一种原位生态修复北方地区基于废弃钢渣堆成的钢渣山的方法与流程

本发明属于生态恢复领域，具体涉及一种原位生态修复北方地区基于废弃钢渣堆成的钢渣山的方法。

背景技术：

钢渣是钢铁厂炼钢过程产生的一种典型的工业固体废物，钢渣产生量随着钢铁工业的快速发展而迅速递增，因此，钢铁企业废渣的处理和资源化利用问题也越来越受到重视。尽管研究人员已经开发出了近40种有关钢渣综合利用的方法，但到目前尚未找到大规模资源化利用钢渣的有效途径，中国目前综合利用的现状与该规划相差甚远，目前约有70％的废弃钢渣处于堆存和填埋状态。放置的钢渣不仅浪费了资源，堆砌的钢渣形成渣山堆场，严重占用了有限的土地，不仅在风沙天气形成扬尘，还污染周边地下水，引起土壤、表层水和地下水污染等诸多环境问题。因此，如何尽快解决钢渣堆场资源化利用已成为当前面临的一个迫切问题。

钢渣堆场的露天堆放为周围地下水环境、周围土壤环境、周围人类居住环境带来了巨大的挑战。为了保护生态环境与人类健康，钢渣堆场的生态恢复成为一项必不可少的任务。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种原位生态修复北方地区基于废弃钢渣堆成的钢渣山的方法，利用植生系统中植物、微生物、微小动物的相互作用，提高植物在不良条件下成活的几率。解决钢渣堆场进行生态恢复困难的问题。

本发明是采用以下技术方案来实现的，一种原位生态修复北方地区基于废弃钢渣堆成的钢渣山的方法，包括如下步骤：

1)针对钢渣山山顶和山体修复区域：在钢渣山表面先喷射基质混凝土，形成土壤基质层；再喷射含有早熟禾、黑麦草和紫羊茅混合种子的面层混凝土，形成植物种子层；

2)针对钢渣山山脚和钢渣山周围修复区域：向修复区域的土壤中投加含有根内根孢囊、摩西斗管囊和根瘤菌菌剂的营养土，并种植高羊茅、胡枝子和火炬树三种植物，和向土壤中引入蚯蚓。

优选的，步骤1)中，所述基质混凝土是：将沙壤土80～90份、水泥6～10份、有机质10～20份、绿化添加剂20～30份、丛枝菌根真菌菌剂5～8份、水15～25份、肥料1～2份和保水剂5～8份，搅拌均匀制得；形成的土壤基质层厚度为7～9cm。

优选的，步骤1)中，早熟禾、黑麦草和紫羊茅种子的混合比例为，早熟禾：黑麦草：紫羊茅＝1：2：7。

优选的，步骤1)中，所述含有早熟禾、黑麦草和紫羊茅混合种子的面层混凝土的混合比例是：每1000kg面层混凝土加入0.7～1.1kg的早熟禾、黑麦草和紫羊茅混合种子；形成的植物种子层厚度为1～2cm；所述面层混凝土是：将沙壤土25～35份、水泥2～3份、有机质5～6份、绿化添加剂8～12份、丛枝菌根真菌菌剂2～3份、水7～10份、肥料0.1～0.5份和保水剂2～3份，搅拌均匀制得。

优选的，所述有机质是酒糟或锯末。

优选的，步骤2)中，所述含有根内根孢囊、摩西斗管囊和根瘤菌菌剂的营养土的制备方法是：

1)选择1～2年生且生长状态良好的黑麦草，取根际和细根，获得根内根孢囊和摩西斗管囊；

2)繁殖基质为沙、土和蛭石的混合物，扩繁载体为白三叶，将步骤1)获得的根内根孢囊和摩西斗管囊加入繁殖基质中，于20℃～30℃人工气候箱中扩繁，光照控制在10000-13000lx之间；

3)15～20天后，每20天浇灌重量百分比浓度为10％的hongland营养液一次，培养60天后，将白三叶的根段和繁殖基质充分混合后，加入根瘤菌菌剂，混合均匀，制得营养土。

