專利名稱：廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法
技術領域：
本發明屬于生態修復技術領域，具體涉及廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法。
背景技術：
隨著全球經濟的發展、人口的劇增，礦山廢棄地對土地的侵占已成為社會經濟可持續發展的制約因素；礦業廢棄地由于土壤質量的惡化和野生植物資源數量的減少，廢水、廢氣和尾礦堆積的存在導致了嚴重的重金屬污染問題；同時，礦山開采過程中剝離表土和尾礦堆積等操作引發地貌和景觀的破碎化，直接影響景觀的環境服務功能。因此，對采礦廢棄地進行植被生態恢復與重建，具有現實和研究意義。傳統的植被恢復方法有一定成效，但是需要對污染面積較大的土壤進行物理化學改良，需要消耗大量的人 力與財力，且易造成二次污染。在具有重金屬毒害和缺乏營養元素等特征的尾礦沙上植物的正常生長會受到抑制。目前用植物修復重金屬污染土壤的研究多集中在超積累植物上，但現已發現的超富集植物一般都表現為生物量低，生長緩慢，修復效率低，難以形成較完善的植物修復技術以直接大規模應用于修復實踐。因此，尾礦植被修復的物種調選，需要植物不但能夠在較高的重金屬濃度下存活，還要對營養貧瘠有一定的耐受性，而灌木型或牧草型固氮植物可以固定尾礦廢物，改善土壤的理化性質和微生物環境。現有技術中未見將灌木型或牧草型固氮植物應用于鉛鋅尾礦庫或金礦尾礦庫上進行植被恢復的方法。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于設計提供廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法的技術方案。所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于包括以下步驟
1)選擇對重金屬有抗性，耐受營養貧瘠，耐干旱，生物量較大，種子產量較大，易收集的灌木型或牧草型固氮植物；
2)用濃度為5%的次氯酸鈉溶液處理種子IOmin,用清水沖洗3遍,再將種子置于35 450C的溫水中浸泡24小時，最后按黃土粉復合肥料種子重量比I 5:1 3:1 3混合，混合時噴灑濃度O. 01%的硼酸和濃度O. 02%的鑰酸銨溶液，所述的復合肥料按硝酸鉀10 20份、磷酸二氫鉀5 15份和腐熟晾干動物的糞便20 30份混合得到；
3)播種時間為4月，在離鉛鋅尾礦庫或金礦尾礦庫壩邊緣15 20m，沿壩體平行方向劃一條以上寬10 15cm、深度10 15cm的播種溝,播種溝的間距為O. 2 O. 5m,在播種溝中墊入2 3cm厚的就近采集的尾礦庫周邊土壤；
4)在播種溝中播入經處理的灌木型或牧草型固氮植物種子；
5)播種完畢后，再在播種溝覆土，覆土時將隴做高于平面3 8cm;6)覆土完畢后，就地采割雜草覆蓋2 3cm于播種溝上。所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于所述的步驟I)中灌木型或牧草型固氮植物為紫穗槐、銀合歡、胡枝子、田菁或紫花苜蓿。所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于所述的步驟2)中按黃土粉復合肥料種子重量比2 4:2 3:2 3混合。所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于所述的步驟2)中每千克種子中噴灑硼酸和鑰酸銨溶液O. 5 lg。所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于所述的步驟2)中所述的復合肥料按硝酸鉀12 18份、磷酸二氫鉀7 13份和腐熟晾干動物的糞便22 28份混合得到。所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于所述的步驟3)中沿壩體平行方向劃一條以上寬12 14cm、深度12 14cm的播種溝。所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于所述的步驟3)中播種溝間距為O. 25 O. 45m。所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于所述的步驟5)中覆土時將隴做高于平面4 7cm。上述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，設計合理，與現有技術相比存在以下有益效果
1、尾礦庫上直接播種造林具有快速，經濟，減少勞力投入，適于偏遠不容易到達的地方的廢棄礦地的植被恢復重 建；
2、種子處理及土肥拌種提高了種子的出芽率，少量客土能夠減少尾礦砂對種子的直接毒害作用；
3、淺埋高隴除能夠保護萌芽外，還能縮短出苗與尾礦砂的接觸時間，防止尾礦砂庫平面上的流水沖蝕，有效攔截整個尾礦庫生態環境的種子和有機質，使少部分種子有一定量的定居，更好地達到覆蓋效果；
