本發(fā)明屬于生態(tài)治理，具體涉及一種利用植物-微生物聯(lián)合修復(fù)煤礦廢棄地的方法。

背景技術(shù)：

1、煤礦廢棄地是因煤炭開采活動(dòng)而遭到嚴(yán)重破壞、無法直接再利用的土地。煤礦廢棄地的危害涉及生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多個(gè)方面。生態(tài)環(huán)境危害方面：煤礦開采過程中，大量植被被砍伐或壓占，導(dǎo)致地表裸露，土壤侵蝕加??；同時(shí)，采礦活動(dòng)會(huì)改變土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤養(yǎng)分流失和酸堿度失衡；煤矸石等廢棄物中的有害物質(zhì)可能滲入土壤，造成重金屬污染等；礦井排水和廢石浸出水含有大量有害物質(zhì)，直接排入水體將嚴(yán)重污染水源，影響水生生物和周邊居民的用水安全；生態(tài)環(huán)境破壞還會(huì)導(dǎo)致動(dòng)植物棲息地喪失，生物多樣性受到嚴(yán)重威脅。地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)方面：地下煤層采空后，上覆巖層失去支撐，易發(fā)生地面塌陷和裂縫；煤礦廢棄地往往地勢(shì)陡峭，加上植被破壞和土壤侵蝕，易發(fā)生滑坡和泥石流等自然災(zāi)害。社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響：煤礦廢棄地?zé)o法直接用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)或城市建設(shè)，造成土地資源浪費(fèi)；煤礦廢棄地的治理和修復(fù)需要投入大量資金，給當(dāng)?shù)卣推髽I(yè)帶來經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；煤礦廢棄地不僅影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活，還可能對(duì)周邊地區(qū)的旅游、交通等產(chǎn)業(yè)造成負(fù)面影響。

2、目前較為常見的煤礦廢棄地治理措施是：先削坡整治，坡面分層碾壓、黃土覆蓋后，根據(jù)氣候環(huán)境，栽植適宜的植物。傳統(tǒng)上一般選擇杉木、楓香、木荷及山烏桕等多年生的植物。但采用傳統(tǒng)方法治理有以下不足：首先，這些植物生長速度較慢，且栽培株行距較大，無法快速提高植被蓋度，其根系粗壯稀疏，根尖根毛數(shù)量少，網(wǎng)絡(luò)土壤和持水的能力差；其次，種植樹木須客土30cm~50cm后才能進(jìn)行，大量客土?xí)黾又卫沓杀荆糠值貐^(qū)的治理資金較少，嚴(yán)重影響煤礦廢棄地治理進(jìn)度；最后，種植傳統(tǒng)植物，短期內(nèi)很難產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益，無法實(shí)現(xiàn)生態(tài)產(chǎn)業(yè)化。因此，以上措施不能充分滿足高效、快速、低成本、可持續(xù)的生態(tài)治理要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種利用植物-微生物聯(lián)合修復(fù)煤礦廢棄地的方法，其主要利用生物特性差異顯著并可互補(bǔ)的五種菌草，形成了一套系統(tǒng)的、見效快的煤礦廢棄地治理方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種植物-微生物聯(lián)合修復(fù)煤礦廢棄地的方法，包括工程整地及菌草種植兩大部分，其具體操作如下：

4、1.工程整地

5、1.1土壤重構(gòu)工程

6、（1）坡面防護(hù)：

7、1）削坡減載：對(duì)各剖面坡頂以及坡面分布的危巖體進(jìn)行清理，即按原有邊坡比例，對(duì)坡面危巖自上而下進(jìn)行開挖、分級(jí)卸載，清除危巖至坡腳平臺(tái)整平；

8、2）坡面夯實(shí)：對(duì)不穩(wěn)定邊坡進(jìn)行夯實(shí)，使其干密度≤1.67g/cm3；

9、（2）場(chǎng)地平整：

10、依據(jù)地形地勢(shì)等條件，合理確定不同坡度下的臺(tái)面結(jié)構(gòu)，確保邊坡堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固；臺(tái)面設(shè)計(jì)原則：保證邊坡安全穩(wěn)定、臺(tái)面排水方便（內(nèi)傾3%），坡內(nèi)布設(shè)竹節(jié)溝，有利于排水；適應(yīng)機(jī)械化耕作和施工要求；

