權(quán)利要求書

1.利用高值化污泥基質(zhì)修復礦山生態(tài)的方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)將20～40份普通種植土、50～80份高值化污泥基質(zhì)混合均勻后得到種植基質(zhì)土壤備用；

(2)在種植區(qū)鋪設塑料薄膜或無紡布作為隔層，將控根容器置于隔層上；

(3)向控根容器內(nèi)加入種植基質(zhì)土壤至其容積的20％～30％，將苗木放入控根容器中間位置，再加入種植基質(zhì)土壤至其容積的85％～90％；

(4)在已定植苗木的控根容器上部填充滿一層黑頁巖，至控根容器容積的95％處。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高值化污泥基質(zhì)修復礦山生態(tài)的方法，其特征在于：所述控根容器為頂部和底部均開口的圓柱形殼體，側(cè)壁上均勻分布有透氣孔，控根容器直徑為20～120cm，高度為20～120cm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用高值化污泥基質(zhì)修復礦山生態(tài)的方法，其特征在于：所述控根容器內(nèi)側(cè)與外側(cè)分別覆蓋有塑料薄膜或無紡布。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高值化污泥基質(zhì)修復礦山生態(tài)的方法，其特征在于：所述控根容器以梅花形間種、寬窄行交替的形式布置，定植苗木間距為1～5m，寬行行距為2.4～4.8m，窄行行距為1.2～3.6m。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高值化污泥基質(zhì)修復礦山生態(tài)的方法，其特征在于：所述定植苗木行間布局有灌溉管道，在中盆以上的每個控根容器周圍布局上水肥滴灌設施，在中盆以下的控根容器或育苗、煉苗區(qū)布局上噴灌設施。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高值化污泥基質(zhì)修復礦山生態(tài)的方法，其特征在于：所述苗木為球花石楠、云南香樟、滇潤楠、紫葉李、肋果茶、垂絲海棠、大葉女貞、光蠟樹、擬單性木蘭中的至少一種。

說明書

利用高值化污泥基質(zhì)修復礦山生態(tài)的方法

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及礦山生態(tài)修復技術(shù)領域，具體涉及利用高值化污泥基質(zhì)修復礦山生態(tài)的方法。

背景技術(shù)

近年來隨著礦產(chǎn)資源消費的快速增長，礦山開采活動也越來越頻繁，而礦山開采也伴隨著生態(tài)環(huán)境的破壞，進而引發(fā)多種自然災害和環(huán)境問題。如因礦山表層土壤和植被的破壞而出現(xiàn)的塌方、水土流失、山體崩塌、泥石流、天坑等嚴重的地質(zhì)災害，因地表景觀植被破壞而導致的水質(zhì)大氣污染、土壤退化、生物多樣性損失等環(huán)境問題，因開采產(chǎn)生的礦山廢棄地，包括采礦剝離土、廢礦坑、尾礦、矸石和洗礦廢水沉淀物等占用的土地，以及采礦作業(yè)面、機械設施、礦山輔助建筑物和礦山道路等先占用后廢棄的土地。面對土地資源短缺和大量廢棄地不能利用的現(xiàn)狀，礦區(qū)土地復墾和生態(tài)恢復的科學研究就變得尤為重要。

但礦山生態(tài)恢復面臨著土壤剝離流失，場地只有廢礦渣，無法栽種制備的問題。專利CN106797820A中公開了以市政污泥為主要機制的礦山生態(tài)恢復營養(yǎng)覆土及其制備方法，將脫水市政污泥、風干樹枝和爐渣、尾礦通過堆積發(fā)酵穩(wěn)定化處理后得到礦山生態(tài)恢復營養(yǎng)覆土，即高值化污泥基質(zhì)。同時也公開了礦山生態(tài)恢復營養(yǎng)覆土在礦山生態(tài)恢復中的應用，提到種植植物以扦插、栽苗、移植或直接播撒種子的方式進行，但沒有公開具體的種植方法。

