專利名稱：煤矸石-粉煤灰-污泥基質(zhì)與菌根技術(shù)用于礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及污染生物恢復(fù)技術(shù)，特別是涉及一種煤礦廢棄地 生態(tài)修復(fù)的方法。
背景技術(shù)：
礦區(qū)廢棄地由于土壤結(jié)構(gòu)被擾動，缺少熟化土壤，土壤貧瘠，其微生物活性也已經(jīng) 微乎其微，微生物群減少的同時也破壞了地下菌絲橋，復(fù)墾難以順利進行。我國大部分礦山 的土地復(fù)墾僅停留在工程復(fù)墾水平上，目前，多數(shù)充填復(fù)墾以井工煤矸石和坑口電廠的粉 煤灰充填為主，其自身持水性差、理化性質(zhì)極端、肥力低等特點使植物很難生長，充填復(fù)墾 率有限，如何提高復(fù)墾有效性是我們亟待解決的問題。礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的重要環(huán)節(jié)就是礦區(qū)土壤的重構(gòu)，改良。礦區(qū)土壤由于塌陷、壓占等 破壞性擾動，與破壞前相比，存在肥力降低，熟化程度下降，可耕性不良的情況。為提高修復(fù) 效果，必須對土壤進行改良。使用化肥雖可在一定程度上提高土壤供肥能力，但單施化肥無 助于改善土壤質(zhì)地。配施有機肥可明顯改善礦區(qū)土壤的質(zhì)量，但普通有機肥施用量較大，其 來源受地域和成本的限制。因此利用礦區(qū)煤基廢棄物和污泥進行礦區(qū)廢棄地的生態(tài)修復(fù)， 既可以解決礦區(qū)客土的來源問題，使其快速熟化，提高復(fù)墾效果，又可解決礦區(qū)生態(tài)修復(fù)過 程中的肥料問題，降低復(fù)墾成本。叢枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi，簡稱AMF)是一種普遍存在于陸 生植物根際的有益共生微生物，能夠與陸上80%的植物形成共生體，通過其龐大的菌絲網(wǎng) 絡(luò)來提高植物對礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收，菌根菌絲從植物運載到土壤中的碳水化合物要遠超過根 際，并且釋放出分泌物、酶，疏水糖蛋白、螯合劑和死細胞，構(gòu)成菌絲際，明顯有別于根際的 微生物種群，從而激發(fā)微生物活性，促進植物和土壤微生物的互利共生，協(xié)助植物根系獲取 營養(yǎng)，而微生物同時又利用根際碳，組成土壤呼吸的主體部分。目前，利用菌根技術(shù)進行礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的研究越來越多。但是，已有報道中礦區(qū)生 態(tài)修復(fù)都需要外來肥料(化肥或有機肥)的添加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足，構(gòu)建一種用于礦區(qū)廢棄地改良的煤矸 石、粉煤灰、污泥復(fù)合基質(zhì)，將污泥和菌根用于煤矸石為主煤礦區(qū)廢棄地的生態(tài)修復(fù)，達到 以廢治廢、廢物利用的一種生態(tài)化利用模式，能夠顯著提高土壤肥力，為促進礦區(qū)廢棄地生 態(tài)修復(fù)提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。本發(fā)明提出的用于礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的煤基混合物，其特征在于，包括由粉煤灰、煤矸 石和污泥混合而成的混合物；所述混合物各成分的質(zhì)量百分比為煤矸石50-70%，粉煤灰 10-20%，污泥10-30%o混合之后，基質(zhì)的養(yǎng)分濃度為總氮為2. 00-4. 00g/kg，速效磷為 34. 00-63. 00mg/kg，速效鉀為 216. 00-284. 00mg/kg。本發(fā)明的目的在于輔助植物適應(yīng)煤礦廢棄地生存環(huán)境，提高植物對煤礦廢棄地的抗性和獲取必需礦質(zhì)養(yǎng)分的能力，并改善土壤結(jié)構(gòu)，恢復(fù)煤礦廢棄地植物群落，達到煤礦 廢棄地生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展的長遠目標。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種應(yīng)用菌根技術(shù)恢復(fù)煤礦廢棄地 植被的方法，其包括下列步驟所述的方法，其所述接種劑為叢枝菌根真菌接種劑。所述的方法，所述接種劑的菌種包括由青島農(nóng)業(yè)大學(xué)菌根生物技術(shù)實驗室提供的 Glomusmosseae 禾口 Glomus versifome。所述的方法，其特征在于，所述a步準備接種劑，包括制備接種劑，方法是將菌根 真菌以三葉草為宿主擴繁，取其含有寄主植物根段、菌根真菌孢子及根外菌絲的根際土為 接種劑。所述的方法，其特征在于，b步中所述基本植物材料，為豆科植物和禾本科植物。所述的方法，其特征在于，b步中所述豆科植物為白三葉草、苜蓿，禾本科植物為黑
