济南市矿区石山立地条件的研究

济南市矿区石山立地条件的研究

岩石主要是黑灰色岩石，含碳量低，比煤坚硬。目前,国内外采煤和洗选过程中排出的矸石大多弃置于山沟、平川一带,形成矸石山1研究领域的总结1.1c、c、e区阳泉市位于山西省东部,是一座新兴工业城市,是全国重要的矿产集中区,境内矿藏资源丰富,素有“煤铁之乡”之誉,煤田面积约为1800hm阳泉煤业集团已开发的区域包括6个矿,除五矿位于阳泉市区的东南部外,一矿、二矿、三矿、四矿以及新景矿均位于阳泉市区的西北部1.2气候差异大、复杂地形影响阳泉市属暖温带半湿润大陆性季风气候区。由于受大陆性季风气候及复杂地形影响,市内不同地区的气候差异较大。其总体气候特征为冬夏长,春秋短,四季分明;日照比较充足,昼夜温差较大。全年实际日照时数为2696.3~2886.3h1.3土壤类型阳泉市土壤总面积为38.5万hm1.4阳煤集团前0.hm阳泉市物产资源丰富,煤、铝矾土、硫铁矿被誉为阳泉“三宝”。阳泉煤田面积约为1800hm阳煤集团建于1950年,现有6个矿12对矿井,年生产能力在3000万t以上。在矿区已堆积有20多座煤矸石山,堆积总量约9000万t,并以每年超过400万t的速度在继续增加。2石山立地条件分析本试验主要通过资料搜集,以阳泉市一矿某停排年限为5a的矸石山为研究对象,以矿区边缘未受开矿扰动较小的地块为对照,运用野外踏勘、调查和实验室化学分析相结合的方法对其土壤的理化性质、立地条件进行分析。2.1样品采集和分析样于该矸石山随机做3个样地的重复,按照S型取样法用土钻取5个0~20cm的土层作为土样。样品采集分为原状土和分析样。原状土采用环刀采集后带回室内,用于土壤物理性质的分析;分析土样用土钻采集后放入铝盒中,去除根系、石块等,同时记录采样地点、日期、采样深度及编号等,用于土壤化学性质的分析。2.2内部分析2.2.1土壤物理特性的测量2.2.2土壤有机碳的测定土样取回,带回实验室内经风干、木棍撵碎,过0.149mm筛,然后按照各种测定指标要求进行预处理。土壤pH值采用pH仪电极测定法测定;土壤有机质采用重铬酸钾氧化法测定;土壤全N采用半微量开氏法测定;土壤速效P采用酸溶-钼锑抗比色法测定;土壤速效K采用氢氧化钠-火焰光度法测定。3结果与分析3.1石山表层酸性研究土壤水分和孔隙状况是土壤肥力的重要指标,直接影响土壤中物质的转化过程。从表1可以看出,与矿区周边土壤相比,矸石山自然含水量下降了11.1百分点;土壤容重上升了0.48g/cm从表2可以看出,自然裸露的矸石山表层酸性较强,pH值低至3.34,已经超过对植被造成伤害的临界点,限制了植被的生长。N,P,K的缺乏同样也是一个重要的不利因素,矸石山有机质含量仅为1.62%,全N为0.041%,速效P为2.3mg/kg,速效K为97mg/kg。虽然速效K的含量较高,但很难被植物所吸收利用。因此,矸石山土壤养分状况很差,必须进行改良才能达到适合植被生长的条件。3.23石山植被绿化的限制因素3.2.1煤石山较干旱、干物质环境特征明显矸石山由于停排的年限较短,表层风化层浅,保水能力差,而且阳泉地区降雨少、较干旱。矸石的自燃现象还会使表层形成干燥少水的环境。另外,煤矸石呈暗色,吸热性强,造成煤矸石山较矿区周边黄土山更加干旱缺水。所以,干旱缺水成为了煤矸石山最突出的立地特征,而水分状况又是制约植物成活与生长的最关键因子。3.2.3石保肥能力差由于此矸石山停排的年限较短,矸石的粒径较大、地质松散,表层基本无土壤结构,导致土壤保持和阳离子交换量较差,造成矸石山的保水保肥能力差。4山区植被恢复和重建措施的建议4.1干旱水压的长通过对矸石山的立地条件分析可知,在矸石山对植被生长的最大限制性问题就是干旱缺水。另外,要针对矸石较差的保水能力,可以将矿井水引上矸石山,建立必要的灌溉设施来对植被进行定期灌溉,以保证植被成活4.2生物可扩张型为改善此类矸石山的生态条件,种植植物主要以草本为主,其中,植物的选择应遵循以下原则,不能盲目地引进栽植,否则会使植被成活率和保存率较低,严重时会出现大面积死亡的现状。(1)尽量选择当地的乡土树种,或引进外来抗性强的速生品种进行栽植。(2)选择适应性强,耐干旱、耐贫瘠、耐高温,生长速度快又能够改良土壤的树种。(3)大量文献资料表明,固氮树种能适应严酷的立地条件,可以先选择一些豆科类的植物作为先锋植物,达到养地的目的。(4)依据科学试验选择树种,根据自然条件、生物学特性引进外来树种,经少量栽植后,筛选出优良品种,再进行大面积栽植推广。(5)先锋植被类型应选择能适应此类矸石山上的极端条件,在矸石山上自然生长且长势较好的草本植物4.3石山表层改良及种植改造对于此类停排年限较短的矸石山,由于自然环境较差,表层土壤风化程度弱,不具备正常土壤的结构和肥力。针对这种贫瘠的立地类型特征,其植被恢复与重建措施应主要以栽培和保护为主,在初期可以播种一些旱生、抗逆性强的草本植物。此类矸石山应先整地,在矸石山表面覆盖10~20cm厚的黄土层,改善矸石山表层土壤结构,同时增施含有植物所需N,P,K等元素的肥料,提高土壤养分,改善土壤现状,然后进行人工撒播草种根据阳泉当地的自然环境条件、此类矸石山的立地类型以及查阅大量的文献资料,建议可以播种的草本植物为:紫花苜蓿、沙打旺、甘草、圆叶牵牛、蔾、狗尾草、画眉草、反枝苋、打碗花等此外,还应确定适宜的栽植密度,对于干旱贫瘠的立地条件,一定的水分只能容纳一定数量的植物生存,不能随意扩大。确定适宜的植物栽植密度,可以使水资源的承载合理化,形成高效利用有限水资源的植物生态系统土壤含水量=(湿土质量-烘干土质量)/烘干土