本發(fā)明屬于生態(tài)環(huán)境治理和修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用雜交構(gòu)樹進行廢棄礦山生態(tài)修復(fù)和礦區(qū)生態(tài)綠化的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

礦產(chǎn)資源是我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，然而礦產(chǎn)資源開發(fā)同時也是迄今人類最大規(guī)模改變地球表面景觀和破壞地表生態(tài)系統(tǒng)的有組織的人類活動。由于長期的無序開采、重利潤輕保護的掠奪式開發(fā)方式，引發(fā)了諸多的環(huán)境問題，如破壞地表植被，在礦產(chǎn)資源開采過程中，特別是露天開采，地表無植被固定，在干燥與大風(fēng)作用下產(chǎn)生塵暴，在降水時可能引發(fā)水土流失，甚至山體滑坡；開采、洗選和冶煉過程中的重金屬污染土壤、附近河流和地下水，嚴(yán)重影響周圍農(nóng)田作物產(chǎn)量、品質(zhì)，對人體健康構(gòu)成潛在的威脅。因此礦山廢棄地的生態(tài)恢復(fù)是迫切需要解決的問題。要恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的功能，必須恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的非生物成分的功能，即進行植被的恢復(fù)及動物群落和微生物群落的構(gòu)建。

目前，廢棄礦山的修復(fù)主要包括：

1、礦山廢棄地土壤整治

土壤整治是礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)與重建最重要的環(huán)節(jié)之一，其主要方法有客土法和化學(xué)改良法。有些礦山廢棄地上根本沒有土壤層(如廢石堆)，必須先在廢棄地上覆土，再改良；如果廢棄地的毒性很大，必須在廢棄地上面先鋪一層隔離層，以阻擋有毒物質(zhì)通過毛細管向上遷移，然后再覆土?？屯练ǖ年P(guān)鍵是尋找土源和確定覆蓋的厚度與方式。對于有土壤層的廢棄地，可以考慮用化學(xué)方法進行土壤改良。礦山尾礦及廢棄礦中均缺少植物生長所必需的有機質(zhì)，因此對礦山廢棄地土壤進行化學(xué)改良是必要的，對富含碳酸鈣及pH值較高的廢棄地，可利用適當(dāng)?shù)拿禾扛迟|(zhì)酸物質(zhì)進行改良?？梢杂没省⒂袡C廢棄物、綠肥和固氮植物來改良土壤的營養(yǎng)狀況，有機肥對多種污染物在土壤中的固定有明顯的效果。

2、植被恢復(fù)

植被恢復(fù)是礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵，因為幾乎所有的自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)總是以植被的恢復(fù)為前提，故具體的環(huán)境條件與適宜的樹種是生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。植物種類的選擇應(yīng)遵循以下幾個原則。(1)選擇生長快、適應(yīng)性強、抗逆性好、成活率高的植物。(2)選擇具有改良土壤能力的固氮植物。(3)盡量選擇當(dāng)?shù)貎?yōu)良的鄉(xiāng)土樹種和先鋒樹種。(4)選擇樹種時要考慮其經(jīng)濟價值和樹種的多功能效益，最主要的是要抗早、耐濕、抗污染、抗風(fēng)沙、耐貧瘠、抗病蟲害等。尤其是在礦山廢棄地上自然定居 的植物，具有很強的忍耐性和可塑性，應(yīng)該作為優(yōu)先考慮的植物。

雜交構(gòu)樹(Broussonetia kazinoki×B.papyrifera)是中國科學(xué)院植物研究所利用小構(gòu)樹(B.kazinoki)與構(gòu)樹(B.papyrifera)雜交后經(jīng)多代選育出的新品種，是一種具有造紙、飼用、藥用等多用途的生態(tài)經(jīng)濟林用樹種。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是提供雜交構(gòu)樹的新用途。

本發(fā)明提供了雜交構(gòu)樹在廢棄礦山和/或礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)和/或綠化中的應(yīng)用。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種利用雜交構(gòu)樹進行廢棄礦山和/或礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)和/或綠化的方法。

