本发明涉及土地复垦、生态重建及水土保持技术领域，具体涉及一种酸性矿区排土场植被恢复方法。
背景技术：
据统计，我国矿山每开采1t的矿石，都将产生0.52t尾矿，0.04t冶炼废渣和0.42t废石，这其中只有0.02t是可利用的部分。矿区废弃物是矿区环境污染的关键因素之一。采矿时剥离的弃土堆放在排土场，往往因采矿过程中尾矿和废石的混入，成为矿区水土流失和下游河段重金属超标的源头，植被恢复是彻底解决此类问题最根本的方法，但是酸性矿区由于含硫金属矿物暴露到空气中后产生大量酸，使整个矿区土壤严重酸化。酸性矿区排土场土壤由于严重酸化，对植物生长存在酸害、铝毒以及盐分胁迫等多种抑制因子，同时土壤中含有的大量不同种类的重金属离子在酸性条件下大量活化且共同存在，不同重金属之间毒性的协同作用对植物生长造成了严重的胁迫作用。由此可见，酸性矿区排土场植被恢复的关键在于正确改良酸性弃土和选择适宜的先锋植物。
大量的研究表明，酸性矿区排土场土壤对植被恢复来讲，主要存在以下不利因素：1)酸性强，铝大量溶出，酸和铝毒作用对植物有严重抑制作用；2)重金属大量活化，一种或几种重金属活性很高，严重抑制植物生长；3)强酸性条件下土壤溶液中各类盐分浓度极高，不利于植物生长；4)养分贫乏，主要是氮和磷的缺乏，几乎不含植物可以直接利用的速效养分，即使其它限制因素消除，土壤中养分也不足以满足植物正常生长的要求；5)结构差，排土场土壤颗粒变化极大，从粘土矿物到极大块石均有可能存在，而且组成比例极不均匀，空间变异非常大，同时基本没有有机质，保水保肥能力非常差，特别是干旱威胁随时成为决定植物死活的关键因素。排土场土壤能够被植物利用的有效水分含量极低，干旱现象普遍。因此，酸性矿区土壤改良需要同时消除以上多种限制因素，其难度较大。
现有酸性矿区排土场植被恢复过程中土壤的改良方法以客土法成功率最高，虽然改良效果好，但是需要大量的客土来源，且工程量大，大多数矿区位于山区，客土来源不足且运输条件差，因此客土法并不适合大多数矿区排土场土壤改良。原位改良方法是矿区植被恢复工程中一直在不断探索和优化的方法，具有工程量小、投资少实施快的优点，只给出了改良剂的具体添加量，而没有给出改良剂添加应遵循的原则或范围，而矿区排土场土壤性质在时间和空间上的变化非常大，因此只给出具体改良剂添加量的土壤改良方法在使用上具有非常大的局限性，没有太大的推广应用价值。因此针对酸性矿区排土场土壤的特点，在深入分析限制因素之间的联系和改良剂之间的相互作用关系的基础上，提出有一定调整范围的土壤改良方案则非常重要，再结合先锋植物品种的优选，将促进同类区域的植被恢复进程。
矿区排土场植被的恢复对改善矿区生态环境和减轻对周边环境影响来说极为重要。在水土流失得到有效控制的前提下，植被一旦成活，整个生态系统会朝着良性循环的方向发展。因此合理的土壤改良方案并配合适宜的先锋植物是突破当前酸性矿区排土场土壤植被恢复技术瓶颈的关键。
技术实现要素：
本发明的目的针对酸性矿区排土场土壤集多种限制因素于一体的特殊性，提供了一种成本低廉，环境友好、操作简单的酸性矿区排土场植被恢复方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种酸性矿区排土场植被恢复方法，包括如下步骤：