由于礦山廢棄地表面通常都是裸露、堅硬的，種植土層薄，土壤結(jié)構(gòu)差且養(yǎng)分含量低，土壤保水性差，導致移栽苗木成活率低、種植成本高，最終導致礦山廢棄地的土地復墾率低，礦山生態(tài)修復程度低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供利用高值化污泥基質(zhì)修復礦山生態(tài)的方法，解決現(xiàn)有礦山因土壤結(jié)構(gòu)本身導致移栽苗木成活率低、礦山土地復墾率低、生態(tài)修復難度大的問題。

為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：利用高值化污泥基質(zhì)修復礦山生態(tài)的方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)將20～40份普通種植土、50～80份高值化污泥基質(zhì)混合均勻后得到種植基質(zhì)土壤備用；

(2)在種植區(qū)鋪設塑料薄膜或無紡布作為隔層，將控根容器置于隔層上，有效阻斷重金屬的遷移下滲。

(3)向控根容器內(nèi)加入種植基質(zhì)土壤至其容積的20％～30％，將苗木放入控根容器中間位置，再加入種植基質(zhì)土壤至其容積的85％～90％；

(4)在已定植苗木的控根容器上部填充滿一層黑頁巖，至控根容器的95％處。黑頁巖覆蓋在土壤上，能有效減少蒸發(fā)量、防止雨水沖刷，能起到防風固土和保持水分的作用。

更進一步的技術(shù)方案是所述控根容器為頂部和底部均開口的圓柱形殼體，側(cè)壁上均勻分布有透氣孔，直徑為20～120cm，高度為20～120cm?？馗萜髂芷鸬娇貧庑薷淖饔茫涸龈饔?增加須根、側(cè)根)；控根作用(控制主根生長，避免形成纏繞的根)；促長過程(根系發(fā)育健壯，可儲存大量的養(yǎng)分，滿足苗木的定植初期生長需求，為苗木的成活和迅速生長創(chuàng)造了良好的條件)；移栽時不傷根，不受季節(jié)限制，管理程序簡便，成活率高，生長速度快。

更進一步的技術(shù)方案是所述控根容器內(nèi)側(cè)與外側(cè)分別覆蓋有塑料薄膜或無紡布。雙層防護，進一步阻斷重金屬的遷移下滲。

更進一步的技術(shù)方案是所述控根容器以梅花形間種、寬窄行交替的形式布置，定植苗木間距為1～5m，寬行行距為2.4～4.8m，窄行行距為1.2～3.6m。這樣的種植模式有利于苗木充分進行光合作用，還可以再次利用行間距中空余的土地，增加土地利用價值。

更進一步的技術(shù)方案是所述苗木為球花石楠、云南香樟、滇潤楠、紫葉李、肋果茶、垂絲海棠、大葉女貞、光蠟樹、擬單性木蘭中的至少一種。

更進一步的技術(shù)方案是所述定植苗木行間布局有灌溉管道，在中盆以上的每個控根容器周圍布局上水肥滴灌設施，在中盆以下的控根容器或育苗、煉苗區(qū)布局上噴灌設施。中盆指的是直徑60cm，高60cm對應的控根容器。采用噴滴灌這種最有效的節(jié)水灌溉方式，水的利用率可達95％。在中盆(直徑達60cm、高達60cm)以上的每個控根容器周圍布局上水肥滴灌設施，在中盆(直徑達60cm、高達60cm)以下的控根容器或育苗、煉苗區(qū)布局上噴灌設施。優(yōu)勢：不破壞土壤結(jié)構(gòu)，減少沖刷，避免板結(jié)；易控制水量，不致產(chǎn)生地面徑流和土壤深層滲漏；灌水延續(xù)時間較長，灌水周期短，可做到小水勤灌，且明顯減少人工投入；作物根區(qū)能夠保持著最佳供水狀態(tài)和供肥狀態(tài)，故能提升植物長勢。經(jīng)測算，每株苗木單次澆水1.5L即可滿足兩天用水量。每月需水量約22.5L。除去雨天及雨季的影響，按照每年澆水6個月測算，單株苗木年需水量約為用水量135L。

