煤矸石山生態治理常用綠化植物
——以王莊三座矸石山為例

解璐毓

［神農智華生物科技（山西）有限公司，山西 長治 046204］

1 煤矸石山簡介

煤矸石是固體廢料，矸石排放量占煤炭總產量的10%～20%，其不斷堆積，就形成煤矸石山。裸露的煤矸石排放有毒有害氣體，污染大氣環境；降雨后矸石中的有害物質和雨水形成酸，淋濾出一定量鎘、鉛、砷等有毒有害物質，造成水體和土壤污染；矸石山還會出現崩塌和形成泥石流；以及產生爆炸，當矸石山內部熱量散不出來而壓力很高時會產生爆炸。山西作為中國的煤炭大省，治理煤矸石山，已成為礦區環境治理修復的關鍵問題，潞安集團是山西大型煤炭企業，大力投入對煤矸石山進行復墾綠化，提升了礦區景觀觀賞價值，創造了良好的礦區生態環境。

2 自然演替與人工復墾

2.1 自然演替與人工復墾

煤矸石山廢棄地由于立地條件嚴酷，植被的自然恢復是非常緩慢的，林鷹[1]發表于1991 年的論文有相關研究。而人工復墾快，短時間能形成良好的植被覆蓋。一般來說，矸石山土地復墾在幾個月內就有很大變化。

國外對土地復墾的研究較早，在20 世紀20 年代就開始了，并發布了相關的法律法規。我國在2009 年5 月施行了《礦山地質環境保護規定》，2011 年3 月發布并實施《土地復墾條例》。

劉楊波和李素清[2]研究潞安礦區兩座不同恢復年限（3a 和8a）的煤矸石山復墾地，結果表明，恢復年限較短（3a）的矸石山復墾地土壤貧瘠，恢復年限較長（8a）的矸石山復墾地土壤水分、養分條件得到了明顯改善，隨著恢復年限的增長，紫花苜蓿、高羊茅等人工栽植的草本植物逐漸退化，不同植被下草本植物群落向地帶性植物群落方向演替。

2.2 人工復墾造林技術綜述

樊金拴等[3]研究20 世紀80 年代中期實施綠化的興隆莊礦矸石山，這座矸石山約復墾20 年。工程初期栽植側柏、刺槐、火炬以及桃等植物，經過20 年的撫育管理，形成了以火炬樹和紫穗槐為優勢種的穩定的人工群落。

王子佼[5]對云岡礦矸石山綠化技術進行研究，試驗設計火炬樹、紫穗槐、衛矛分別為單純林；油松—衛矛—紫穗槐作為一組，荊條—紫穗槐—檸條作為一組分別為帶狀混交林；荊條—檸條一組作為行間混交林；丁香—衛矛—紫穗槐，衛矛—油松分別為塊狀混交林。試驗表明，在矸石山適宜栽種的樹種有火炬樹、紫穗槐、丁香、荊條、檸條、衛矛等植物。

蘇鐵成[6]對遼寧省撫順市矸石山營造用材林進行研究，試驗選擇豆科的刺槐，榆科的家榆，楊柳科的小鉆楊，松科松屬的樟子松，樺木科的白樺，松科落葉松屬的日本落葉松和長白落葉松等7 個樹種進行造林試驗，數據表明，兩種落葉松不適宜在當地矸石山環境下營造用材林；通過研究混交林和純林單位面積蓄積量，得出結論：對停止排矸10 年以上的矸石山進行植被恢復，刺槐、小鉆楊、家榆可作為首選樹種。

3 本研究區概況

本研究選取長治市王莊的三座矸石山，都位于長治王莊煤礦附近，2021 年隸屬于長治市潞州區，緊鄰長鋼集團。一座為西矸石山，離王莊礦西約1000m，緊鄰馬路，離王莊通往常村口的道路路北，占地面積7.6 萬m2，竣工在2010 年，復墾11 年，無自燃現象；一座為北矸石山，離王莊礦北面約1500m，東邊緊鄰礦區煤場，占地面積3.98 萬m2，竣工在2015 年，復墾6 年，無自燃現象；一座為深溝壑矸石山，在礦區北面，離礦區較遠，約2.3km，占地面積18.9 萬m2，竣工在2019 年，復墾3 年，無自燃現象。