S1：调节土壤pH：向pH在4以下的排土场酸性弃土的表层土壤中施加中和剂并搅拌均匀至土壤pH为5.0-7.5；表层土壤的深度至少在25厘米以上，中和剂为石灰石粉(主要成分为碳酸钙)或白云石粉，石灰石粉与白云石粉效果相当，试验前需要测定石灰石粉或白云石粉的添加量，以保证土壤的pH为5.0-7.5之间，pH在6左右为最佳，以适合大部分植物生长。由于不同地方其土壤的性质不同，为了得到pH值相近的土壤，石灰石粉或白云石粉的添加量也不同，而且根据地域的差异，所要调节的土壤pH也不同，例如北方的植物喜好偏碱性土壤，其pH的调节范围在6.5-7.5左右，南方植物喜好偏酸性土壤，其pH的调节范围在5.0-6.5左右；
S2：施加养分补充剂：向完成S1步骤的表层土壤中施加氮肥和磷肥并搅拌均匀；
S3：施加有机物料：向完成S2步骤的表层土壤中施加有机物料并搅拌均匀，得到土壤电导率在2.5ms·cm-1以下的改良土壤，所述有机物料为植物秸秆粉或牲畜粪便；施加养分补充剂和有机物料时要适量以保证土壤的电导率(EC值)控制在2.5ms·cm-1以下，电导率的值应尽量控制在较低水平，保证植物存活率，如果电导率超过2.5，需要适当减少氮肥和有机物料的添加量。
S4：在完成S3步骤的改良土壤上种植先锋植物；
本改良方案只针对于酸性矿区排土场酸性土壤，基于矿区酸性弃土的有机质和养分均极其贫乏，在改良方案中：石灰石粉或白云石粉的用量一定先由实验确定，两个实施例中pH曲线图(图1、图7)是相应实施例中确定石灰石粉添加量最直观的表示；有机物料的施入量可以初定25g/kg，尿素和磷肥可以为实施例2中的用量，然后根据土壤电导率的测定值做调整，如果土壤电导率在2.5ms·cm-1以下，就不用调整，如果超过2.5ms·cm-1，就逐步减少氮肥和有机物料的用量至土壤电导率在2.5ms·cm-1以下。
进一步地，所述中和剂为石灰石粉(主要成分为碳酸钙)或白云石粉，所述石灰石粉的添加量为16-18g·kg-1，所述氮肥为尿素，含N量46％，尿素的施入量为0.5g·kg-1，磷肥为过磷酸钙或钙镁磷肥，过磷酸钙或钙镁磷肥的施入量为0.5g·kg-1，所述植物秸秆或牲畜粪便的施入量为25g·kg-1。
进一步地，所述中和剂为石灰石粉(主要成分为碳酸钙)或白云石粉，所述石灰石粉或白云石粉的添加量为8g·kg-1，所述氮肥为尿素，尿素的施入量为0.6g·kg-1，所述磷肥为过磷酸钙或钙镁磷肥，过磷酸钙的施入量为0.75g·kg-1，所述植物秸秆粉的施入量为25g·kg-1。
进一步地，所述先锋植物为类芦、五节芒、香根草和马尾松中的一种或几种。
进一步地，所述先锋植物为类芦和香根草中的一种或两种。
进一步地，所述牲畜粪便为牛粪或猪粪。
进一步地，所述植物秸秆粉的长度小于5cm，所述植物秸秆粉为稻秆粉或其它容易获得的植物秸秆粉，例如先锋植物类芦秸秆和五节芒秸秆。其中，试验中所用的稻秆，其pH为7.76，稻秆中有机碳含量为312.9g·kg-1，全氮含量为6.63g·kg-1，全磷含量为5.76g·kg-1，全钾含量为40.3g·kg-1。
中和剂用量不足或过多，都可能造成pH值过低或过高，导致植物生长不良。养分补充剂和有机物料施用量不足，都有可能造成改良后土壤无法为植被复垦提供足够的养分，施用量过高很有可能造成土壤盐分含量过高，导致植被生长不良，甚至恢复失败。所以，本方法中施用剂量合理并且能有效改善植物生长所需的土壤条件。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
