神東億噸礦區露采坑生態土地復墾技術研究

康世勇

（神華神東煤炭集團礦業公司，內蒙古自治區鄂爾多斯市，017000）

對地處黃河中游烏蘭木倫河Ⅰ級階地的馬家塔露天礦井田采煤坑回填土地實施生態土地復墾技術的試驗研究，結合煤炭開發對露采坑必須進行回填、復墾、國土再造的要求，對我國在干旱風水復合侵蝕嚴重的能源礦區進行生態土地復墾重建綠色家園技術進行補充和完善。

1 馬家塔露天礦生態土地復墾試驗區概況

1.1 試驗區自然環境條件

馬家塔露采坑生態土地復墾試驗區位于內蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮境內，地處毛烏素沙地沙漠化風蝕與黃土高原溝壑水土流失水蝕復合交錯區域，風水構成的復合劇烈侵蝕是這個區域的自然危害特征。露采坑地理坐標是E110°07′35″至E110°10′56″，N39°18′42″至N39°20′40″；該地區屬于我國典型的大陸型干旱氣候，冬長夏短，冬季寒冷、夏季炎熱，年均降水量357 mm，其中7月、8月和9月的降水量占全年降水量的70%，春季80%保證率的降水量僅為12 mm；年均蒸發量為2554mm，是全年降水量的7.15倍；年均風速為3.6m／s，年內最大風速為24m／s，年均大風日數為42.2d、沙暴日數為26.7d；年均氣溫為6.2℃，10℃以上積溫為3000℃，無霜期為140d，全年日照時數為2740～3000h。該地區植被稀少，水土流失嚴重，熱量資源較豐富，溫差大且變化劇烈，沙地廣布，松散堆積物豐富，降水量雖少但強度大，冬春季在西北風作用下，以沙漠化風蝕危害為主，夏秋季以水蝕的水土流失危害為主，礦區生態系統極其脆弱。

1.2 馬家塔露天礦井田煤炭開采狀況

馬家塔露采井田呈不規則梯形狀，走向與烏蘭木倫河平行，南北長度為9.87km，東西長寬為0.48～0.88km，井田面積為4.94km2。已探明煤炭地質儲量為2622萬t，可開采儲量為2433萬t；煤質屬特低灰、特低磷、特低硫、不粘結、高發熱量的優質動力精煤。馬家塔礦露天開采為采坑內排剝離物、采坑外設置臨時排土場方式，采剝出的煤炭經粉碎、分級篩選加工后外運。

1.3 馬家塔露采坑回填土處理方法

依據露天開采與土地復墾的規劃要求，按照重造土壤耕作層的原理對深7～18 m 采坑回填，把矸巖石 （塊徑＞15cm）按大、中、小塊和原地表剝離土，依序機械回填在采坑底部、中層、上層和表層，再經機械平整形成人工待復墾土地。待復墾土地0～35cm 土壤狀況為：

（1）土壤耕作層機械組成。塊徑＞10cm 矸巖石占取樣樣方體積的10%～15%，塊徑1～10cm矸巖石占取樣樣方體積的68%，塊徑＜1cm 矸巖石占取樣樣方體積的16%～22%。

（2）土壤耕作層平均有機質含量。0.0154～0.4615mg／kg的取樣樣方中，N、P、K 含量分別是 40 mg／kg、 0.05 mg／kg、 13.66 ～16.46mg／kg，ph值＞7.5，為偏堿性土壤。

馬家塔露采坑待復墾區土質特征為總體呈現結構松散、持水保水力差，有機質含量低，土壤養分元素N、P、K 嚴重不足，土壤偏堿性，屬于生產力低下的土地。

2 生態土地復墾技術試驗設計與研究內容

2.1 生態土地復墾技術試驗設計

對178.24畝待復墾試驗土地進行喬灌草生態復墾種植規劃，設計針闊喬木造林127畝，灌木造林28.3畝，種植豆科苜蓿草與禾本科草22.94畝。

2.2 生態土地復墾試驗地整理

對喬灌草復墾種植地基本上沒有采取任何施肥改土措施，只對造林種草土地實施了全面整理，即把種植地深0～35cm 耕作層回填土壤中塊徑＞1cm矸石塊、樹枝等雜物全部清理出，經人工平整、修壟后直接栽種喬灌草植物。

