晉城市煤矸石場治理中植物措施效果分析

范淑珍

(山西省偏關縣林業局,山西 偏關 036400)

晉城市煤矸石場治理中植物措施效果分析

范淑珍

(山西省偏關縣林業局,山西 偏關 036400)

煤炭生產為晉城市的主要經濟支柱,煤矸石場的形成影響著周邊生態環境。從矸石場堆放、整地兩方面探討了矸石場的治理方法;研究了矸石場綠化的樹種選擇與種植管理技術;最后分析了綠化的成活率、生長量、覆蓋率及社會、經濟與環境效益等幾方面的效果,得出了治理煤矸石場的有效措施。

煤矸石場;植物措施;效果分析

煤炭生產一直是晉城市的主要經濟支柱,據2006年公布的數據顯示,晉城市年產原煤 8 000×104t,年產煤矸石約1 120×104t。煤矸石就近填入溝壑,形成矸石場。為保護上下游及矸石場周邊的水質和生態環境,晉城市非常注重對煤矸石場的治理,并取得了一定的成效。

1 自然條件

晉城市位于山西省東南部,沁水煤田南端。四面環山,丘陵起伏,溝壑縱橫。地處溫帶大陸性氣候區,光熱條件相對充足,特殊的地形造就了適宜植物生長的特殊氣候條件。地表土壤的主要類型有山地草甸土、山地棕土壤、褐土、潮土、紅粘土、粗骨頭、石質土、新積土等 8個土類、13個亞土,其中褐土類面積占全市土壤總面積的 83.3%,褐土的土壤有機質含量為 2.1%,全氮含量為 0.1%。森林植被覆蓋率為23.6%,主要喬木樹種有:楊樹、柳樹、刺槐、油松等;果樹和經濟樹種有:梨、蘋果、杏、桃、核桃、柿、紅棗、栗子等;主要農作物有:小麥、谷子、玉米、高粱、大豆、馬鈴薯、紅薯、白菜、大蔥、芹菜、油菜、蓮藕等。

晉城市地形復雜,煤炭生產形成的煤矸石場影響著周邊的生態環境。煤矸石的主要特性為:結構雜亂、松散且粒度很大,并伴有非連續的縫隙和孔洞,表層細顆粒的風化層厚度為 10 cm～ 15 cm。煤矸石場密度大、地溫高、易蒸發,不利于保水、保肥。但矸石場透氣性好,且因其特殊的結構,可使成活的植物根系易于通過孔洞和縫隙深入矸石深部吸取水分和養分。與黃土相比,煤矸石場含水量低(不足同期黃土的1/2)、田間持水量低(僅為黃土的1/2～ 1/3)、入滲快(入滲規律呈直線型)。

2 矸石場治理方法

晉城市煤矸石場治理主要遵循“上導、中截、下擋、后排”的理念,力求最大限度地減少煤矸石對周圍環境的危害。

2.1 煤矸石堆放

對矸石場進行治理可以增大排矸場的貯矸能力,形成堅固的渣體,防止滑坡和自燃。堆成后的矸石便于整地、種植、管護。矸石堆放后先用推土機推平,并用重型機械壓碎壓實,使之不易透氣,每隔0.8 m～1.0 m用0.1 m厚黏土隔開,以防止空氣進入矸石內部。同時在堆放矸石的臨時邊坡覆土,盡量使煤矸石裸露面最小,阻斷煤矸石中的可燃物與空氣接觸,以阻止可燃物的氧化自熱與自燃。煤層矸石堆放注意東高西低,并用推土機整平,疏導水流,避免水流對矸石堆邊坡沖刷。

2.2 矸石場整地

排矸場采用分區排矸,分區碾壓,分區覆土,分區改良,逐年歸田的整地方法。矸石場使用年限結束后全部覆土種植,覆土厚度多為 60 cm～ 100 cm,穴狀整地種植喬灌木。

3 矸石場綠化

3.1 選擇綠化植物

針對煤矸石場特殊的立地條件,結合當地地理位置、氣候、水文、土壤、植被等自然條件,以鄉土植物為基礎、適地適樹為原則,優先選擇耐干旱、耐貧瘠、萌發力強、根孽性好、成活率高、生長速度快的優良品種,達到植物成活、生長與改良土壤的目的。晉城市矸石場綠化主要采用的樹種為側柏、油松、刺槐以及旱柳、榆葉梅、華北紫丁香、火炬樹等,喬灌木下宜散播野菊花、石竹梅、狗尾草等。