4 煤矸石山的立地條件和植物篩選原則

4.1 煤矸石山的立地條件

煤矸石山一般僅僅地表10cm 左右有物理分化，而且強酸高鹽，直接種植植物很難成活，所以采取客土覆蓋矸石，下層土壤壓實，上層土壤不碾壓，供種植植物。潞安王莊煤礦這三座矸石山土層都是工程施工客土，土壤條件不一，常常為生土，未經耕種熟化，缺少營養物質，有機含量低，土壤肥力低，理化性狀不良，營養成分少，常常出現大的板結塊，透氣也差。矸石山多為遠離礦區和居住環境，附近沒有水源或離水源很遠，煤矸石山的立地條件為干旱、缺水、貧瘠。

4.2 植物種類選擇原則

矸石山生態修復的植被選擇很重要。相比普通的荒坡治理，矸石山情況更復雜，不光要考慮固土、美觀效果，還要考慮矸石山特殊的立地環境，要選擇合適的喬、灌、草植被，建立穩定的矸石山植物群落，從而重建矸石山生態環境。總的來說，要遵循以下原則。

（1）選擇抗旱、耐瘠薄、耐鹽、抗污染以及病蟲害少的樹種。根據適地適樹的原則，矸石山土地復墾要選擇抗旱的植物；矸石山土壤營養差，要選擇耐瘠薄植物；矸石山土壤重金屬多，要選擇一些相對耐鹽和抗污染的植物品種。選擇抗旱、耐瘠薄、耐鹽、抗污染和病蟲害少的植物品種，從經濟方面考慮，養護簡單，管護成本低。

（2）選擇根系相對發達、栽植易成活的植物。一般來說，豆科植物可以考慮在矸石山種植。

（3）盡量選擇鄉土樹種。優先選擇鄉土樹種，鄉土樹種經過長期的栽培，已經適應了當地的氣候、土壤等條件，而且可以顯示地方特色，避免出現“千山一面”的情況。

（4）要注重景觀效果，建立生態園林，體現多樣性。要配植形式多樣，植物景觀豐富。做到常綠樹與落葉樹相結合，喬灌草相結合，觀花植物和觀葉植物相結合，還要考慮季相變化，建立多層次、多結構、多功能的植物群落。

（5）長得快的樹種和長得慢的樹種相互補。長得快的樹種雖然壽命較短，但可以快速成林，考慮到長期的生態景觀效果，要搭配長得慢的樹種。

（6）考慮到客土層淺，如果矸石山仍發熱，盡量選擇淺根樹種。對于仍存在發熱的矸石山，應選用淺根性植物，不宜種植深根性喬木，因為根系向下生長就有可能接觸到深層熱源而造成的樹木死亡。2016 年蘇鐵成[6]對遼寧省撫順市矸石山用材林進行研究，在造林后10 年時，已出現部分樹木因深層發熱而死亡和倒伏的現象，造林后28 年時的試驗地現場出現了更多樹木根系受到深層高溫灼傷而倒伏的情況。

4.3 潞安煤礦矸石山常用綠化植物

4.3.1 喬木

作為常綠樹種，側柏在很多矸石山都有栽培，易成活，管護簡單，在復墾11 年的王莊西矸石山、復墾6 年的王莊北矸石山、復墾12 年的石圪節矸石山以及復墾13 年的余吾矸石山上，側柏生長良好。

火炬樹成林很快，由于萌蘗性強，植株旁常常生長出很多火炬小苗。火炬樹的缺點是壽命短。火炬樹是秋季觀葉樹種，種植在矸石山上，秋季火紅的樹葉和果穗，使整個山體出現“層林盡染”的效果。樊金拴、周心澄、王華[3]研究20 世紀80 年代中期實施綠化的興隆莊礦矸石山，結果表明，矸石山形成了以火炬樹和紫穗槐為優勢種的穩定人工群落。王子佼[5]對云岡礦矸石山綠化技術進行研究，試驗表明，在矸石山適宜栽種的樹種有火炬樹等植物。在西矸石山和北矸石山，火炬成林快，表現良好。

山桃是薔薇科桃屬喬木，山桃抗旱耐寒，耐鹽堿，花期3—4月，花粉紅色，在春天，山桃可以為矸石山營造滿山粉色的美麗景觀。

4.3.2 灌木

紫穗槐適應性極強，經常用來護坡、荒山綠化，是保持水土的優良植物材料。紫穗槐也能在水邊生長，不易生病蟲害，生長極其旺盛。樊金拴、周心澄、王華[3]、王子佼[5]等人研究表明，在矸石山適宜栽種的樹種有紫穗槐等植物。紫穗槐可以使煤矸石山提早郁閉。