2.3 生態土地復墾技術試驗設計

嚴格選 “壯苗”、“良種”復墾，規范 “三埋兩踩一提苗”、“嚴格撫育”技術規程。

2.3.1 喬灌復墾造林設計

針葉喬木為油松3年生帶根苗，造林密度166株／畝；闊葉喬木為胸徑2cm 雜交楊裸根苗，造林密度111株／畝。針、闊葉喬木造林期為2006年3月下旬～4月上旬。

設計沙柳為灌木土地復墾植物種。沙柳造林采用扦插方式，種條長70cm，造林密度333穴／畝，于2006年3月下旬～4月上旬實施扦插作業。

2.3.2 種草土地復墾試驗設計

（1）種草土地復墾試驗設計植物種。

豆科13種多年生苜蓿草：播種引種的加拿大11種豆科苜蓿植物 （四季旺、WL-232HQ、WL-323HQ、WL-323、阿爾岡金 （白標）、WL-414、大富豪、農寶、獵人河、苜蓿王、阿爾岡金（藍標））；播種2種中國多年生豆科苜蓿植物 （草原2號、敖漢苜蓿）。

（2）禾本科4種多年生草。

播種禾本科4 種草：冰草屬 （Agropyron Gaertn.）的沙生冰草、蒙古冰草，披堿草屬（Elymuns L.）的 老 芒 麥，新 麥 草 屬 （Psathyrostachys）的新麥草。

2.3.3 種草土地復墾田間設計

17種草播種在17塊田間小區，3次重復，播種豆科、禾本科草面積為15300 m2。種草播種量為1.5g／m2，條播行距為50cm。播種后鎮壓、澆足底墑水，生長期適時人工中耕鋤草、澆灌管理。

2.4 生態土地復墾技術試驗結果

2.4.1 喬灌造林土地復墾技術試驗結果

對喬灌土地復墾造林調查得知，喬灌土地復墾造林成活率和保存率分別為89%～99%和95%～98%，均超過國家林業局規定的工程造林驗收成活、保存率驗收指標 （喬木85%、灌木70%）。

2.4.2 種草土地復墾技術試驗結果

2007年4～10 月份，對馬家塔露采坑土地復墾種植豆科、禾本科17種草苗定量測定得知，13種豆科苜蓿草和4 種禾本科草的播種出苗率均為100%。

（1）豆科苜蓿鮮草產量測定結果。

2007年7月開花期和8月結實期對13種苜蓿草鮮草產量進行測定，7月開花期加拿大農寶、苜蓿王的鮮草產量分別為375.75kg／畝和362.31kg／畝，8月結實期加拿大農寶鮮草產量為567.51kg／畝，其次為大富豪鮮草，產量為566.39kg／畝，阿爾岡金（藍標）鮮草產量為550.84kg／畝，國產草原2號和敖漢苜蓿鮮草產量最低，鮮草產量僅為360.74 kg／畝和361.85kg／畝。

（2）禾本科鮮草產量觀測結果。

對禾本科4種復墾草的鮮草產量進行測定，單位面積產量由高到低排序。新麥草鮮草產量為182.6kg／畝，老芒麥鮮草產量為177.18kg／畝，沙生冰草鮮草產量為169.52kg／畝，蒙古冰草鮮草產量為160.49kg／畝。

同期對距離馬家塔復墾區約31km 當地未封育的沙梁地禾本科堿茅牧草鮮草產量進行調查，其鮮草產量為89.9～120kg／畝。由此可見馬家塔露采坑土地復墾試驗種植的4種禾本科植物鮮草產量均高于當地堿茅牧草產量62.76～40.49kg／畝。

2.5 露采坑生態土地復墾效果

2.5.1 喬灌草復墾植物固土效果

為揭示馬家塔露采坑喬灌草生態復墾植物的固土防蝕作用，2007 年9 月中旬分別測定油松、雜交楊、沙柳及豆科苜蓿、禾本科草根系的固結土壤能力。經測定，獲得喬、灌、草復墾地和未復墾土地不同深度土壤緊實度、抗剪力、抗剪強度的數值，見表1。