本發(fā)明提供的利用雜交構(gòu)樹進行廢棄礦山和/或礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)和/或綠化的方法包括如下步驟：將雜交構(gòu)樹苗在廢棄礦山和/或礦區(qū)上進行原土定植，培育，實現(xiàn)廢棄礦山和/或礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)和/或綠化。

上述方法中，所述雜交構(gòu)樹苗為雜交構(gòu)樹容器苗；所述雜交構(gòu)樹容器苗為用營養(yǎng)缽培育的雜交構(gòu)樹幼苗。

上述方法中，所述原土定植和所述培育間還包括澆水的步驟；所述培育期間不澆水。

上述方法中，所述澆水為將雜交構(gòu)樹容器苗澆水至澆透。

上述方法中，所述原土定植的月份為月平均溫度高于10℃時的月份，本發(fā)明的具體定植月份是4月份；所述原土定植的時間為每日白天去除正午的其余時間，本發(fā)明的具體定植時間是傍晚。

上述方法中，所述原土定值前還包括如下步驟：對廢棄礦山和/或礦區(qū)依次進行修整和挖定植穴的步驟。

上述方法中，在環(huán)境溫度低于-20℃時，所述培育還包括越冬管護的步驟。

上述方法中，所述越冬管護包括如下步驟：(1)對苗木進行適度修剪；(2)給樹根基部培土，澆透防凍水；(3)用稻秸、草繩等捆綁樹干，起到保溫御寒作用。

上述方法中，所述廢棄礦山和/或礦區(qū)為鐵礦選礦場或改造選礦場或尾礦粉堆，具體為河北省唐山市遷西縣的抬頭村和東荒峪的鐵礦選礦場內(nèi)或河北省唐山市遷安市的馬蘭莊永盛公司內(nèi)、瑞陽生態(tài)農(nóng)業(yè)大觀園園區(qū)內(nèi)的改造選礦場和尾礦粉堆。

針對目前廢棄礦山生態(tài)綠化的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種利用雜交構(gòu)樹進行廢棄礦山生態(tài)修復(fù)和礦區(qū)生態(tài)綠化的方法。該方法采用原土種植，從種植用地的選擇，種苗準(zhǔn)備，水肥管理，病蟲害防治等方面做到規(guī)范化，配以簡便的管理措施，保證了雜交構(gòu)樹的成活與長勢，建立了雜交構(gòu)樹在廢棄礦山的生態(tài)綠化體系。本發(fā)明的實驗證明，本發(fā)明提供的廢棄礦山的生態(tài)修復(fù)和生態(tài)綠化方法，能夠在不對廢棄礦山采取過多的 工程措施的情況下，實現(xiàn)雜交構(gòu)樹的原土種植并成活，并表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性，大幅度降低生態(tài)修復(fù)、綠化工程的成本，豐富了可應(yīng)用于廢棄礦山綠化的樹種資源。本發(fā)明在廢棄礦山生態(tài)綠化方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為廢棄礦山照片。

圖2為雜交構(gòu)樹栽種后3天現(xiàn)場照片。

圖3為雜交構(gòu)樹栽種后現(xiàn)場照片。

具體實施方式

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

下述實施例中的雜交構(gòu)樹(Broussonetia kazinoki×B.papyrifera)是中國科學(xué)院植物研究所利用小構(gòu)樹(B.kazinoki)與構(gòu)樹(B.papyrifera)雜交后經(jīng)多代選育出的新品種，為中科院植物所培育的品種，公眾可以從北京喬納森科技發(fā)展有限公司購買獲得。

下述實施例中的雜交構(gòu)樹容器苗是北京鼎國昌盛生物科技有限責(zé)任公司的產(chǎn)品。公眾可以從北京鼎國昌盛生物科技有限責(zé)任公司購買獲得。

下述實施例中的原土種植是指在土壤組成惡劣的環(huán)境條件下，比如鹽堿地、重金屬嚴(yán)重污染的土壤等，將植物直接種植在選定區(qū)域的土地上，不需要對土壤進行任何的人工改造和置換。

