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阿拉维斯和维戈塞尔塔: 一種基于植物群落誘導演替的礦山生態修復方法.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201810979501.7

申請日:

20180824

公開號:

CN109121967A

公開日:

20190104

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01G17/00,A01G22/00,A01G22/40,E02D17/20 主分類號: A01G17/00,A01G22/00,A01G22/40,E02D17/20
申請人: 中國科學院沈陽應用生態研究所
發明人: 吳波,郭書海,張玲妍
地址: 110016 遼寧省沈陽市沈河區文化路72號
優先權: CN201810979501A
專利代理機構: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 代理人: 李穎
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201810979501.7

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明適用于生態修復技術領域,具體說是一種基于植物群落誘導演替的礦山生態修復方法。以待修復地礦山植物群落演替與成土過程變化(土壤營養)的響應關系為基礎,篩選適宜的植物種類組合于構建的待修復地礦山中土壤微環境內,誘導植物群落的快速演替,使得待修復地礦山成土過程加速,實現礦山快速與精準的生態修復。本發明方法可實現礦山快速與精準的生態修復,以及礦山可持續性的自我恢復。

權利要求書

1.一種基于植物群落誘導演替的礦山生態修復方法,其特征在于:以待修復地礦山植物群落演替與成土過程變化(土壤營養)的響應關系為基礎,篩選適宜的植物種類組合于構建的待修復地礦山中土壤微環境內,誘導植物群落的快速演替,使得待修復地礦山成土過程加速,實現礦山快速與精準的生態修復。2.按權利要求1所述的基于植物群落誘導演替的礦山生態修復方法,其特征在于:1)根據待修復地礦山植物群落譜圖,以及待修復地礦山成土過程譜圖,篩選并組合適宜礦山生態修復的植物種類,以非同等密度種植的方式構建植物群落;2)根據待修復礦山成土過程譜圖,人工構造土壤微環境,誘導篩選的植物種類群落的快速演替,使其快速進入穩定的階段,實現礦山快速與精準的生態修復。3.按權利要求1或2所述的基于植物群落誘導演替的礦山生態修復方法,其特征在于:所述植物群落譜圖指在區域生物地理氣候與局地礦山自然環境雙重條件約束下,在當地礦山能穩定生長的頂級植物群落;所述成土過程譜圖是指在區域生物地理氣候與局地礦山自然環境雙重條件約束下,當地礦山穩定的頂級植物群落與之對應的土壤成土過程與現有土壤類型。4.按權利要求1或2所述的基于植物群落誘導演替的礦山生態修復方法,其特征在于:所述適宜礦山生態修復的植物為植物群落譜圖中獲得優勢度高的植物物種,包括3種類型,具體是指:1)I類植物,可耐貧瘠且快速生長的先鋒種并可加速礦山石礫和巖石成土過程,該類植物以草本為主;2)II類植物,可起到水土保持作用,該類植物以灌木為主;3)III類植物,穩定植物群落的物種,該類植物以喬木為主。5.按權利要求1或2所述的基于植物群落誘導演替的礦山生態修復方法,其特征在于:所述非同等密度種植是指根據植物譜圖中不同種類植物的密度,從圖譜中獲得適宜礦山生態修復的植物,按照不同密度進行網格種植。6.按權利要求5述的基于植物群落誘導演替的礦山生態修復方法,其特征在于:所述I類植物的種植的覆蓋率不低于修復區的85%;II類植物的種植密度約為2500株/公頃-7000株/公頃;III類植物的種植密度約為1000株/公頃-5000株/公頃。7.按權利要求1或2所述的基于植物群落誘導演替的礦山生態修復方法,其特征在于:所述人工構造土壤微環境為以坑穴客土方式構造局部適合植物生長的土壤環境,坑穴內土壤是與種植植物相適應的當地客土;其中,種植的植物中II和III類植物以坑穴種植,I類植物以噴混植生的方式種植。8.按權利要求7所述的基于植物群落誘導演替的礦山生態修復方法,其特征在于:所述坑穴大小為0.4m-0.6m,深度為0.3m-0.5m,間距為1.5m-3.5m;所述坑穴土壤中添加緩釋肥料,土壤中全氮含量保持5mg/kg-10mg/kg,有效磷含量保持10mg/kg-30mg/kg,速效鉀含量保持120mg/kg-200mg/kg。