3.2 種植技術和管理技術

矸石場植物主要選擇在春季種植,部分矸石場由于施工期限制而選在秋季。喬灌木主要采用穴狀整地帶土托的種植方式,穴坑一般為 0.6 m×0.6 m×0.6 m或 0.4 m×0.4 m×0.4 m,栽植過程中嚴格按照“三埋兩踩一提苗”的要求進行,栽植后應立刻澆水以保證植物成活的水分。

4 效果分析

矸石場綠化效果應從成活率,生長量,覆蓋率及經濟、社會與環境效益 4個方面進行評價。

4.1 成活植物品種及成活情況

通過對晉城已治理的 15個矸石場綠化植物品種的調查,成活植物有 17科、22屬、52種,其中喬木、灌木、草本平均成活率分別為 86%,91%,95%。常綠樹的成活率以刺槐和側柏為最高;針葉樹種相對闊葉樹種成活率高;草本植物相對喬灌木成活率高;豆科類植物相對其他科植物成活率高;帶土球栽植相對裸根栽植成活率高。

4.2 生長量分析

生長期觀測:矸石場上的喬木、灌木及草本植物生長期較長,喬木、灌木比同區地面植物生長期長10 d左右,這主要是因為矸石場地溫較高,使樹木發芽早、落葉遲。

病害情況:旱柳栽后第 2年葉漸小,出現矮化并伴有病害;刺槐根系中發現有根瘤菌,對促進矸石風化和樹木吸取養分有利,但 2 a后也出現部分矮化現象,說明旱柳和刺槐不太適合在矸石場種植。

從各樹種抽樣的根系剖面檢測可以看出:大多數樹木根系主要停留在覆土層和矸石風化表層,較難垂直深入,但側柏與臭椿根系可深入矸石深部吸取水分和養分。

從各樹種帶土球栽植與裸根栽植的對比試驗看:帶土球栽植明顯優于裸根栽植。

4.3 矸石場的覆蓋率

采用測線法測定樹木郁閉度和灌木、草本植物覆蓋率。 2005年,平均覆蓋率為 64%,2007年已達82%,有的區域樹木郁閉度達到 93%,充分說明矸石場覆土綠化是成功的。

4.4 經濟、社會和環境效益

通過科學整地,適生樹種、草種的選擇,以及合理的管護,矸石場植被覆蓋率明顯提高,從而減輕了空氣污染和水土流失,美化了礦區環境,取得了較好的生態效益和社會效益。恢復了25 hm2土地的使用價值,按當地荒山價格計算,其效益約 1 110.6萬元。山上生長的 19.3萬多株喬木按林業部門有關規定計算,到 2007年直接經濟效益為 121萬余元,加上大量灌木、草本植物的效益和間接制造氧氣、防止污染、防止水土流失等生態環境效益,價值十分可觀。昔日的荒山、“黑山”已披上綠裝,許多動物(如鳥、鼠、蛇、兔)也開始在此安家,荒地變成了寶地,有效地改善了區域環境。矸石場的綠化還起到了防風固沙、涵養水分、調節區域氣候、變廢為寶、化害為利、造福子孫后代的作用,為全市矸石場的治理提供了寶貴經驗。目前,在一些距生活區較近的矸石場已建起了涼亭,變成了人們悠閑娛樂的場所。

5 結論

1)晉城市矸石場具有矸石場的共性:坡度大、粒度大、密度大、地溫高、含水量低、入滲快、易蒸發、結構性和保水保肥性差。這些特性致使植物成活的立地條件較差,但矸石場中存在的孔洞和縫隙可使植物具有良好的透氣性,且易使成活的植物根系深入矸石深部吸取水分和養分。

2)矸石場綠化要注意適生物種的選擇、科學的種植技術和合理的撫育管理,尤其要保證保苗期和干旱高溫季節植物生長所需的水分。

3)科學整地非常重要,本研究中矸石的堆放方法避免了矸石自燃,從而減少了綠化過程中燒苗現象的發生,建議推廣應用。

4)所有綠化樹種中,在成活率、生長量、郁閉度等方面,側柏的優點突出,建議在矸石場綠化中優先選擇。

[1]胡振琪,李 毅,李金明.煤矸石山水分特性及其對綠化造林的影響[J].煤礦環境保護,1993(4):25-28.

[2]謝宏全,張光燦.煤矸石山對生態環境的影響及治理對策[J].北京工業職業技術學院學報,2002(3):27-30.

[3]高建鈺,白中科,焦志芳.煤矸石山立地條件與林業復墾研究——以山西統配煤礦為例[J].山西林業科技,1999(1):18-21.

S725.1

C

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

2009-11-27

范淑珍(1977- ),女,山西偏關人,2004年畢業于中共中央黨校函授學院,工程師。