覆土,尽量使煤矸石裸露面最小,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与自燃。煤层矸石堆放注意东高西低,并用推土机整平,疏导水流,避免水流对矸石堆边坡冲刷。

2.2 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,逐年归田的整地方法。矸石场使用年限结束后全部覆土种植,覆土厚度多为 60 cm～ 100 cm,穴状整地种植乔灌木。

3 矸石场绿化

3.1 选择绿化植物

针对煤矸石场特殊的立地条件,结合当地地理位置、气候、水文、土壤、植被等自然条件,以乡土植物为基础、适地适树为原则,优先选择耐干旱、耐贫瘠、萌发力强、根孽性好、成活率高、生长速度快的优良品种,达到植物成活、生长与改良土壤的目的。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,乔灌木下宜散播野菊花、石竹梅、狗尾草等。

3.2 种植技术和管理技术

矸石场植物主要选择在春季种植,部分矸石场由于施工期限制而选在秋季。乔灌木主要采用穴状整地带土托的种植方式,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”的要求进行,栽植后应立刻浇水以保证植物成活的水分。

4 效果分析

矸石场绿化效果应从成活率,生长量,覆盖率及经济、社会与环境效益 4个方面进行评价。

4.1 成活植物品种及成活情况

通过对晋城已治理的 15个矸石场绿化植物品种的调查,成活植物有 17科、22属、52种,其中乔木、灌木、草本平均成活率分别为 86%,91%,95%。常绿树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;草本植物相对乔灌木成活率高;豆科类植物相对其他科植物成活率高;带土球栽植相对裸根栽植成活率高。

4.2 生长量分析

生长期观测:矸石场上的乔木、灌木及草本植物生长期较长,乔木、灌木比同区地面植物生长期长10 d左右,这主要是因为矸石场地温较高,使树木发芽早、落叶迟。

病害情况:旱柳栽后第 2年叶渐小,出现矮化并伴有病害;刺槐根系中发现有根瘤菌,对促进矸石风化和树木吸取养分有利,但 2 a后也出现部分矮化现象,说明旱柳和刺槐不太适合在矸石场种植。

从各树种抽样的根系剖面检测可以看出:大多数树木根系主要停留在覆土层和矸石风化表层,较难垂直深入,但侧柏与臭椿根系可深入矸石深部吸取水分和养分。

从各树种带土球栽植与裸根栽植的对比试验看:带土球栽植明显优于裸根栽植。

4.3 矸石场的覆盖率

采用测线法测定树木郁闭度和灌木、草本植物覆盖率。 2005年,平均覆盖率为 64%,2007年已达82%,有的区域树木郁闭度达到 93%,充分说明矸石场覆土绿化是成功的。

4.4 经济、社会和环境效益

通过科学整地,适生树种、草种的选择,以及合理的管护,矸石场植被覆盖率明显提高,从而减轻了空气污染和水土流失,美化了矿区环境,取得了较好的生态效益和社会效益。恢复了25 hm2土地的使用价值,按当地荒山价格计算,其效益约 1 110.6万元。山上生长的 19.3万多株乔木按林业部门有关规定计算,到 2007年直接经济效益为 121万余元,加上大量灌木、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,价值十分可观。昔日的荒山、“黑山”已披上绿装,许多动物(如鸟、鼠、蛇、兔)也开始在此安家,荒地变成了宝地,有效地改善了区域环境。矸石场的绿化还起到了防风固沙、涵养水分、调节区域气候、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,变成了人们悠闲娱乐的场所。

5 结论

1)晋城市矸石场具有矸石场的共性:坡度大、粒度大、密度大、地温高、含水量低、入渗快、易蒸发、结构性和保水保肥性差。这些特性致使植物成活的立地条件较差,但矸石场中存在的孔洞和缝隙可使植物具有良好的透气性,且易使成活的植物根系深入矸石深部吸取水分和养分。

2)矸石场绿化要注意适生物种的选择、科学的种植技术和合理的抚育管理,尤其要保证保苗期和干旱高温季节植物生长所需的水分。

3)科学整地非常重要,本研究中矸石的堆放方法避免了矸石自燃,从而减少了绿化过程中烧苗现象的发生,建议推广应用。

4)所有绿化树种中,在成活率、生长量、郁闭度等方面,侧柏的优点突出,建议在矸石场绿化中优先选择。

[1]胡振琪,李 毅,李金明.煤矸石山水分特性及其对绿化造林的影响[J].煤矿环境保护,1993(4):25-28.

[2]谢宏全,张光灿.煤矸石山对生态环境的影响及治理对策[J].北京工业职业技术学院学报,2002(3):27-30.

[3]高建钰,白中科,焦志芳.煤矸石山立地条件与林业复垦研究——以山西统配煤矿为例[J].山西林业科技,1999(1):18-21.

S725.1

C

1007-726X(2010)01-0052-02

2009-11-27

范淑珍(1977- ),女,山西偏关人,2004年毕业于中共中央党校函授学院,工程师。