更進一步的技術(shù)方案是所述定植苗木寬窄行的間距中進行元素補充，可開挖制作小型的地下藏水窖；也可以種植小規(guī)格的控根容器苗木；還可以用其來播種育苗或者煉苗，充分利用土地面積。礦山用水是緊缺的，除了定植水、雨水和水車澆灌用水，夏季缺水時期礦山上的用水呈供不應求的狀態(tài)，可在行間距開挖建造地下藏水窖，水窖規(guī)格：長20-100cm，寬20-100cm，深1.5-3m。藏水窖能夠在嚴重缺水的情況下用抽水泵將水抽水進行苗木澆灌用水。當苗木根據(jù)寬窄行種植好，噴滴灌布局好后，根據(jù)礦山生態(tài)修復的進度計劃，可以在每年的2-3月、6-7月、9-10月進行播種或者扦插小苗，也可以將棚內(nèi)培育達30-60cm高的小苗放至寬窄行的間距中進行煉苗，讓小苗進行光合作用，長成更壯的苗。

工作機理：以控根容器、高值化污泥基質(zhì)為基本原料，塑料薄膜、無紡布和普通種植土為種植材料，輔以黑頁巖為配料，充分利用黑頁巖和污泥進行廢棄資源的高值化再利用，能改善礦山土壤的結(jié)構(gòu)并提高礦山土壤的營養(yǎng)成分，將尾礦中的黑頁巖充分利用到礦山生態(tài)修復中。

利用廢棄資源和控根容器種植苗木，便于植被附著、生根，有利于苗木種植的成活率和移栽成活率。尾礦能提供營養(yǎng)元素，還能提高保水性能。將廢棄資源和控根容器應用在礦山生態(tài)恢復、礦山生態(tài)修復、礦山園林綠化、景觀提升打造、植樹造林等的模式中，能形成“一夜成林”和“移動的森林”的景象。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：提供一種礦山生態(tài)修復效果快速且明顯、成本低廉、操作簡單的，以高值化污泥基質(zhì)和尾礦中的黑頁巖為主要原料，占總原料的50％以上，可快速消耗污泥和尾礦原料，成本低廉，對環(huán)境保護和資源的有效利用有重要意義。在礦山上應用控根容器加污泥基質(zhì)的種植模式，不僅利于苗木的生長，還方便移栽，且苗木成活率高。控根容器栽培方法、污泥產(chǎn)品的施入能有效縮短植物緩苗期，快速適應周邊環(huán)境。本發(fā)明利用廢棄資源和控根容器種植苗木在修復礦山生態(tài)的方法應用在修復礦山生態(tài)上，固化時間短，原料方便易得，生產(chǎn)周期短，方法簡單，無需專門教學，可進行大批量的生產(chǎn)和推廣。通過控根容器種植的苗木能形成“一夜成林”和“移動的森林”的景象。通過在礦山修復上種植苗木快速消耗高值化污泥和尾礦渣，成本低廉，變廢為寶，將生態(tài)恢復和生態(tài)治理在空間上進行耦合，并形成產(chǎn)業(yè)和循環(huán)模式，實現(xiàn)污泥和磷礦山廢棄地綜合治理及資源和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，構(gòu)建滇池流域污染控制、生態(tài)保護和綠色發(fā)展新模式，對未來生態(tài)修復具有重要的參考和指導意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法步驟流程圖。

圖2為本發(fā)明的苗木種植示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

將20份普通種植土(采用礦山復墾土)與80高值化污泥基質(zhì)混合均勻，黑頁巖搗碎至2-3cm，定制直徑25cm、高25cm的控制容器若干，控根容器采用塑料板繞制成頂部和底部開口的圓柱形。

