废弃矿区生态环境恢复林业复垦技术的探究

解坤梅 何银忠

种情况，矿山废弃地区的复垦以及生态修复技术成为了生态环境相关领域研究的重点。在此基础上，本文对矿区废弃地区的生态修复技术进行简单探究，并对土壤重构与生物恢复技术的优势进行了总结。

[关键词]土地重构；物理改良；生物修复

[中图分类号]F407 [文献标识码]A

废弃矿山的土地植被覆盖退化较为严重，土壤成分贫瘠、有害物质含量超标、物理的性状表现较为恶劣，因此，对废弃矿区进行生态环境改造，修复生态系统是当前阶段改善矿区环境条件的重点。生态系统的修复不仅包括土壤、动植物等条件的改善，还包括对水系污染的治理。环境条件的改善与恢复可以为区域生态群落的多样性发展、水体治理和农业、林业的利用提供必要的基础。

1 在废弃矿区开展生态修复工程中的土壤重构复垦技术

1.1 土壤重构物理改良技术

在废弃矿山进行物理改良的工作内容包括排土、客土、去表土以及深耕翻土等技术方法。在技术选择时应该结合矿区的土质条件、恢复目标、项目经费以及设计方案等选择合理的物理改良方法。在进行地表扰动之前，应先对土壤分层取样，对土壤结构、性质、成分等数据进行分析、录入，保证生态恢复工程对土壤的物理结构、植物种子、微生物、动物及营养成分产生的影响处于标准范围之内。在工程结束后需要将土壤分层回填，这一过程属于矿山环境恢复的标准程序之一。其中，土壤结构主要指的是颗粒排列、组合形式以及颗粒的大小。土壤结构的松散程度对植物根系的成长有着直接的影响。如植物根系的土壤如果是熔块状，那么根系可以在土壤基层中充分渗透，获取植物生长需要的水分、营养。土壤结构的紧密与松散程度能够通过表层土的替换来调整。矿山废弃地区的土壤结构通常较为紧密，在开展生物修复工程之前需要通过换土、深耕等形式来改变土壤颗粒的密度，然后使用剥离、固定、粉碎等方法改变土壤的化学性质与营养成分。如果需要改造的废弃土地的污染程度较为严重、土壤层薄甚至没有土壤覆盖，需要进行客土覆盖。客土覆盖工程的关键在于土源的确定以及覆盖厚度、工程方法的选择。除此之外，如果土壤的重金属含量超过相关标准，需要采用动电法来进行修复。该种方法是将电极插入重金属污染超标的土地中，输入直流电，重金属成分受电场作用的影响向电极移动，被集中处理。这种环境修复技术近几年在土壤改造工程中应用较为广泛，但由于土壤成分复杂性的影响，无法完全发挥技术优势。

1.2 土壤重构的化学技术

矿山废弃的土地大部分酸碱化程度较为严重，对于该种废弃地，通常会采用化学手段进行改造。如使用FeSO4、硫酸氢盐等化学物质，使土壤的钠离子转化为钙离子，减轻盐碱化程度，加强土壤中水分子对基质的渗透作用。如果废弃土壤酸性较强，可以用生石灰、碳酸盐等物质进行中和。重金属中氢氧化物的实际溶解度仅仅弱于硫化物，在重金属含量超标的土壤中加入石灰，能够使其转化为氢氧化物。与此同时，pH数值一旦升高，将引发重金属离子、钙离子的共沉淀，能够抑制土壤重金属分子的移动性，降低重金属在植物中的富集程度。除此之外，利用木屑、粪肥以及污泥、绿色垃圾等有机物，也可以对土壤结构进行改善，能够在提升持水能力的同时，保证阳离子的交换率。在土壤层上铺设二十厘米厚度的垃圾、每平铺盖二十千克的石灰，对尾矿酸化情况有着十分显著的抑制作用。