优选的，步骤2)中，所述火炬树每亩种植90～120株。

优选的，步骤2)中，所述胡枝子的播种量为：1.15～2kg/亩。

优选的，步骤2)中，所述高羊茅的播种量为1.4～1.5kg/亩。

优选的，步骤2)中，所述含有根内根孢囊、摩西斗管囊和根瘤菌菌剂的营养土的投加量为0.6～0.8kg/亩。

本发明所具有的优点：

(1)本发明属于生态修复领域，利用微生物、微小动物对植物生长的促进作用，能够使钢渣堆场植被成活率大大增加，促进钢渣山植被恢复，营造生态景观。

(2)本发明利用火炬树、胡枝子、高羊茅乔灌草的混播模式，不仅可以有效利用地上垂直空间，火炬树分蘖能力强，可以有效利用土壤中营养成分。

(3)本发明所用的早熟禾、黑麦草、紫羊茅、火炬树、胡枝子和高羊茅等植物抗逆性强，易存活，且价格不高，成本低廉。

附图说明

图1为实施例1中针对钢渣山山顶和山体修复区域混播植物的成活率。

图2为实施例1中草灌乔混播植物的平均株高。

图3为实施例1中草灌乔混播植物的平均冠幅。

图4为实施例1中草灌乔混播植物的成活率。

具体实施方式

实施例1一种原位生态修复北方地区基于废弃钢渣堆成的钢渣山的方法

一、试验选点

植被恢复试点实验选点为本溪太子河流域钢渣堆场。本溪太子河流域钢渣堆场由废弃的钢渣堆成钢渣山形成，根据钢渣山的土壤含量以及地理位置，将钢渣山划分为四个区域：钢渣山山顶、钢渣山山体、钢渣山山脚以及钢渣山周围区域。钢渣山山顶和钢渣山山体基本无土壤，组成成分为钢渣。钢渣山山脚和钢渣山周围区域土壤含量达到80％以上。

开始实施时间：2018年3月。

二、修复方法

针对钢渣山山顶和山体修复区域：在钢渣山表面先喷射基质混凝土，形成土壤基质层；再于土壤基质层上喷射含有早熟禾、黑麦草和紫羊茅混合种子的面层混凝土，形成植物种子层。

针对钢渣山山脚和钢渣山周围修复区域：使用草灌乔混播方式进行修复，向修复区域的土壤中投加含有根内根孢囊、摩西斗管囊和根瘤菌菌剂的营养土，并种植高羊茅、胡枝子和火炬树三种植物，和向土壤中引入蚯蚓。

具体方法如下：

1.针对钢渣山山顶和山体修复区域：

1.1早熟禾、黑麦草、紫羊茅种子消毒

将早熟禾、黑麦草、紫羊茅三种植物的植物种子在种植前用2％h2o2浸泡2min，达到消毒目的。

1.2挂网

在钢渣山山顶和山体铺设高强度的镀锌棱形铁丝网(也可以铺设高强塑料土工网)。铺设铁丝网的方法：采用自上而下放卷，相邻两卷铁丝网之间用绑扎铁丝连接固定。铁丝网与坡面保持一定间隙，并均匀一致。铺设铁丝网可以使客土基质在钢渣表面形成一个持久的整体板块。

1.3基质混凝土的制备

将沙壤土85份、水泥8份、有机质15份、绿化添加剂28份、丛枝菌根真菌菌剂6份、水20份、肥料1份和保水剂5份，混合均匀，制得基质混凝土。

有机质采用酒糟。

绿化添加剂购于上海拜石实业发展有限公司

肥料购于河南豫佳化工产品有限公司

保水剂：市购的吸水树脂。

1.4喷播基质混凝土

向铺设镀锌棱形铁丝网的钢渣山山顶和山体上喷播基质混凝土，形成厚度为7～9cm的土壤基质层。

1.5含有早熟禾、黑麦草和紫羊茅混合种子的面层混凝土的制备

面层混凝土的制备：将沙壤土30份、水泥2.8份、有机质5.3份、绿化添加剂9.8份、丛枝菌根真菌菌剂2份、水7份、肥料0.3份和保水剂2.3份，搅拌均匀，制得面层混凝土。

将消毒处理后的植物种子，先按种子比例早熟禾：黑麦草：紫羊茅＝1：2：7的比例将早熟禾、黑麦草和紫羊茅种子混合均匀，然后按每1000kg面层混凝土加入0.7～1.1kg混合种子的比例，将早熟禾、黑麦草和紫羊茅混合种子与面层混凝土混合均匀。