實施例、一種利用雜交構(gòu)樹進行廢棄礦山生態(tài)修復(fù)和礦區(qū)生態(tài)綠化的方法

一、試驗地的氣候和環(huán)境簡介

試驗地分別位于河北省唐山市的遷西縣和遷安市。

1、遷西縣和遷安市的氣候簡介

遷西縣位于燕山沉降帶東段南緣，境內(nèi)層巒拔地，河川縱橫，其地貌特征呈典型的低山丘陵景觀；屬暖溫帶大陸性半濕潤的季風(fēng)氣候，四季分明，干濕季節(jié)明顯；春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷干燥；年平均氣溫10.1℃，七月份平均氣溫25℃，1月份平均氣溫－7.8℃。

遷安市臨近遷西縣屬暖溫帶、半濕潤、大陸性氣候；冬季受西伯利亞和蒙古冷空氣影響，盛行偏北風(fēng)，夏季受太平洋高壓影響，盛行偏南風(fēng)，年平均氣溫10.9℃。

2、遷西縣和遷安市的環(huán)境簡介

遷西縣和遷安市兩縣(市)地處鐵礦資源豐富的燕山山脈南麓，近年來隨著當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展，轄區(qū)內(nèi)大小鐵礦和鋼鐵企業(yè)得到了蓬勃發(fā)展，為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟建設(shè)做出了 巨大的貢獻，但伴隨著鋼鐵經(jīng)濟發(fā)展而來的生態(tài)、環(huán)境問題也日趨突出。大規(guī)模鐵礦石的開采，使得當(dāng)?shù)卦揪痛嗳醯纳降厣鷳B(tài)系統(tǒng)遭受嚴(yán)重的破壞：水土流失、山體滑坡等災(zāi)害的發(fā)生幾率大大增加；難以有效處理的尾礦粉堆積如山；水體、大氣的污染日趨嚴(yán)重。廢棄礦山如圖1所示。這些問題存在使得當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展成就大打折扣。伴隨著國家宏觀經(jīng)濟政策的調(diào)整，經(jīng)濟的發(fā)展越來越強調(diào)其生態(tài)有效性，因此對于生態(tài)環(huán)境的保護和治理，在當(dāng)?shù)鼐哂惺种匾膽?zhàn)略意義。

遷西縣的試驗地分別選擇抬頭村和東荒峪的鐵礦選礦場內(nèi)；遷安市的試驗地為馬蘭莊永盛公司內(nèi)、瑞陽生態(tài)農(nóng)業(yè)大觀園園區(qū)內(nèi)的改造選礦場和尾礦粉堆。兩處試驗地的土層薄，以裸巖、碎石及砂礫為主，缺乏有機質(zhì)養(yǎng)分，保水性差。

二、利用雜交構(gòu)樹進行廢棄礦山生態(tài)修復(fù)和礦區(qū)生態(tài)綠化的方法

將雜交構(gòu)樹在遷西、遷安試驗地進行原土定植，同時，以常見綠化樹種白蠟作為對照樹種。具體步驟如下：

1、試驗地的修整

于2010年4月10日對選定的試驗地進行修整。試驗地的修整工作要因地制宜，做到種植區(qū)域平整即可。

2、定植和灌溉

(1)定植的時間和溫度

雜交構(gòu)樹的定植期較長，華北地區(qū)一般在最低氣溫高于10℃時的月份均可定植。時間選擇應(yīng)避免在陽光強烈的正午是進行種植，最好選在每天的傍晚進行。本發(fā)明于2010年4月10日傍晚進行定植。

(2)定植的方法

為體現(xiàn)雜交構(gòu)樹的相關(guān)特性，本發(fā)明的定植方法采用原土定植，具體步驟如下：按1mX1m的株行距挖定植穴(定植穴的大小能將營養(yǎng)缽放進去即可，營養(yǎng)缽的直徑9cm，高度9cm)；將雜交構(gòu)樹容器苗(容器苗為用營養(yǎng)缽培育的雜交構(gòu)樹幼苗)埋入定植穴(埋入高度為土壤沒過營養(yǎng)缽即可)，埋入后澆透水，每棵容器苗澆水在300-600ml范圍內(nèi)，剛好澆滿營養(yǎng)缽而不溢出即可，以后不再澆水。