連翹花色金黃，成片種植在矸石山上，可以在春天形成滿坡金黃的美麗景色。西矸石山平臺及南坡、北矸石山的東坡、深溝壑矸石山平臺都種植有連翹。

4.3.3 草本及花卉

紫花苜蓿是豆科植物，可以改良土壤。出苗快，播種后一個多星期就陸續出苗；抗寒性強，在北矸石山，11 月中旬苜蓿葉片還是綠色；春天返青早，早早就讓矸石山披上綠的外衣。紫花苜蓿在很多矸石山都有栽培，適應性很強。

高羊茅長得快，耐修剪，應用很廣，常常和早熟禾搭配建植草坪，常種植在小區、廠礦、街邊綠地等地方。在矸石山上，高羊茅和苜蓿混播，可以迅速覆蓋地面，防止水土流失，比單獨種植苜蓿初期護坡效果好。

黑麥草耐踩踏，缺點是觀感稍差，一叢一叢的。優點是在矸石山上能很好護坡。

波斯菊耐貧瘠，以草坪長得高，能為綠色的山坡增添美麗的顏色。可以自播，很適合作為護坡植物。

5 樹木配植方式

矸石山的配植方式既有規則式也有自然式，兩者相互結合。規則式配植有列植，西矸石山在南坡列植側柏，從山下遠遠望去，橫看斜看都成行列，很有氣勢，有整齊、規則的美感和韻律美。自然式配植靈活、自然，主要形式有：叢植和林植。在深溝壑矸石山兩個大平臺及馬道旁小平臺上，連翹為叢植。西矸石山頂部平臺火炬樹就是林植。

6 植物群叢

6.1 復墾11 年的西矸石山群叢

在南坡坡面，每間隔4m 左右，一行種植側柏紫穗槐，一行種植側柏山桃，隔行交替種植，高羊茅和紫花苜蓿種植在整個坡面，現在側柏、紫穗槐、山桃已成密林，林下弱光空間高羊茅和紫花苜蓿退化。在南坡，還有少量人工種植的刺槐，以及少量自然生長的合歡和臭椿樹。這就主要形成了側柏—紫穗槐群叢，側柏—山桃群叢，以及整個坡面的側柏—山桃—紫穗槐群叢。

在一馬道路邊，由于喬灌木覆蓋不到，光照較好，紫花苜蓿和高羊茅生長旺盛，馬道邊還有波葉大黃和波斯菊等植被，長勢良好。這就形成了紫花苜蓿—高羊茅—波葉大黃—波斯菊群叢。

在坡頂平臺及南坡，火炬占據大部分空間，連翹長成帶狀密林。

在坡頂平臺及北坡，成火炬林，平臺還有野草鬼針草、紫菀、車前草、牽牛花等野生植物。

整個矸石山植被蓋度98%，保存率很高。

6.2 復墾6 年的北矸石山群叢

在西坡和南坡，在坡面每隔4m 挖一條寬為50～60cm 的種植帶，火炬—紫穗槐和山桃—側柏間行種植在種植帶上，紫花苜蓿種植在整個坡面。在火炬、側柏、紫穗槐、山桃覆蓋不到的地方、種植帶之間光照好的地方紫花苜蓿生長良好。由于火炬樹萌蘗性強，在南坡，火炬小苗往坡面蔓延生長。這就形成了火炬—紫穗槐—紫花苜蓿的喬灌草群叢、山桃—側柏—紫花苜蓿的喬草群叢以及紫花苜蓿群叢。

在東坡和北坡，坡面每隔4m 挖一條種植帶，種植側柏—連翹，紫花苜蓿種植在整個坡面。在東坡和北坡，主要形成側柏—連翹—紫花苜蓿群叢。

在山頂平臺，種植火炬、側柏和紫花苜蓿，火炬樹逐漸占據整個空間。主要形成火炬—側柏—紫花苜蓿群叢。

在馬道路邊，還有波葉大黃，和緊鄰的坡面成片的火炬形成火炬—波葉大黃叢群。

整個矸石山植被覆蓋度98%，保存率很高。

6.3 復墾3 年的深溝壑矸石山群叢

在整個矸石山坡面及平臺，混播紫花苜蓿、高羊茅、黑麥草和波斯菊。馬道種植檜柏，平臺種植柳樹、檜柏、連翹、海棠等品種。主要形成紫花苜蓿—高羊茅—黑麥草—波斯菊群叢。

7 煤矸石山復墾生態功能

實踐證明，在矸石山上進行綠化造林，可減輕礦區大氣污染，改善附近小氣候，降低表層溫度，減少水分蒸發，凈化水質。樹木具有龐大的根系，樹木根對水雜質和重金屬等污染物具有一定的吸收、吸附作用。對環境有增濕作用。可防止水土流失，可有效地保護土壤免于被雨水沖刷。可減弱風速。由此可見，對矸石山治理改造可改善煤礦區生態環境。另外，有的矸石山修建有美麗的亭子，山上種植頗具觀賞性的喬灌木，形成美麗的景觀，為周邊居民提供了休閑娛樂場所，提升了礦區人民的幸福感。