在種植區(qū)鋪設厚度為6um的塑料薄膜或1-2層無紡布作為隔層，將控制容器均勻布置在隔層上。同時在控根容器內(nèi)外也鋪設厚度為6um的塑料薄膜或1-2層無紡布。

向控根容器內(nèi)加入種植基質(zhì)土壤至其容積的20％，將苗木放入控根容器中間位置，再加入種植基質(zhì)土壤至其容積的85％處，在種植基質(zhì)土壤上部再覆蓋黑頁巖，填充滿整個控根容器。

定植苗木以梅花形間種、寬窄行交替的形式布置，間距為1m，寬行行距為2.4m，窄行行距為1.2m，定植苗木行間布局有灌溉管道，在中盆以上的每個控根容器周圍布局上水肥滴灌設施，在中盆以下的控根容器或育苗、煉苗區(qū)布局上噴灌設施。

根據(jù)苗木的行距和間距選取胸徑為1-2cm的苗木進行種植，選取云南樟、肋果茶進行種植，其中云南樟的漲勢較肋果茶的長勢更好，而且在礦山生態(tài)修復中的移栽成活率更高，修復效果更好。

實施例2

將30份普通種植土(采用礦山復墾土)與70高值化污泥基質(zhì)混合均勻，黑頁巖搗碎至2-3cm，定制直徑50cm、高50cm的控制容器若干，控根容器采用塑料板繞制成頂部和底部開口的圓柱形。

在種植區(qū)鋪設厚度為6um的塑料薄膜或1-2層無紡布作為隔層，將控制容器均勻布置在隔層上。同時在控根容器內(nèi)外也鋪設厚度為6um的塑料薄膜或1-2層無紡布。

向控根容器內(nèi)加入種植基質(zhì)土壤至其容積的25％，將苗木放入控根容器中間位置，再加入種植基質(zhì)土壤至其容積的90％處，在種植基質(zhì)土壤上部再覆蓋黑頁巖，填充滿整個控根容器。

定植苗木以梅花形間種、寬窄行交替的形式布置，間距為3m，寬行行距為3.6m，窄行行距為1.2m，定植苗木行間布局有灌溉管道，在中盆以上的每個控根容器周圍布局上水肥滴灌設施，在中盆以下的控根容器或育苗、煉苗區(qū)布局上噴灌設施。

根據(jù)種植間距和行距選取胸徑為2-3cm的肋果茶、滇潤楠進行種植，其中肋果茶的長勢較好。

實施例3

將40份普通種植土與60高值化污泥基質(zhì)混合均勻，黑頁巖搗碎至2-3cm，定制直徑80cm、高80cm的控制容器若干，控根容器采用塑料板繞制成頂部和底部開口的圓柱形。

在種植區(qū)鋪設厚度為6um的塑料薄膜或1-2層無紡布作為隔層，將控制容器均勻布置在隔層上。同時在控根容器內(nèi)外也鋪設厚度為6um的塑料薄膜或1-2層無紡布。

向控根容器內(nèi)加入種植基質(zhì)土壤至其容積的30％，將苗木放入控根容器中間位置，再加入種植基質(zhì)土壤至其容積的95％處，在種植基質(zhì)土壤上部再覆蓋黑頁巖，填充滿整個控根容器。

定植苗木以梅花形間種、寬窄行交替的形式布置，間距為5m，寬行行距為3.6m，窄行行距為2.4m，定植苗木行間布局有灌溉管道，在中盆以上的每個控根容器周圍布局上水肥滴灌設施，在中盆以下的控根容器或育苗、煉苗區(qū)布局上噴灌設施。

根據(jù)種植間距和行距選定4-10cm的苗木：球花石楠、垂絲海棠、紫葉李、大葉女貞、擬單性木蘭進行種植，所種植的苗木成活率都很高；其中球花石楠、紫葉李的長勢最好，胸徑生長量最多；球花石楠、垂絲海棠和紫葉李的景觀效果最好，非常適合用于礦山生態(tài)修復。