1、本发明是针对酸性矿区排土场土壤酸化严重、铝和重金属活性高、电导率高以及有机质和养分极度缺乏，并且土壤性质的空间变异性极大的特点，所提出的改良方法，其核心技术不在于具体的改良材料添加量，而是以特定改良材料种类的选择和改良后土壤性质关键指标应该达到一定合理范围为原则，结合具有极强抗逆境生存能力的先锋植物作为植被恢复物种，是具有一定适用范围的植被恢复方案，而不是一种强调改良剂具体添加量的改良配方。
2、本发明根据华南地区酸性矿区排土场土壤的理化性质，采用石灰石粉(主要成分为碳酸钙)或白云石粉、有机物料(稻秆或牛粪)及无机肥(尿素和过磷酸钙)配施的方法，依据中国土壤养分分级标准中的第四级水平为目标对酸性矿区排土场土壤进行改良。该发明既可以重构排土场土壤的理化性质，又可以促进先锋植物根系生长和分蘖，同时又可以提高肥料利用效率和肥效释放速度，有效缓解土壤改良效果过快退化的现状，实现土壤质量显著提升，促进植物生长。
3、土壤改良成本低廉，环境友好，土壤修复效果好，本发明采用石灰石粉或白云石粉与有机物料、无机肥配施的改良方法(有机物料选用稻秆)，无机化肥为辅助作用，充分发挥化肥肥效迅速，有机物料肥效长的优势，有机物料选用稻秆和牛粪是基于前期对牛粪、污泥、稻秆三种物料施加到排土场土壤的改良效果筛选出的。由于稻秆碳氮比较高，单独施用于土壤中不利于前期氮素的供应，因此需要配施一定量的氮肥以促进分解。稻秆中钾含量较高，牛粪中也有一定量的钾元素，且弃土中钾的缺乏并不严重，因此土壤改良阶段无需额外添加钾肥。这样也降低了因添加钾肥而难以控制电导率的风险，稻秆和牛粪均能够提供植物所需的有机质，改善土壤的物理性质，促进先锋植物根系生长。无机肥尿素和过磷酸钙能提供植物生长所需的氮和磷元素。其中，稻秆价格低廉且容易获取，矿区附近农田多种植稻谷，每一季都会产生大量稻秆废弃物，而且稻秆可以被其它作物秸秆或野生植物秸秆(如本发明中先锋植物类芦和五节芒秸秆)替代，可选范围广，施用有稻秆不但可以显著改善土壤结构，而且可显著地提高土壤微生物量碳、氮的含量以及土壤酶活性，有机物料还能增加土壤阳离子交换量，提高土壤的保肥能力，并降低土壤中水溶态重金属组分，降低重金属的生物有效性。石灰石粉对酸的中和效果明显，反应温和，成本低廉，适量施加石灰石粉及类似性物质，能够有效减少酸性土壤中活性酸和潜性酸，提高土壤pH值，使重金属固定而降低生物毒性，同时释放有效Ca2+，提高盐基饱和度，磷酸盐物质能够诱导重金属吸附、沉淀或者磷酸盐表面直接吸附，有效降低重金属有效性在土壤中的移动性。三者配施既能充分利用农村秸秆资源，又能显著改善酸性矿区排土场土壤理化性质，配施石灰石粉与无机化肥，做到农田固体废弃物再利用，并降低土壤改良成本。同时，类芦和五节芒生物量大，还可以作为生物质资源进行开发利用。
4、通过试验得出相同处理土壤种植类芦、香根草和五节芒的生物量显著高于马尾松。另外由于马尾松为乔木，对逆境条件的适应能力没有草本植物强，优选用类芦、香根草、和五节芒作为酸性矿区排土场植被恢复初期的先锋植物，类芦、五节芒和香根草广泛分布于我国南方各省，具有极强的抗逆境生存能力。类芦、五节芒和香根草在形态学特征上均具有分蘖速度快，根系发达，根茎比高等特点，可以满足植被恢复初期先锋植物生长速度快，地表覆盖率高的要求。
附图说明
图1是本发明实施例1中石灰添加量与土壤pH的关系图；