說明書

技術領域

本發明適用于生態修復技術領域,具體說是一種基于植物群落誘導演替的礦山生態修復方法。

背景技術

我國的礦山土地復墾工作開始較早,大約始于20世紀50年代,但直至90年代初我國在生態修復方面的研究工作才開始起步,同時研發了一些切實可行的生態修復技術。

現有礦山生態修復技術主要分成三類。第一類,是針對礦山生態修復啟動階段土壤貧瘠的問題,進行土壤理化性質的改良,通過在土壤中添加保水劑、營養劑等(ZL 201410074186.5,201610670324.5,201610363256.8,201710020819.8),使其促進植物生長,從營養提供角度加速礦山的植被修復。第二類,是針對在礦山生態修復過程中植培育與生長的問題,通常選取耐貧瘠或者先鋒植物種類(ZL 201110381203.6),并通過修復植物的布設優化方式(ZL 201710180387.7),提升礦山生態修復效果。第三類,是針對礦山生態修復時水土流失問題,研發了噴砼飄臺、生態磚等礦山邊坡的構造新方法(ZL 201310506798.2,201711012345.9),減少水土流失對適宜植物生長的土壤沖刷,實現保水保肥的目的。此外,在現有生態修復技術基礎上,針對近年來金屬礦的環境污染問題,在土壤改良添加鈍化劑,并選用高富集重金屬植物,兼顧礦山生態修復與土壤重金屬污染治理(ZL 201110381202.1,ZL 201210555272.9,ZL 201210126660.5,ZL 201310177389.2)。

現有技術缺乏系統設計,修復均是依靠工程經驗進行設計施工。但事實上,我國幅員遼闊,環境條件千差萬別,礦山的地帶性差異和非地帶性差異顯著。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于植物群落誘導演替的礦山生態修復方法。

為實現上述目的,本發明采用技術方案為:

一種基于植物群落誘導演替的礦山生態修復方法,以待修復地礦山植物群落演替與成土過程變化(土壤營養)的響應關系為基礎,篩選適宜的植物種類組合于構建的待修復地礦山中土壤微環境內,誘導植物群落的快速演替,使得待修復地礦山成土過程加速,實現礦山快速與精準的生態修復。

進一步的說

1)根據待修復地礦山植物群落譜圖,以及待修復地礦山成土過程譜圖,篩選并組合適宜礦山生態修復的植物種類,以非同等密度種植的方式構建植物群落;

2)根據待修復礦山成土過程譜圖,人工構造土壤微環境,誘導篩選的植物種類群落的快速演替,使其快速進入穩定的階段,實現礦山快速與精準的生態修復。

所述植物群落譜圖指在區域生物地理氣候與局地礦山自然環境雙重條件約束下,在當地礦山能穩定生長的頂級植物群落;

所述成土過程譜圖是指在區域生物地理氣候與局地礦山自然環境雙重條件約束下,當地礦山穩定的頂級植物群落與之對應的土壤成土過程與現有土壤類型。

所述適宜礦山生態修復的植物為植物群落譜圖中獲得優勢度高的植物物種,包括3種類型,具體是指:

1)I類植物,可耐貧瘠且快速生長的先鋒種并可加速礦山石礫和巖石成土過程,該類植物以草本為主;

2)II類植物,可起到水土保持作用,該類植物以灌木為主;

3)III類植物,穩定植物群落的物種,該類植物以喬木為主。

所述非同等密度種植是指根據植物譜圖中不同種類植物的密度,從圖譜中獲得適宜礦山生態修復的植物,按照不同密度進行網格種植。

所述I類植物的種植的覆蓋率不低于修復區的85%;II類植物的種植密度約為2500株/公頃-7000株/公頃;III類植物的種植密度約為1000株/公頃-5000株/公頃。

所述人工構造土壤微環境為以坑穴客土方式構造局部適合植物生長的土壤環境,坑穴內土壤是與種植植物相適應的當地客土;其中,種植的植物中II和III類植物以坑穴種植,I類植物以噴混植生的方式種植。

所述坑穴大小為0.4m-0.6m,深度為0.3m-0.5m,間距為1.5m-3.5m;所述坑穴土壤中添加緩釋肥料,土壤中全氮含量保持5mg/kg-10mg/kg,有效磷含量保持10mg/kg-30mg/kg,速效鉀含量保持120mg/kg-200mg/kg。

本發明具有以下優點及有益效果:

本發明以植物群落演替-成土過程變化(土壤肥力、土壤理化性質等)的響應關系為基礎,通過適宜植物種類篩選組合與土壤微環境構建,誘導植物群落的快速演替,并加速修復區的成土過程,實現礦山快速與精準的生態修復,并保持礦山可持續性的自我恢復,為礦上的精準生態修復提供科技支撐。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的礦山生態修復的操作流程圖;

圖2是本發明實施例提供的礦山邊坡的坑穴布設及植被種植圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的詳細說明。

一種基于植物群落誘導演替的礦山生態修復方法(圖1),以待修復地礦山植物群落演替與成土過程變化(土壤肥力、土壤理化性質等)的響應關系為基礎,篩選適宜的植物種類組合于構建的待修復地礦山中土壤微環境內,誘導植物群落的快速演替,使得待修復地礦山成土過程加速,實現礦山快速與精準的生態修復。

所述植物群落譜圖是指,在區域生物地理氣候與局地礦山自然環境雙重條件約束下,當地礦山穩定的頂級植物群落。

所述成土過程譜圖是指,在與上述植物群落譜圖相同約束條件下,與植物群落對應的土壤成土過程與現有土壤類型。

所述適宜礦山生態修復的植物包括3種類型,均是從上述植物群落譜圖中選取,3種類型植物搭配構成群落,既保持植物群落的中物種的多樣性,又能保證群落的穩定性,以及生態修復后期群落自我演替的可持續性。