遷西縣試驗地定植3組雜交構(gòu)樹，遷安市的試驗地定植18組雜交構(gòu)樹，每組定植100顆雜交構(gòu)樹的容器苗。每月記錄每組容器苗的生長數(shù)據(jù)(株高、葉片數(shù)、冠幅、直徑和枝條數(shù))。圖2為雜交構(gòu)樹栽種后3天現(xiàn)場照片。

3、越冬管護

雜交構(gòu)樹在最低氣溫高于-20℃的北方大部分地區(qū)可以安全越冬，如果種植地最低溫低于-20℃或可能發(fā)生低于-20℃的極端天氣需要對苗木進行適當(dāng)?shù)姆篮胧７雷o措施具體如下：(1)對苗木進行適度修剪；(2)給樹根基部培土，澆透防凍水； (3)用稻秸、草繩等捆綁樹干，起到保溫御寒作用。

三、廢棄礦山生態(tài)修復(fù)和礦區(qū)生態(tài)綠化結(jié)果

于2010年8月10日，從株高、葉片數(shù)、冠幅、直徑和枝條數(shù)等方面對定植后的雜交構(gòu)樹的生長情況、存活率及病蟲害情況加以統(tǒng)計。

1、存活率及生長情況

存活率統(tǒng)計結(jié)果表明：雜交構(gòu)樹在遷西、遷安試驗地內(nèi)進行原土定植后的成活率可達到80％-90％，而對照樹種白蠟則沒有一株成活。生長情況的統(tǒng)計結(jié)果如表1所示(表1中的序號1-21代表組數(shù)，表中數(shù)值代表各組的平均值)：由表1可以看出，雜交構(gòu)樹在定植一個月后，各個生長指標(biāo)均顯示出優(yōu)良的特性，雜交構(gòu)樹能夠在土壤貧瘠甚至幾乎沒有土層的廢棄礦山粉堆上保持較高的成活率，與作為傳統(tǒng)的綠化樹種的白蠟相比，表現(xiàn)出了非常巨大的差異，而且生長速度較快，是速生的礦區(qū)生態(tài)修復(fù)和生態(tài)綠化樹種。

表1、雜交構(gòu)樹的生長情況

2、病蟲害

定植后，對試驗地的病蟲害情況進行多年連續(xù)跟蹤調(diào)查，觀察雜交構(gòu)樹葉片是否 有病菌斑或者蟲子啃食的痕跡。

調(diào)查結(jié)果表明：雜交構(gòu)樹在遷西、遷安試驗地內(nèi)進行原土定植后，基本沒有蟲害，也未發(fā)現(xiàn)明顯的病害，且由于雜交構(gòu)樹的特殊氣味大多數(shù)害蟲也不易滋生，降低了樹木后期管理成本。

3、對其他植物的影響

從圖3的照片中可以看到，沒有種植雜交構(gòu)樹之前，廢棄礦山一直沒有植物生長，種植雜交構(gòu)樹之后，其他植物也開始擴散生長，由于栽種了雜交構(gòu)樹，廢棄礦區(qū)的地表植被已經(jīng)開始恢復(fù)，很好的改變了立地條件。說明雜交構(gòu)樹具有的種植改善了土壤的結(jié)構(gòu)和成分，使其他生物也可以在廢棄的礦山或礦區(qū)生長。

綜上所述，雜交構(gòu)樹在廢棄礦山表現(xiàn)出了較好的適應(yīng)性，雜交構(gòu)樹能夠在廢棄礦區(qū)地上實現(xiàn)原土種植并成活，豐富了可應(yīng)用于廢棄礦山生態(tài)修復(fù)和生態(tài)綠化的樹種資源。因為不需要對土壤進行土壤改良的工程措施，可以極大的降低生態(tài)修復(fù)工程的成本。通過在河北唐山試驗地連續(xù)的多項種植試驗，積累了大量礦山地種植雜交構(gòu)樹的經(jīng)驗，為廢棄礦區(qū)生態(tài)的修復(fù)和生態(tài)綠化體系的建立提供了重要的理論和實踐基礎(chǔ)。