1.6喷播植被混凝土

于步骤1.4形成的厚度为7～9cm的土壤基质层上喷播步骤1.5制备的含有早熟禾、黑麦草和紫羊茅混合种子的面层混凝土，形成厚度为1～2cm的植物种子层。

1.7盖无纺布

含有早熟禾、黑麦草和紫羊茅混合种子的面层混凝土喷播完成后，采用无纺布(也可以采用遮阴网)将植物种子层覆盖，喷播后第一天浇透水，后期根据天气情况，进行洒水养护。

1.8撤除无纺布

待苗高3～5cm时撤除无纺布。

2.针对钢渣山山脚和钢渣山周围修复区域：

2.1含有根内根孢囊、摩西斗管囊和根瘤菌菌剂的营养土的制备

2.1.1)选择1～2年生且生长状态良好的黑麦草，取根际和细根，获得根内根孢囊和摩西斗管囊；

2.1.2)繁殖基质为沙、土和蛭石(质量比，沙：土：蛭石＝5：3：2)的混合物，直径为21cm、高16cm的塑料花盆作为培养容器，扩繁载体为白三叶(种植量为5株/盆)，将步骤2.1.1)获得的根内根孢囊和摩西斗管囊加入繁殖基质中，于20℃～30℃人工气候箱中扩繁，光照控制在10000-13000lx之间；2.1.3)15～20天后，每20天浇灌重量百分比浓度为10％的hongland营养液一次，培养60天后，将白三叶的根段和繁殖基质充分混合后，加入根瘤菌菌剂，混合均匀，制得营养土。

2.2向修复区域的土壤中投加步骤2.1制备的含有根内根孢囊、摩西斗管囊和根瘤菌菌剂的营养土，并种植高羊茅、胡枝子和火炬树三种植物，和向土壤中引入蚯蚓。

含有根内根孢囊、摩西斗管囊和根瘤菌菌剂的营养土的投加量为0.6～0.8kg/亩。

2.2.1)火炬树的种植方式：

挖出顶圆直径10cm，底圆直径40cm，高60cm的花盆形状的穴，种植火炬树；火炬树每亩种植90～120株。所选取的火炬树树苗将距地表18～20厘米的根部剪侧根，保留25厘米长主根，按照根的极性进行栽插。

2.2.2)胡枝子种植方式：

胡枝子的播种量为：1.15～2kg/亩，覆土厚度为0.15～1cm。

2.2.3)高羊茅种植方式：

采用窄幅条播，播种量为1.4～1.5kg/亩；条播的行距为15～30cm，播深为1～2cm。

三、修复结果

种植完毕后，从4月份开始记录。对于钢渣山山顶和钢渣山山体的修复区域，每隔一个月记录草坪的成活率。连续记录4个月，四个月内草坪的成活率见图1。对于钢渣山山脚和钢渣山周围修复区域，每隔一个月测量植物高度、冠幅，计算出成活植物的平均高度，平均冠幅，并计算树苗成活率，连续记录4个月，四个月内成活植物的平均高度见图2，平均冠幅见图3，植物成活率见图4。

由图1可以观察出早熟禾、黑麦草、紫羊茅的成活率，成活率由起初的100％降到89.7％，并且趋于稳定。

由图2可以观察到火炬树、胡枝子和高羊茅在4～8月以来的平均株高，其中火炬树在4个月以来平均株高由原来的30cm长到120cm，胡枝子在4个月中平均株高长到108cm，高羊茅在4个月中平均株高长到91cm。

由图3可以观察到火炬树、胡枝子和高羊茅在4～8月以来的平均冠幅，其中火炬树在4个月以来平均冠幅由原来的8cm长到55cm，胡枝子在4个月中平均冠幅长到35cm，高羊茅在4个月中平均冠幅长到62cm。

由图4可以观察到火炬树、胡枝子和高羊茅在8月的成活率都在85％以上，火炬树成活率略好，达到92％。

由图1～图4可以得出采用本发明的方法种植的植物生长状况好，植物成活率高。

本发明所公开的修复方案植物成活率较高，植物生长状态良好，美化钢渣堆场周围环境，减少扬尘风沙。