图2是本发明实施例1中的不同处理土壤不同种类先锋植物生物量的数据对比图；
图3是本发明实施例1中不同处理土壤种植先锋植物后的土壤的pH、EC值数据对比图；
图4是本发明实施例1中不同处理土壤种植先锋植物后土壤中碱解氮含量的数据对比图；
图5是本发明实施例1中不同处理土壤种植先锋植物后土壤中有效磷含量的数据对比图；
图6是本发明实施例1中不同处理土壤种植先锋植物后土壤中速效钾含量的数据对比图；
图7是本发明实施例2中石灰添加量与土壤pH的关系图；
图8是本发明实施例2中不同处理土壤种植先锋植物地上部生物量的数据对比图；
图9是本发明实施例2中不同处理土壤种植先锋植物地下部生物量的数据对比图；
图中：D为稻秆；N为牛粪；LL为类芦；WJM为五节芒；XGC为香根草；MWS为马尾松，附图中的石灰添加量即为以土壤风干重为基础的石灰石粉添加量。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1：
1材料与方法
1.1供试材料
1.1.1供试先锋植物
供试植物选择水土保持先锋植物类芦(LL)、五节芒(WJM)、香根草(XGC)和马尾松(MWS)，五节芒采集自大宝山矿区，供试香根草采集自华南农业大学生态学实验基地，供试马尾松从苗木公司购买。在实验开始之前，将五节芒、香根草、马尾松在网室中沙培30天，消除原来生长环境的影响后备用。
供试植物类芦用种子培养，类芦种子采集于华南农业大学校内野生类芦，用基质培养法培养类芦幼苗，选择大小长势一致的植株备用。
1.1.2供试土壤
供试酸性弃土样品采集于大宝山排土场，采集深度0-30cm(表层土壤深度)。所采集样品是由土壤、母质及废石等组成的混合物，为表述方便，以下均称其为弃土。
将由矿区采集的弃土样品置于网室中风干后，用木槌将大块弃土废石压碎，过5mm尼龙筛。取过5mm尼龙筛的土壤，在研钵中研磨，分别过2mm、0.149mm尼龙筛，备用。供试弃土基本理化性质为：pH为2.6，有机碳含量为5g·kg-1，全氮含量为5g·kg-1，全磷含量为6.0g·kg-1，全钾含量为19g·kg-1，速效养分含量检测不出。
1.1.3供试中和剂、养分补充剂和有机物料(三种合并统称为土壤改良剂)
本实验中的中和剂、养分补充剂和有机物料的添加值适用于本实施例中选用的土壤，当土壤性质发生改变时，中和剂、养分补充剂以及有机物料的添加量都要做出相应变化以适合实际情况。其中，中和剂添加量以加入后使土壤pH在5.0-7.5的范围内，以pH为6左右最佳，氮肥和磷肥的施加情况以土壤处于肥力标准的中下水平为宜，有机物料初定25g/kg。最终氮肥和有机物料的施入量应该使添加后的土壤其电导率(水土比5:1)在2.5ms·cm-1以下，若高于此值应适当减少氮肥和有机物料的施入量，这样可以先保证先锋植物存活，待改良土壤在降雨作用下电导率下降后再补充氮肥。
(1)供试中和剂和养分补充剂
研究选择石灰石粉(主要成分为碳酸钙)作为弃土中酸的中和材料，各地区土壤性质各异，添加不同量的石灰石粉调节土壤pH为5.0-7.5，养分补充剂选用氮肥和磷肥，本实用中选用尿素和过磷酸钙，养分补充剂的基本养分构成：尿素，含N 46％；过磷酸钙，含P2O518％，尿素的施加量为0.5g·kg-1，过磷酸钙的施加量为0.5g·kg-1。
(2)本研究选择稻秆(D)和牛粪(N)作为改良土壤用的有机物料