3種類型植物具體是指:

I類植物,可耐貧瘠且快速生長的先鋒種,還可加速礦山石礫和巖石成土過程,該類植物以草本為主,例如,紫花苜蓿(Medicago sativa.)、狗尾草(Setaria viridis(L.)Beauv.)等;

II類植物,可起到水土保持作用,該類植物以灌木為主,例如,荊條(Vitex negundovar.heterophylla)、紫穗槐(Amorpha fruticosa Linn.)等;

III類植物,穩定植物群落的物種,該類植物以喬木為主,例如,沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)、刺槐(Robinia pseudoacacia L.)等;

所述非同等密度種植是指,根據植物譜圖中構成中不同種類植物的密度,對篩選出的上述3類植物物種,按照不同密度進行網格種植,較為適宜的種植密度如下:

I類植物的種植的覆蓋率不低于修復區的85%;

II類植物的種植密度約為2500株/公頃-7000株/公頃;

III類植物的種植密度約為1000株/公頃-5000株/公頃。

所述人工構造土壤微環境是指,以坑穴客土方式構造局部適合植物生長的土壤環境,坑穴內土壤是與種植植物相適應的當地客土;

II和III類植物以坑穴種植,I類植物以噴混植生的方式種植;

根據不同類型植物間的生態位設計坑穴,坑穴大小為0.4m-0.6m,深度為0.3m-0.5m,間距為1.5m-3.5m;

通過在坑穴土壤中添加緩釋肥料,促進植物生長,誘導植物群落的快速演替,土壤中全氮含量保持5mg/kg-10mg/kg,有效磷含量保持10mg/kg-30mg/kg,速效鉀含量保持120mg/kg-200mg/kg。

實施例1

本實施例所修復礦山是遼寧省東部地區某鐵礦的礦山邊坡,在邊坡整形的基礎上,按照本發明的技術流程(圖1),開展礦山生態修復,修復面積3公頃,修復時間為3年。

步驟一,根據區域生物地理氣候與局地礦山自然環境調查,得到當地礦山植物群落譜圖(表1)和礦山成土過程譜圖(表2),當地土壤類型主要為壤土。

所述當地礦山植物群落譜圖(表1)為根據當地生物地理氣候與局地礦山自然環境雙重條件約束下,通過對當地礦山穩定生長的頂級植物群落進行樣方調查,獲得主要植物物種的優勢度。

所述成土過程譜圖為根據當地生物地理氣候與局地礦山自然環境雙重條件約束下,在各種成土因素的綜合作用下(物理、化學和生物作用的總和),土壤發生發育的過程。重點描述現有的未破壞地區的土壤類型及土壤肥力情況。且該過程與上述當地頂級植物群落相對應。

表1當地礦山植物群落組成譜圖中主要植物物種(優勢度)

表2當地礦山成土過程譜圖及與植物群落的對應關系

步驟二,在在區域生物地理氣候與局地礦山自然環境雙重條件約束下,兼顧礦山邊坡水土流失大的特點,以及經濟效果,從植物群落譜圖中篩選適宜礦山生態修復的植物種類中較(表3),并進行非等密度種植(表3和圖2,圖中面積為100m2)。

表3適宜當地礦山生態修復的植物種類

植物類型 主要植物(比重70%) 輔助植物(比重30%) 種植密度 I類植物 紫花苜蓿 豬毛蒿、狗尾草 覆蓋率90% II類植物 紫穗槐 荊條 5000株/公頃 III類植物 刺槐 沙棘 3000株/公頃

步驟三,以坑穴客土增肥的方式,人工構造土壤微環境,在坑穴土壤中添加緩釋肥料,對上述選擇的植物誘導,使植物群落快速演替,并加速修復區的成土過程,實現礦山快速與精準的生態修復,進而保持礦山可持續性的自我恢復(參見表4)。其中,II和III類植物以坑穴種植,I類植物以噴混植生的方式種植。

根據上述篩選的植株,坑穴大小為0.4m,深度為0.4m,間距約為2.5m;同時向坑穴內添加的緩釋肥料(緩釋肥料可選用市面現有的各自緩釋肥料),使土壤中全氮含量保持為6mg/kg-8mg/kg,有效磷含量為20mg/kg-25mg/kg,速效鉀含量為120mg/kg-150mg/kg。

表4本實施例的礦山生態修復效果

時間 植被覆蓋率 生物多樣性(Shannon指數) 第一年 92% 0.52 第二年 90% 1.37 第三年 90% 2.02

以上內容是結合具體的優先實施案例對本發明所作的進一步詳細說明,不能認定本發明的具體實施只局限于此。在不脫離本發明構思的前提下,還可做出若干簡單推演或替換,都應當視為屬于本發明的?;し段?。

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一種 基于 植物群落 誘導 演替 礦山 生態 修復 方法
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