麥草和高羊茅。所述的方法，其特征在于，b步中所述準備基本植物材料的獲取豆科植物和禾本 科植物的種子可以自相關(guān)草業(yè)公司購買。所述的方法，其特征在于，所述e步對植物菌根化處理，為豆科植物和禾本科植物 可以在煤礦廢棄地直接播撒種子時進行接種處理，接種方法為施入菌根真菌接種劑，施入 劑量為60ml/盆。所述的方法，其特征在于，e步中的混合處理，包括由煤矸石、粉煤灰、污泥混合而 成的復(fù)合基質(zhì)，這幾種物質(zhì)的質(zhì)量百分比煤矸石50-60%，粉煤灰20%，污泥10-30%。所述的方法，其特征在于，e步將煤矸石和粉煤灰與污泥按一定質(zhì)量比進行混合處 理，基質(zhì)混合之后的營養(yǎng)濃度總氮為2. 00-4. 00g/kg,速效磷為34. 00-63. 00mg/kg,速效 鉀為 216. 00-284. 00mg/kg。本發(fā)明的特點及技術(shù)效果本發(fā)明克服了目前工程復(fù)墾模式固有的土壤持水性差、肥力低、難以定植的缺陷； 無需外運客土，利用了煤矸石、污泥和粉煤灰等廢棄物，構(gòu)建以廢治廢、廢物利用的生態(tài)化 利用模式；同時復(fù)合基質(zhì)中含有豐富的營養(yǎng)元素和有機質(zhì)，能夠完全滿足植物生長的需要， 達到復(fù)墾高效免施肥的目的。而且，復(fù)合基質(zhì)中富含的微生物菌根能夠提高植物對養(yǎng)分的 吸收能力，顯著改善土壤容重和孔隙狀況。通過本技術(shù)，植株的成活率達到95%以上，礦區(qū)基質(zhì)的有機質(zhì)和生物酶活性都顯 著提高，有效促進植物對N、P、K等營養(yǎng)元素的吸收，說明復(fù)合基質(zhì)土壤的生物活性有所增 加，根際生命活動頻繁。


圖1為使用本發(fā)明的配方與無污泥對照的生長情況對比圖。圖2為使用本發(fā)明的配方與無菌根對照的生長情況對比圖。
具體實施例方式本發(fā)明的提出用于礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的技術(shù)，結(jié)合實例詳細說明如下
本發(fā)明的復(fù)合基質(zhì)主要包括煤矸石，粉煤灰，污泥和菌根。本發(fā)明的復(fù)合基質(zhì)配方煤矸石50-70%，粉煤灰10-20%，污泥10_30%?；旌?之后，基質(zhì)的養(yǎng)分濃度為總氮為2. 00-4. 00g/kg,速效磷為34. 00-63. 00mg/kg,速效鉀為 216.00-284. 00mg/kg。供試植物豆科植物和禾本科植物種植自相關(guān)草業(yè)公司購買。供試基質(zhì)粉煤灰10-20%，煤矸石50-70%，污泥10_30%。復(fù)合基質(zhì)的理化性質(zhì)
見下表。 其中，粉煤灰取自茅村電廠；煤矸石取自張小樓礦矸石山20cm 40cm深處矸石，煤矸石經(jīng)破碎后過篩(直徑 為2cm)備用；污泥取自中國礦業(yè)大學(xué)南湖校區(qū)污水處理站剩余污泥，該處理站污水主要來自 校園生活用水，采用好氧流化床工藝處理，經(jīng)帶式壓濾機脫水，含水率為70% 80%。將脫 水污泥至于陰涼處風(fēng)干，至表層污泥出現(xiàn)板結(jié)，剝離表層板結(jié)污泥，下層污泥試驗備用。供試菌劑微生物菌根(Glomus mosseae和Glomus versifome)，為含有孢子、菌 絲的土壤及其寄主植物的根段混合物，由青島農(nóng)業(yè)大學(xué)菌根生物技術(shù)實驗室提供。(1)盆栽培養(yǎng)前后各處理的pH都有從堿性(7. 50 8. 60)向中性接近(6. 90
7.20)，屬適合作物生長的pH范圍(如白三葉草5. 5 7. 5，黑麥草6 7)。(2)復(fù)合基質(zhì)的容重在盆栽培養(yǎng)前后均有不同程度的降低，由種植前的 1. 46-1. 60 降低為種植后的 1. 35-1. 53g/cm3，降低幅度在 0. 09-0. 13g/cm3。(3)盆栽培養(yǎng)前后各處理基質(zhì)中有機質(zhì)升高，增長率為3. 13% -8. 40%，平均增長 率為5. 95%。(4)盆栽培養(yǎng)前后各處理基質(zhì)中總氮含量有所降低，虧缺率為3. 12% -5. 60%，平 均為4. 32%。(5)盆栽培養(yǎng)前后各處理基質(zhì)中速效磷含量有所降低，虧缺率為
8.80 % -25. 80 %，平均為 15. 98 %。(6)盆栽培養(yǎng)前后各處理基質(zhì)中速效鉀含量有所降低，虧缺率為1. 87% -3. 16%, 平均為2. 49% ο優(yōu)點本發(fā)明充分利用了礦區(qū)廢棄物和污泥的同時，解決了礦區(qū)客土來源和城市污泥處 理與處置的難題。構(gòu)建集廢棄物利用、復(fù)墾土壤結(jié)構(gòu)改善、微生物群落和植被恢復(fù)為一體， 高效免施肥的礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的技術(shù)體系，建立一種污泥、粉煤灰和煤矸石廢物生態(tài)化利用 模式，為促進礦區(qū)廢棄地生態(tài)修復(fù)提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。