供试有机物料的制备及其基本性质见表1：
供试稻秆取自华南农业大学教学实验基地，将稻秆自然风干后，用农用粉碎机粉碎至小于5cm左右到的长度。
供试牛粪取自华南农业大学兽医学院实验基地，将牛粪自然堆沤风干后备用。
表1两种有机物料的基本性质
其中C/N为碳氮比
1.2实验设计
实验设置为在不同种类先锋植物条件下不同土壤改良方案的多因素实验设计，共5个处理(含空白：CK)，四种先锋植物，每个处理三次重复后取平均值进行数据分析，共60盆。其中，CK为对照，不添加任何土壤改良剂，“稻秆”处理组与“牛粪”处理组施加等量的尿素和过磷酸钙，稻秆施用量与牛粪施用量一致。各土壤处理见表2
表2盆栽实验土壤处理
其中，D16为石灰石粉的添加量为16g·kg-1，有机物料选用稻秆粉，其添加量为25g·kg-1；D18为石灰石粉的添加量为18g·kg-1，有机物料选用稻秆粉，其添加量为25g·kg-1；N16为石灰石粉的添加量为16g·kg-1，有机物料选用牛粪，其添加量为25g·kg-1；N18为石灰石粉的添加量为18g·kg-1，有机物料选用牛粪，其添加量为25g·kg-1。
试验在网室内进行。按照实验设计用量将加入不同量的中和剂、养分补充剂和有机物料(三种合并统称为土壤改良剂)并与土壤混匀装入4L的塑料盆中，每盆土壤和土壤改良剂总重为2kg，每种类型先锋植物选择大小一致、长势均匀的幼苗，每盆种植一株植物，培养120d，植株生长期间不再追肥。收获时分别测定植株样品地上部和地下部鲜重；植株样品地上部105℃杀青30min，70℃烘干至恒重，测定其干重后，磨碎，备用；盆栽土壤风干后，过2mm和0.149mm筛，备用。
试验前对添加土壤改良剂的土壤pH值进行检测，以确保石灰石粉的添加量可以使土壤的pH在5.0-7.5之间，具体数据见图1，因不同土壤其内部成分不同，因此图1中的具体数值只针对于本实施例。
1.3测定方法
(1)土壤pH值测法采用pH计电位法(1：5水土质量体积比)；(2)土壤EC采用电导率仪测定(1：5水土质量体积比)；(3)有效态金属离子采用Mehlich3浸提剂浸提-原子吸收光谱方法测定；(4)碱解氮采用碱解扩散法测定；(5)速效钾采用NH4OAc浸提-火焰光度法测定；(6)速效磷采用0.5mol·L-1NaHCO3浸提钼锑抗比色法测定。
2结果
CK组(不施肥对照组)未成活，因此以下数据分析中均不含CK组数据。
2.1不同改良方案对不同种类先锋植物生物量的影响
如图2所示(图中数据为平均值±标准误差，重复数＝3，同组柱形条上的字母标识相同，表示处理间数值无明显差别，字母标识不同，表示处理间数值差别明显，下同)，相同土壤处理后，类芦和香根草的地上部生物量与地下部生物量显著高于五节芒和马尾松。
2.2不同改良方案对种植后土壤理化性质的影响
2.2.1不同处理土壤种植先锋植物后的pH、EC值
图3为不同处理土壤种植先锋植物后的pH、EC值，如图3所示，种植类芦和香根草的D16处理土壤的pH值均低于相同土壤处理的其他植物，本实验中pH值稳定在5.5-6.8左右，种植后土壤pH差别和植物特点有关，不能由此说明类芦与香根草效果不好，由图3中可以看出稻秆处理土壤的pH值显著高于牛粪处理土壤；种植类芦和香根草的稻秆处理土壤EC值低于牛粪处理土壤，EC值越高，表明土壤中盐分含量高，植被吸水困难，影响其存活，EC过小，表明养分含量少，植物长势不好，在本试验中，由于土壤本身的特点，EC值处于较高水平，所以EC值偏小为佳。