8 煤矸石山施工注意事項

相比平地施工，煤矸石山施工難度很大，主要有以下5 點。

8.1 安全問題

8.1.1 水車、駕駛員安全問題

一定要找專業灑水車，水車要性能良好，有正規牌照，嚴禁用改裝水車或簡易水車。駕駛員要有國家正規合格駕駛證，要遵守交通法規。駕駛員最好有多年駕駛水車經驗，要有高度責任心，要有安全意識，自覺每天檢查車輛并能及時發現安全問題。煤矸石山馬道較窄并且坡面較陡而多次轉彎，駕駛員駕駛水車順著馬道行駛到坡頂平臺時多次急轉彎，水車載重多，坡頂可以掉頭的地方較窄，這些都需要駕駛員認真細心、駕駛技術過硬，并能積極配合其他管理人員及工人的工作。

8.1.2 預防工人中暑

沒有復墾或剛復墾的矸石山缺少陰涼的地方，尤其是夏天在南坡施工，太陽光直曬，工人會大量出汗，所以要做好后勤保障，準備好干凈飲用水，備好草帽或遮陽帽，并適當休息，預防工人中暑。如果工人出現不適，要及時就醫。

8.1.3 坡面較陡，注意防滑

煤矸石山的山坡較陡，工人還要拿著整地工具或者拖著沉重的水管在坡面長時間施工，容易腳滑而摔倒或滑下山坡。為了避免發生意外，要提前準備好防滑勞保鞋。如果坡面有平整好的種植帶，最好在種植帶上行走，需要移動到上下相鄰的種植帶時，只需在坡面上下移動幾米距離即可（種植帶之間的距離），這樣方便施工，也比較安全。

8.1.4 經常進行安全教育

項目負責人、技術負責人、安全員等人員及施工工人入場前，單位安全部門應對其進行安全教育。之后每周要進行安全教育，并落實崗位安全責任制。相關工作人員都要在工作時間佩戴安全帽，嚴禁違章操作施工機械。要經常看天氣預報，特殊天氣，比如雨水過多要避免施工，并做好雨季三防工作。

8.2 澆水

苗木種植后需要澆灌，籽播草坪后也需要大量澆水，需水量大而集中。而矸石山綠化面積一般較大，卻沒有水源或水源較遠，需要水車拉水澆灌。平地澆水時水分往下滲，而坡面澆水容易順坡向下流淌，水分可能只是地表濕潤，而沒有真正到達植物根部，這就需要多次澆灌，直到澆透為止。春夏，南坡和西坡由于日曬需水量更多。除了離馬道最近的樹木，其他的樹木澆灌都需要工人拖著水管上下來回移動，難度較大。

8.3 種植比平地難

首先打點放線比平地難，由于煤矸石山稍微有點曲面，上下左右之間視線有阻礙。而且在坡面，撒上滑石粉后容易被雨水澆濕流走。

其次種植穴挖掘較難，矸石山的土壤由于是客土，雖然上部分土壤沒被刻意碾壓過，但在客土過程中難免被機器壓過，土壤較硬不透氣，土硬就不好挖種植穴。

8.4 清理垃圾

施工完要及時清理垃圾，當日的垃圾當日及時清理掉，保持施工現場整潔。

8.5 做好養護工作

在養護期內，一般為一年，要做好澆灌、修剪、更換死樹、冬季防護等工作。

9 結語

煤矸石山對生態和景觀有很大的破壞作用，通過土地復墾，營造植物景觀，可以改變原廢棄地面貌的同時改善生態環境、提高景觀觀賞價值。本文通過對山西潞安王莊煤礦三座復墾年限分別為11 年的西矸石山、6 年的北矸石山、3 年的深溝壑矸石山的介紹，探討了矸石山植物種類選擇原則、常用的綠化植物，三座煤矸石山的群叢組成、樹木配植方式、煤矸石山施工注意事項等內容。相比平地施工，煤矸石山施工難度很大，本文分析了矸石山施工的安全問題、澆水難度、種植難度等方面，希望能對相關人員提供參考。