權(quán)利要求
一種應(yīng)用菌根技術(shù)修復(fù)煤礦廢棄地的方法，其特征在于，包括下列步驟a、準備接種劑；b、準備基本植物材料；c、準備復(fù)合基質(zhì)材料，煤矸石破碎至直徑2cm的顆粒及粉末；d、根據(jù)粉煤灰、煤矸石和污泥等單質(zhì)的理化性質(zhì)測試結(jié)果，將三種單質(zhì)按一定的質(zhì)量配比進行組合，使基質(zhì)pH值和營養(yǎng)條件達到適合植物生長的范圍；復(fù)合基質(zhì)設(shè)A～H八個配比，煤矸石、污泥和粉煤灰的質(zhì)量比為(0 80％)∶(80％ 0)∶20％，混合之后作為復(fù)合基質(zhì)；e、應(yīng)用a步所得接種劑對基本植物材料做接種菌根化處理每盆基質(zhì)共重2.5kg，菌劑均勻撒于5cm深處的基質(zhì)中，每種處理設(shè)2個平行樣，同時每種處理各設(shè)一個不接種的對照；植物種子播種前先利用進行表面消毒，播于已接種叢植菌根真菌的基質(zhì)中，播種量為50粒三葉草或黑麥草/盆。室內(nèi)盆栽培養(yǎng)，溫度為10℃～25℃，每隔4～7d澆水一次，澆水量350ml/盆。f、在處理后的煤礦廢棄地復(fù)合基質(zhì)表層播種種子。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接種劑為叢枝菌根真菌接種劑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述接種劑的菌種包括由青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 菌根生物技術(shù)實驗室提供的Glomus mosseae和Glomus versifome。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述a步準備接種劑包括制備接種劑，方法 是將菌根真菌以三葉草為宿主擴繁，取其含有寄主植物根段、菌根真菌孢子及根外菌絲的 根際土為接種劑。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，b步中所述基本植物材料為豆科植物和禾本 科植物。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述豆科植物為白三葉草、苜蓿，禾本科植 物為黑麥草和高羊茅。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述e步對基本植物材料的菌根化處理為豆 科植物和禾本科植物在煤礦廢棄地直接播撒種子時進行接種處理，接種方法為施入菌根 真菌接種劑，施入劑量為60ml/盆。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，d步中將煤矸石、粉煤灰和污泥進行混合處 理，且這幾種物質(zhì)的質(zhì)量百分比為煤矸石50-60%，粉煤灰20%，污泥10-30%。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，d步將煤矸石和粉煤灰與污泥按一定 質(zhì)量比進行混合處理，基質(zhì)混合之后的營養(yǎng)濃度總氮為2. 00-4. 00g/kg，速效磷為 34. 00-63. 00mg/kg，速效鉀為 216. 00-284. 00mg/kg。
全文摘要
本發(fā)明名稱為煤矸石-粉煤灰-污泥基質(zhì)與菌根技術(shù)用于礦區(qū)生態(tài)修復(fù)。本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及生態(tài)恢復(fù)技術(shù)，特別是涉及一種煤礦廢棄地生態(tài)修復(fù)的方法。本發(fā)明應(yīng)用菌根技術(shù)修復(fù)煤礦廢棄地的方法，采用粉煤灰、煤矸石和污泥混合而成的復(fù)合基質(zhì)，包括下列步驟a、準備接種劑；b、準備基本植物材料；c、應(yīng)用a步所得接種劑對植物做接種菌根化處理；d、對煤礦廢棄地進行理化性質(zhì)分析，并進行混合處理，構(gòu)成復(fù)合基質(zhì)；e、在處理后的煤礦廢棄地復(fù)合基質(zhì)表層播種種子。本發(fā)明的方法可以提高植物對煤礦廢棄地復(fù)雜逆境的適應(yīng)能力，包括更強的養(yǎng)分獲取能力和抗寒性，充分利用礦區(qū)廢棄物和污泥的同時，解決了礦區(qū)客土的來源問題。
文檔編號C02F11/02GK101920261SQ201010184699
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者何士龍, 周敏, 王麗萍, 錢奎梅 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)