4、種子直播可以大范圍操作，密植平行的行間覆蓋效果形成時間短，有很好的恢復植被和示范效果。
具體實施例方式以下結合實施例來進一步說明本發明。實施例1
1)選擇對重金屬有抗性，耐受營養貧瘠，耐干旱，生物量較大，種子產量較大，易收集的灌木型或牧草型固氮植物，如紫穗槐、銀合歡、胡枝子、田菁或紫花苜蓿；
2)用濃度為5%的次氯酸鈉溶液處理種子IOmin,用清水沖洗3遍,再將種子置于40°C的溫水中浸泡24小時，最后按黃土粉復合肥料種子重量比1:1:1混合，混合時按每千克種子噴灑O. Sg濃度O. 01%的硼酸和濃度O. 02%的鑰酸銨溶液，所述的復合肥料按硝酸鉀15份、磷酸二氫鉀10份和腐熟晾干動物的糞便(鴨糞、雞糞、牛糞、豬糞等等)25份混合得到；
3)播種時間為4月，在離鉛鋅尾礦庫或金礦尾礦庫壩邊緣18m，沿壩體平行方向劃一條以上寬12cm、深度12cm的播種溝,播種溝的間距為O. 3m,在播種溝中墊入2. 5cm厚的就近采集尾礦庫周邊土壤；
4)在播種溝中播入經處理的灌木型或牧草型固氮植物種子；
5)播種完畢后，再在播種溝覆土，覆土時將隴做高于平面5cm；
6)覆土完畢后，就地采割雜草覆蓋2.5cm于播種溝上。實施例2
1)選擇對重金屬有抗性，耐受營養貧瘠，耐干旱，生物量較大，種子產量較大，易收集的灌木型或牧草型固氮植物，如紫穗槐、銀合歡、胡枝子、田菁或紫花苜蓿；
2)用濃度為5%的次氯酸鈉溶液處理種子IOmin,用清水沖洗3遍,再將種子置于40°C的溫水中浸泡24小時，最后按黃土粉復合肥料種子重量比5:3:3混合，混合時按每千克種子噴灑Ig濃度O. 01%的硼酸和濃度O. 02%的鑰酸銨溶液，所述的復合肥料按硝酸鉀10份、磷酸二氫鉀5份和腐熟晾干動物的糞便20份混合得到；
3)播種時間為4月，在離鉛鋅尾礦庫或金礦尾礦庫壩邊緣20m，沿壩體平行方向劃一條以上寬15cm、深度15cm的播種溝,播種溝的間距為O. 5m,在播種溝中墊入2cm厚的就近采集尾礦庫周邊土壤；
4)在播種溝中播入經處理的灌木型或牧草型固氮植物種子；
5)播種完畢后，再在播種溝覆 土，覆土時將隴做高于平面8cm；
6)覆土完畢后，就地采割雜草覆蓋2cm于播種溝上。實施例3
1)選擇對重金屬有抗性，耐受營養貧瘠，耐干旱，生物量較大，種子產量較大，易收集的灌木型或牧草型固氮植物，如紫穗槐、銀合歡、胡枝子、田菁或紫花苜蓿；
2)用濃度為5%的次氯酸鈉溶液處理種子IOmin,用清水沖洗3遍,再將種子置于40°C的溫水中浸泡24小時，最后按黃土粉復合肥料種子重量比4:2:3混合，混合時按每千克種子噴灑O. 5g濃度O. 01%的硼酸和濃度O. 02%的鑰酸銨溶液，所述的復合肥料按硝酸鉀12份、磷酸二氫鉀7份和腐熟晾干動物的糞便22份混合得到；
3)播種時間為4月，在離鉛鋅尾礦庫或金礦尾礦庫壩邊緣20m，沿壩體平行方向劃一條以上寬12cm、深度14cm的播種溝，播種溝的間距為O. 45m，在播種溝中墊入3cm厚的就近采集尾礦庫周邊土壤；
4)在播種溝中播入經處理的灌木型或牧草型固氮植物種子；
5)播種完畢后，再在播種溝覆土，覆土時將隴做高于平面4cm；
6)覆土完畢后，就地采割雜草覆蓋2cm于播種溝上。試驗例1:
浙江富陽咸康鉛鋅尾礦庫造林試驗
面積10畝，立地條件該尾礦庫由尾砂及部分礦渣建筑垃圾堆積而成，寸草不生，溝壑縱橫，水土流失嚴重。尾礦砂土壤營養貧瘠，Pb、Zn、Cd含量嚴重超標。按照實施例1的步驟播種紫穗槐、截葉胡枝子、紫花苜蓿、田菁的種子，植物體內吸收的重金屬濃度均達到較高水平，根系Pb和Zn濃度紫穗槐為190和390 mg/kg，地上部Pb濃度紫花苜猜278 mg/kg,田菁達到26 mg/kg。對重金屬的富集和轉移也表現很好，鉛的濃縮系數紫花苜蓿O. 134，鋅濃縮系數紫花苜蓿O. 41 ;鉛的轉移系數、紫花苜蓿最高，大于1. 12，鋅的轉移系數紫花苜蓿高達1. 46以上。播種植物均能在尾礦上出苗，成活以至定居，本發明采取的措施使得植物的出苗受尾礦砂的影響不大，出苗率均可達到80%以上，固氮植物由于其自身的對大氣中的氮的利用生長狀況很好。播種植物生長密集，能在一年對尾礦庫達到很好的覆蓋效果。試驗例2:
江西德興金山金礦尾礦庫植被恢復試驗示范林
面積50畝，用于試驗研究重金屬污染材料篩選和綠化技術，并起示范作用，尾礦庫位于德興市花橋鎮境內，由金礦石加工提取后的尾礦堆積而成。高處沙粒較粗，干燥，無植被，低洼處有苔蘚、節節草、鬼見草、芒、蘆葦等植物。采集多個土壤進行分析結果表明，鎘(Cd)平均含量 104 mg/kg (42-342)、硫(S)平均含量 1199 mg/kg (94-1960)，As 含量 599-817mg/kg，3項指標均嚴重超標，pH 8.02-8.93。氮磷營養嚴重虧缺。播種示范區設計按照實施例2的步驟進行播種紫穗槐、銀合歡、美麗胡枝子、大葉胡枝子、紫花苜蓿、田菁。幾種固氮植物植物在尾礦上生長獲得的生物量、葉綠素相對含量和根系形態參數均表現了良好的狀況，美麗胡枝子和大葉胡枝子的在這些方面都顯著高于其他3種豆科植物。幾種固氮植物對濃度較低的Cu、Zn的轉移因子較高，對5種重金屬的富集因子BCF值均小于I。幾種固氮植物組織內均表現了很好的營養狀況，N含量均較高，K次之，P最低。紫穗槐的根、莖和葉片中N、P含量均為最高值，紫穗槐葉片中K的含量也顯著高于其他植物，紫花苜蓿根、莖和葉片中K的含量均較高，其中根、莖中K的含量顯著高于其他植物。幾種固氮植物N、P和K在各植物組織中含量的分布基本呈葉片含 > 莖 > 根。