2.2.2不同处理土壤种植先锋植物后的速效养分含量
不同处理土壤种植不同种类先锋植物后土壤中速效养分含量如图4至图6所示：
(1)种植相同植物，且石灰石粉添加量也相同的土壤，稻秆处理土壤中速效K含量显著高于牛粪处理土壤，这是由于稻秆中K含量较高所导致的；
(2)石灰石粉添加量相同的土壤，在种植类芦、马尾松和香根草的条件下，牛粪处理土壤中有效P含量显著高于稻秆处理土壤，原因是牛粪中P含量较高从而造成了这种差异；
(3)种植相同植物，且石灰石粉添加量也相同的土壤，牛粪处理土壤中碱解氮含量显著高于稻秆处理土壤，稻秆碳氮比较高，在降解过程中，微生物会从土壤中吸收一定量的氮元素，从而导致有效态氮含量暂时降低，因此，盆栽实验结束后在相同石灰石粉添加量处理的前提下，稻秆处理土壤中碱解氮含量显著低于牛粪处理土壤；
(4)土壤处理相同的情况下，种植不同先锋植物后，土壤中碱解氮和速效K含量有显著差异，有效磷含量差异不明显，表明不同植物对养分的利用情况不同。
2.2.3不同处理土壤种植先锋植物后M3浸提态重金属含量
不同处理土壤种植不同先锋植物后土壤中有效态金属含量如表3所示。
在同一改良方案中，种植不同的植物的改良土壤中Fe含量之间有显著差异，种植马尾松后土壤中M3浸提态Fe含量显著高于种植其他三种植物的土壤，而土壤中Mn、Cu、Zn含量之间差异不显著。植物和石灰石粉添加量处理相同的条件下，土壤中施加不同的有机物料时，土壤中Fe、Cu含量之间有显著差异。以上差异主要是由于不同有机物料性质不同，施加在土壤中对土壤中金属元素形态的变化造成的影响不同。在其他处理一致的条件下，16g·kg-1石灰石粉处理土壤中有效态金属的含量大于18g·kg-1石灰石粉处理土壤。这表明经过盆栽实验灌溉处理、植物吸收后，不同的石灰石粉添加量对土壤pH值造成的差异几乎消失，但对重金属有效态含量的影响依旧明显。
表3不同处理土壤种植先锋植物后M3浸提态重金属含量
注：表中数据为平均值±标准误差，重复n＝3；同列不同字母表示处理间差异显著，同列相同字母表示处理间差异不明显。
试验结果表明：4种改良方案植物均能够成活，并有一定的生长量，而未改良植物无法成活，说明4种改良方案具有可行性。改良方法相同土壤处理中，类芦、香根草的地上部、地下部生物量显著高于其他两种植物，说明类芦和香根草更适合这4种改良方案改良的土壤条件。施肥对先锋植物生长产生了显著影响，稻秆处理土壤种植类芦与香根草根系生物量显著大于牛粪处理土壤。种植类芦、香根草和马尾松后，稻秆处理土壤的pH值显著高于牛粪处理土壤，稻秆处理土壤的EC值显著低于牛粪处理土壤。这说明稻秆处理土壤相对于牛粪处理土壤而言效果更佳。
在运用石灰石粉与有机、无机肥配施改良酸性矿区排土场土壤，采用“稻秆”最有利于改善排土场土壤性质，并能够将改良后土壤EC值控制在合理范围内。在酸性矿区排土场生态重建初期选用类芦和香根草作为先锋植物能够保证初期植被成活率和生长速度。
本发明依据酸性矿区排土场土壤性质特征以及先锋植物的生长特性，采用石灰石粉、有机物料和无机肥配施的方式，较单一改良剂的施用既显著提高了排土场土壤质量，又可以为先锋植物生长提供适宜的土壤环境。
实施例2：
1材料与方法
1.1供试材料
1.1.1供试先锋植物