實施例4

將40份普通種植土與50高值化污泥基質(zhì)混合均勻，黑頁巖搗碎至2-3cm，定制直徑80cm、高80cm的控制容器若干，控根容器采用塑料板繞制成頂部和底部開口的圓柱形。

在種植區(qū)鋪設厚度為6um的塑料薄膜或1-2層無紡布作為隔層，將控制容器均勻布置在隔層上。同時在控根容器內(nèi)外也鋪設厚度為6um的塑料薄膜或1-2層無紡布。

向控根容器內(nèi)加入種植基質(zhì)土壤至其容積的22％，將苗木放入控根容器中間位置，再加入種植基質(zhì)土壤至其容積的90％處，在種植基質(zhì)土壤上部再覆蓋黑頁巖，填充滿整個控根容器。

定植苗木以梅花形間種、寬窄行交替的形式布置，間距為2m，寬行行距為4.8m，窄行行距為3.6m，，定植苗木行間布局有灌溉管道，在中盆以上的每個控根容器周圍布局上水肥滴灌設施，在中盆以下的控根容器或育苗、煉苗區(qū)布局上噴灌設施。

根據(jù)苗木種植的間距和行距選定胸徑為1-3cm的苗木，種植云南樟、滇潤楠、肋果茶，其中苗木的成活率均比較高，但是滇潤楠容易受凍，長勢不太明顯。

實施例5

一種利用高值化污泥基質(zhì)修復礦山生態(tài)的方法，包括以下步驟：

如圖1所示，以實際生產(chǎn)實例作為說明，整個利用控根容器種植苗木應用在修復礦山生態(tài)的技術(shù)，所需材料有黑頁巖、控根容器、塑料薄膜、普通種植土、高值化污泥基質(zhì)土。

1)選址

在廢棄礦山上選定需要恢復的地塊，平整場地。

2)以寬窄行和梅花狀的模式進行種植，間距1m/3m/5m，寬行行距為2.4m/3.6m/4.8m，窄行行距為1.2m/2.4m/3.6m，在種植區(qū)域畫好線。

3)模具制作

取一個直徑和高相同的控根容器，直徑為：20-120cm、高為：20-120cm，控根容器連接處兩端相對，并用3-5個拉繩固定起來。

4)在控根容器底部加入隔層，法一：鋪2層6絲塑料薄膜在固定的種植區(qū)域上；法二：鋪1層無紡布在固定的種植區(qū)域內(nèi)。同時在控根容器內(nèi)外也鋪設厚度為6um的塑料薄膜或1-2層無紡布。

5)將控根容器放置在隔層的合適區(qū)域，待種植植物。

6)根據(jù)種植比例加入20％的穩(wěn)定化的高值化污泥基質(zhì)作為基質(zhì)土，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的種植底肥。

7)種植苗木，將苗木放入到控根容器的中間位置，并根據(jù)種植土的特定配方比例添加普通種植土35份、高值化污泥基質(zhì)土65份，填充到控根容器中，并填充至控根容器的90％處。

8)在已定植苗木的控根容器上部添加黑頁巖，能起到保持水分、營養(yǎng)物質(zhì)及固化基質(zhì)和土壤的作用。

9)在行間布局上灌溉管道，在中盆以上的每個控根容器周圍布局上水肥噴滴灌設施，在中盆以下的控根容器或育苗、煉苗區(qū)布局上噴滴灌設施。

10)在寬窄行的間距中進行元素補充，可開挖制作小型的蓄水窖；也可以插空種植小規(guī)格的控根容器苗木；還可以用其來播種育苗或煉苗，充分利用土地面積。

盡管這里參照本發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應該理解，本領域技術(shù)人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對組成部件或布局進行多種變形和改進。除了對組成部件或布局進行的變形和改進外，對于本領域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。

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