土壤重构中改善原有土层营养匮乏、有机质缺失也是重要的技术研究要点。土壤营养成分缺乏不仅会降低植物的成活率与生长率，还会进一步缩减生态群落的多样性。因此土地复垦工程中，通常需要对土地中营养成分的含量、配比进行调节。研究表明，木屑作为一种获取渠道广泛、经济成本较低的有机物质，能够提升树木、部分草本植物以及灌木的成活率。部分植物、土壤生物生长所需要的氮素主要来源于有机氮矿化或者生物固氮，因此，通过含氮木屑的铺设可以提升土壤的实际肥力。与此同时，还可以使用城市污泥来提升土壤肥力。城市污泥主要指污水处理单位在进行污水治理时产生的废弃物质，由于污泥中含有丰富的N、P、K以及有机物质，且黏性较强，因此能够提升废弃矿区土壤中的保水性，是土壤复垦工程中使用范围较广的填充物质。土壤中金属超标作为矿区复垦的难题之一，由于隐蔽性好、影响范围广、持续时间长、不可逆转性等特点，成为复垦技术深入研究的重点课题。工程单位可使用磷酸盐进行重金属的治理。

2 在废弃矿区开展生态修复工程中的生物技术

生物修复土壤工程是指利用植物、动物以及微生物等生命体的活动、代谢改变土壤的化学性质与物理结构，进一步提升土壤肥力的修复项目。生物修复在污染物降解、吸收以及富集方面具备较大的优势，且经济成本投入较少，是较为常见的矿区生态修复技术。土壤重构的物理改良与化学改良尽管能够对土质进行改造。但对矿区景观的改善作用不高。相对而言，生物修复不仅能够改善大气环境与水环境，还可以降低污染影响，通过农林开发技术，提升矿区经济开发价值。

2.1 植物修复技术

相关环保单位将植物修复工程定义为通过植物提取、转化、吸收、分解、固定土壤中的沉积物、污染物或其他有害物质等技术的总称。具体来讲生物修复主要包括水生植物与土壤植物修复两种。采用的主要技术类型包括根际过滤、人工湿地建设、废物填埋淋洗、植物固化与蒸发等，通过诱导对水环境与土壤环境进行改造。生物修复技术在毒性不高的环境条件下应用较为广泛，如豆科植物通过与根瘤菌的共生，能够将大气中蕴含的氮素固定起来。据研究数据表明，将豆科植物种植在受污染的土壤中，可以改善土壤的固氮积累速度，耐受低营养与毒金属，是生物修复的重要植物选择类型。

土地复垦和生态恢复的初始阶段，植物种类的选择至关重要。物种配置可运用恢复生态学、景观生态学和植被群落理论等原理对植被群落的组成、结构和密度等进行设计，创造适宜的植物生存空间，避免种间竞争。植被的群落组成根据多样性促进稳定性的原理，废弃地造林应尽量配置成混交林，以增加植物生态系统的物种多样性和层次结构。植被的群落结构应该模拟天然植被结构，实行乔灌草复层混交。实践证明，对落叶乔、灌木应采用少量配土栽植，对常绿树种则应带土球移植，对于草本植物应采用蘸泥浆或拌土播撒种植。另外，通过矿区表层土壤发育的优劣，分别采用覆土和无覆土栽培技术。当表层土壤厚度较低时，可以在矿山废弃地表面覆盖一定厚度的土壤、污泥、粉煤灰等，促使土壤环境得到较大改善。对于分化较好的矿山废弃地，由于表层土壤发育较好，可将植物直接栽植于土壤上，进行生态修复建设。

2.2 土壤动物技术

土壤动物在改良土壤结构、增加土壤肥力和分解枯枝落叶、促进营养物质的生物小循环方面起着不可替代的作用。作为生态系统食物链中不可缺少的组分，土壤动物扮演着初级消费者和分解者的重要角色，是食物链的基础。植被恢复取得阶段性进展后，可在土壤中培养某些低等动物。土壤动物的活动可以改善土壤的物理结构，增加孔隙度。蚯蚓还可以富集重金属，采用电击、灌水的方法驱出蚯蚓集中处理，可降低土壤中重金属的含量。此外，生态修复还包括微生物的修复工作等。

3 结语

当前阶段，我国的土壤修复、土地复垦方面的项目技术还处于发展的初级阶段，尽管取得了一定的生态修复成果，但与废弃矿区的总数量、面积相比，复垦比例较低。为此，研究行之有效的复垦技术既是保护耕地面积、对废弃矿区的潜在价值进行二次开发的有效途径，也是修复生态环境、保证区域生态群落多样性发展的重要基础。

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