供试植物选择水土保持先锋植物类芦、五节芒。供试植物类芦用种子培养，类芦种子采集于华南农业大学校内野生类芦，用基质培养法培养类芦幼苗，选择大小长势一致的植株备用。五节芒采集自大宝山矿区，在实验开始之前，将五节芒在网室中沙培30天，消除原来生长环境的影响后备用。
1.1.2供试土壤
供试酸性弃土样品采集于大宝山排土场，采集深度0-30cm(表层土壤深度)。所采集样品是由土壤、母质及废石等组成的混合物，为表述方便，以下均称其为弃土(pH在4以下)。
将由矿区采集的弃土样品置于网室中风干后，用木槌将大块弃土废石压碎，过5mm尼龙筛。取过5mm尼龙筛的土壤，在研钵中研磨，分别过2mm、0.149mm尼龙筛，备用。供试弃土基本理化性质为：pH为2.44，EC(5:1)为2.05ms·cm-1，有机碳含量为5.23g·kg-1，全氮含量为0.4g·kg-1，全磷含量为0.12g·kg-1，全钾含量为27.7g·kg-1，速效养分含量检测不出。
1.1.3供试中和剂、养分补充剂和有机物料(三种合并统称为土壤改良剂)
本实验中的中和剂、养分补充剂和有机物料的添加量适用于本实施例中选用的土壤，当土壤性质发生改变时，中和剂、养分补充剂以及有机肥料的添加量都要做出相应变化以适合实际情况。其中，中和剂添加量以土壤pH在5-7.5范围内，以pH为6左右最佳氮肥和磷肥的施加情况以土壤处于肥力标准的中下水平为宜，氮肥和有机物料添加应以控制土壤电导率(水土比5:1)在2.5ms·cm-1以下，确保植物存活。
(1)供试中和剂和养分补充剂
研究选择石灰石粉作为弃土中酸的中和材料，调节土壤pH为5.0-7.5左右，养分补充剂选用氮肥和磷肥，本实用中选用尿素和过磷酸钙，化肥的基本养分构成：尿素，含N 46％；过磷酸钙，含P2O518％，尿素的施加量为0.6g·kg-1，过磷酸钙的施加量为0.75g·kg-1。
(2)本研究选择稻秆作为改良土壤用的有机物料
供试稻秆取自华南农业大学教学实验基地，将稻秆自然风干后，用农用粉碎机粉碎至1-5cm左右长度。稻秆的基本理化性质：pH为7.76，有机碳为439.9g·kg-1，全氮为9.4g·kg-1，全磷为0.3g·kg-1，全钾为22.2g·kg-1，碳氮比为46.8。
1.2实验设计
实验设置两个石灰石粉(主要成分为碳酸钙)添加量水平，分别种植类芦和五节芒两种先锋植物，共3个处理，每个处理三次重复，共18盆。其中，CK为对照，不添加任何改良剂。各土壤处理见表4
表4盆栽实验土壤处理
其中SL8表示石灰石粉的添加量为8g·kg-1，SL16表示石灰石粉的添加量为16g·kg-1
试验在网室内进行。按照实验设计用量将加入不同量的中和剂、养分补充剂和有机物料(三种合并统称为土壤改良剂)并与土壤混合后混匀装入4L的塑料盆中，每盆土壤和土壤改良剂总重为2kg，每种类型先锋植物选择大小一致、长势均匀的幼苗，每盆种植一株植物，培养120d，植株生长期间不进行追肥。收获时分别测定植株样品地上部和地下部鲜重；植株样品地上部105℃杀青30min，70℃烘干至恒重，测定其干重后，磨碎，备用；盆栽土壤去除风干后，过2mm和0.149mm筛，备用。
试验前对添加土壤改良剂的土壤pH值进行检测，以确保石灰石粉的添加量可以使土壤的pH在5.0-7.5之间，具体数据见图7，因不同土壤其内部成分不同，因此图7中的具体数值只针对于本实施例。
1.3测定方法
(1)土壤pH值、电导率和生物量与实施例1相同。