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在人工植被恢復區域中幾種固氮植物均表現較好，以紫花苜蓿為例，一年生高調查達到平均73cm ;幾種固氮植物在生長季葉色均基本正常，均已開花結實，根部有根瘤出現；人工植被恢復區域播種量較大，出苗密集，生長旺盛，達到了覆蓋效果，成活率保存率均達到85%以上。根據實驗例2-3的方法進行與試驗例I和2的相同條件的試驗，其最后也能達到與試驗例I和2相同的技術效果。
權利要求
1.廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于包括以下步驟 1)選擇對重金屬有抗性，耐受營養貧瘠，耐干早，生物量較大，種子產量較大，易收集的灌木型或牧草型固氮植物； 2)用濃度為5%的次氯酸鈉溶液處理種子IOmin,用清水沖洗3遍,再將種子置于35 450C的溫水中浸泡24小吋，最后按黃土粉復合肥料種子重量比I 5:1 3:1 3混合，混合時噴灑濃度0. 01%的硼酸和濃度0. 02%的鑰酸銨溶液，所述的復合肥料按硝酸鉀10 20份、磷酸ニ氫鉀5 15份和腐熟晾干動物的糞便20 30份混合得到； 3)播種時間為4月，在離鉛鋅尾礦庫或金礦尾礦庫壩邊緣15 20m，沿壩體平行方向劃一條以上寬10 15cm、深度10 15cm的播種溝,播種溝的間距為0. 2 0. 5m,在播種溝中墊入2 3cm厚的就近采集尾礦庫周邊土壤； 4)在播種溝中播入經處理的灌木型或牧草型固氮植物種子； 5)播種完畢后，再在播種溝覆土，覆土時將隴做高于平面3 8cm; 6)覆土完畢后，就地采割雜草覆蓋2 3cm于播種溝上。
2.如權利要求1所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于所述的步驟I)中灌木型或牧草型固氮植物為紫穗槐、銀合歡、胡枝子、田菁或紫花苜蓿。
3.如權利要求1所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于所述的步驟2)中按黃土粉復合肥料種子重量比2 4:2 3:2 3混合。
4.如權利要求1所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于所述的步驟2)中每千克種子中噴灑硼酸和鑰酸銨溶液0. 5 lg。
5.如權利要求1所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于所述的步驟2)中所述的復合肥料按硝酸鉀12 18份、磷酸ニ氫鉀7 13份和腐熟晾干動物的糞便22 28份混合得到。
6.如權利要求1所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于所述的步驟3)中沿壩體平行方向劃一條以上寬12 14cm、深度12 14cm的播種溝。
7.如權利要求1所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于所述的步驟3)中播種溝間距為0. 25 0. 45m。
8.如權利要求1所述的廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，其特征在于所述的步驟5)中覆土時將隴做高于平面4 7cm。
全文摘要
廢棄尾礦上利用固氮植物直接播種造林進行植被恢復方法，屬于生態修復技術領域。其包括以下步驟1)選擇灌木型或牧草型固氮植物；2)種子處理；3)劃播種溝；4)在播種溝中播入經處理的灌木型或牧草型固氮植物種子；5)播種完畢后，再在播種溝覆土，覆土時將隴做高于平面；6)覆土完畢后，就地采割雜草覆蓋于播種溝上。本發明能夠在廢棄尾礦庫上直接播種造林具有快速，經濟，減少勞力投入，適于偏遠不容易到達的地方的廢棄礦地的植被恢復重建。
文檔編號A01B79/02GK103026891SQ20131001242
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月14日 優先權日2013年1月14日
發明者潘紅偉, 陳益泰, 吳天林, 王樹鳳 申請人:中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所