從測定結果得知，未復墾土地和已栽植喬灌草植物的復墾土地，其土壤抗剪強度都隨著土壤深度的增加而減弱，這與馬家塔露采坑回填后，隨著深度的增加其土壤結構趨于松散、緊實度也隨之下降的實際情況是一致的。在同一土壤深度水平上復墾針闊喬木林地、灌木林地、草地各層次的土壤緊實度、抗剪力、抗剪強度都比未復墾土地要大，復墾地15～35㎝耕作層土壤緊實度、抗剪力、抗剪強度均大于下層土壤，喬灌草復墾地土壤抗剪強度是隨著緊實度的增大而增大。此外，與未復墾土地對比，幼齡期的喬灌草復墾地植物根系主要集中在耕作層，對其土壤緊實度、抗剪強度產生極大正影響作用，目前喬木林地、灌木林地、草地的土壤緊實度、抗剪力、抗剪強度大小的排序為：沙柳灌木林地＞豆科苜蓿、禾本科草地＞針闊喬木林地。

2.5.2 喬灌草復墾植物改良土壤養分效果

對喬灌草復墾地和未復墾對照地1～35cm 土壤有機質、速N、純P、純K 取樣和分析測定，表明喬灌草復墾土地耕作層的土壤養分都比未復墾土地有不同程度提高。馬家塔露采坑生態土地復墾土壤養分測定見表2。

表2 馬家塔露采坑生態土地復墾土壤養分測定

2.6 生態土地復墾技術試驗投資

馬家塔露采坑生態土地復墾投資計費項目是對未復墾土地人工整理、平整、修壟、種苗、栽植、澆水等人工、材料費用，喬灌造林、種草復墾試驗實 際 發 生 費 用 分 別 為 1261.07 元／畝、1092.92元／畝。同期同地實施露地種植農作物和加溫溫室種植番茄土地復墾費用分別為7215.24元／畝、19240.64元／畝，造林、種草生態土地復墾方式較上述2種農業種植土地復墾方式投資費用降低，喬灌造林降低5954.17～17979.57 元／畝，種草降低6122.32～18147.72元／畝，由此可見生態土地復墾投資效果明顯優于農業土地復墾。

3 結論

（1）通過露采坑采取生態土地復墾技術試驗，初步摸索出現代化億噸能源基地生態土地復墾技術措施，為我國地處干旱風水復合劇烈侵蝕地區創建“開發與治理同步”、“國土再造”的可持續發展模式，提供了技術依據。喬灌草復墾植物已經發揮出固結地表土壤、增加土壤養分、防止風水侵蝕的生態作用，表明生態復墾技術能夠有效地治理和改善現代化能源基地的生態環境，有效阻止新增黃泥沙的生態危害，而且可以大幅度節省土地復墾投資。

（2）成活喬灌草復墾植物地上枝葉冠幅和地下根系，能夠不斷增大露采坑復墾區植被蓋度、網絡固結土壤。從測試結果看，短期內沙柳灌木復墾林的生態效果大于草地和喬木林地，但是，針闊葉喬木屬于樹冠幅龐大、根系深寬型植物，豆科苜蓿與禾本科草屬于地被淺根性植物，隨著生長，今后針闊葉喬木林的樹冠覆蓋度及其 根系網結作用將會大大超過沙柳灌木林和地被草，因此，采取以灌為主，喬灌草合理配置的立體結構模式進行土地復墾，是干旱地區實施能源基地生態土地復墾的更佳技術途徑。

［1］ 張紹良，張國良.我國礦區土地復墾研究的回顧與展望 ［J］.煤礦環境保護，1999 （4）

［2］ 康世勇，高春明.東勝礦區沙漠化土地治理技術［J］.煤礦環境保護，1999 （2）

［3］ 康世勇.楊柴飛播林的經營管理與合理利用 ［J］.干旱區資源與環境，1989 （4）