(2)改良后土壤有效态金属离子采用DTPA浸提剂浸提-原子吸收光谱方法测定。
(3)改良后土壤水溶性金属离子采用高纯水以5:1水土比浸提-原子吸收光谱方法测定。
2结果
CK组(不添土壤加改良剂的对照组)植物未成活，因此以下数据分析中与植物相关的指标不再对CK组分析。
2.1不同改良方案对不同种类先锋植物生物量的影响
如图8和图9所示(图中数据为平均值±标准差，重复数＝3，同组中柱形条上的小写字母标识相同，表示处理间数值无明显差别，大写字母相同表示植物间无明显差别，小写字母标识不同，表示处理间数值差别明显，大写字母不同，表示植物间差别明显，下同)，在稻秆和16g·kg-1石灰石粉处理(SL16)中，五节芒地上和地下生物量均高于类芦，而稻秆和8g·kg-1石灰石粉处理(SL8)中，五节芒只有地下部生物量高于类芦。两种植物均在SL8处理中生物量较高，可见在此实施例中，五节芒对高pH条件适应较好，而对类芦生长不利，因此改良过程中不宜添加过多的石灰石粉，使pH控制在7.0以下最好，对南方先锋植物，如类芦、五节芒等，pH控制在5.5-6.5范围更好。
2.2不同改良方案对种植后土壤性质的影响
表5为不同处理土壤种植先锋植物后的pH、EC值和有效态金属元素含量，从表中可以看出，石灰石粉添加量在16g·kg-1的处理其pH明显高于石灰石粉添加量为8g·kg-1的处理，因此可以看出石灰石粉添加量对土壤pH有显著影响，种植类芦后的土壤pH要略高于种植五节芒的土壤pH，种植后土壤pH差别和植物特点有关，不能由此说明类芦或五节芒效果不好，SL8处理的土壤EC值略低于SL16处理的土壤，EC值越高，表明土壤中盐分含量高，植被吸水困难，影响其存活，EC过小，表明养分含量少，植物长势不好，在本试验中，根据土壤本身的特点，所以EC值偏小为佳。改良种植后，DTPA浸提态Cu、Zn、Cd、Mn含量显著下降，DTPA浸提态Pb则显著上长升，但所有水提态金属元素含量均显著低于未改良土壤，表示植物根系吸取的土壤溶液中的金属元素，即水提态金属元素的含量下降明显，达到对植物没有毒害的浓度，植物正常生长。
表5改良土壤种植植物后pH值、电导率EC和金属元素含量
同一行中不同小字字母表示在α＝0.05水平上处理间差异显著。
DTPA浸提态金属元素含量，单位为mg·kg-1，Water为水提态金属元素，含量单位为mg·kg-1，CK组为未添加土壤改良剂的弃土。
由实施例1、2可知，通过施加一定量的石灰石粉调节土壤pH在5.0-7.5之间，再添加适量氮肥、磷肥和有机物料，使土壤氮、磷含量处于中下水平，并控制土壤电导率在2.5ms·cm-1以下，达到以上指标的土壤可以保证先锋植物的存活率，先锋植物具有很强的抗逆境生存能力，而且可以固结土壤，防止水土流失，使得酸性排土场的酸化土壤得到改良，生态系统朝着良性循环的方向发展。其中，氮肥为尿素，磷肥为过磷酸钙或钙镁磷肥，有机物料为植物秸秆粉或牲畜粪便，最好为稻秆粉。土壤改良剂的施入量由土壤自身性质决定，土壤性质不同，其石灰石粉、氮肥、磷肥、有机物料的添加量也不尽相同。
本发明依据酸性矿区排土场土壤性质特征以及先锋植物的生长特性，采用石灰石粉、有机物料和无机肥配施的方式，较单一改良剂的施用既显著提高了排土场土壤质量，又可以为先锋植物生长提供适宜的土壤环境。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。