11、（3）客土：根據(jù)不同治理目標(biāo)，采用不同的客土量，即若治理目標(biāo)是將生態(tài)治理與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用結(jié)合起來，20≤客土厚度≤30cm；若治理目標(biāo)僅為生態(tài)治理，可僅用少量客土或無客土；

12、1.2配套工程

13、（1）水源工程：為方便后期灌溉、澆水，根據(jù)澆灌面積布設(shè)蓄水池；

14、（2）排水工程：

15、1）急流槽：在各級(jí)坡面開設(shè)急流槽，將平臺(tái)的水流通過急流槽引入坡腳的排水溝；所開設(shè)急流槽的寬度為1.0m，并呈臺(tái)階狀，以兼做養(yǎng)護(hù)踏步；

16、2）截水溝：在治理區(qū)后緣設(shè)置一道截水溝，攔截地表水進(jìn)入治理區(qū)；截水溝采用c25噴射混凝土進(jìn)行建造，其斷面為梯形，頂寬114cm、底寬50cm、高80cm；

17、3）平臺(tái)排水溝：為防止坡面匯集的降雨水流沖刷平臺(tái)覆土，在各級(jí)平臺(tái)內(nèi)側(cè)開設(shè)一道排水溝（含地面排水溝）；排水溝采用m10漿砌片石進(jìn)行建造，其斷面為矩形，寬40cm、高40cm；

18、2.菌草種植

19、根據(jù)不同治理目標(biāo)（將生態(tài)治理與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用結(jié)合的生態(tài)治理與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用區(qū)、僅進(jìn)行生態(tài)治理的生態(tài)治理區(qū)）采用不同菌草種植方法；

20、2.1生態(tài)治理與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用區(qū)

21、（1）平臺(tái)及坡度≤25°的邊坡：選擇巨菌草、紫象草兩個(gè)菌草品種，在雨季時(shí)采用育苗移栽的方式進(jìn)行種植；其具體是將生長2~3個(gè)月、分蘗4~6個(gè)的巨菌草種苗及紫象草種苗按照魚鱗狀等高線進(jìn)行穴栽，行株距為100cm×50cm，穴深30cm，穴徑20cm；穴栽前先放入20g菌草固氮菌肥，再將剪掉頂端葉片的種苗脫去營養(yǎng)缽后垂直放入穴內(nèi)，覆土壓實(shí)，并澆足定根水；巨菌草與紫象草呈條帶種植，即巨菌草~紫象草~巨菌草……，單個(gè)條帶菌草品種種植行數(shù)不限；

22、（2）25°＜坡度＜45°的邊坡：選擇紫象草、蘆竹兩個(gè)菌草品種，在雨季時(shí)采用育苗移栽的方式進(jìn)行種植；其具體是將生長2~3個(gè)月、分蘗4~6個(gè)的紫象草種苗及生長3~5個(gè)月、分蘗3~5個(gè)的蘆竹種苗按照魚鱗狀等高線進(jìn)行穴栽，行株距為150cm×50cm，穴深30cm，穴徑20cm；穴栽前先放入20g菌草固氮菌肥，再將剪掉頂端葉片的種苗脫去營養(yǎng)缽后垂直放入穴內(nèi)，覆土壓實(shí)，并澆足定根水；巨菌草、紫象草、蘆竹行套種植，即一行巨菌草~一行紫象草~一行蘆竹~一行巨菌草……；

23、（3）坡度≥45°的邊坡：選擇蘆葦、狗牙根兩個(gè)菌草品種，在雨季時(shí)采用種子噴播的方式進(jìn)行種植；其具體是將蘆葦、狗牙根與木纖維、18-18-18復(fù)合肥、菌草固氮菌肥、保水劑、粘合劑按質(zhì)量比10:10:200:50:50:5:1混合均勻后，使用噴播機(jī)均勻噴射到邊坡上，噴射時(shí)應(yīng)自上而下對(duì)坡面進(jìn)行，確保草籽能夠均勻覆蓋在坡面上；噴播完成后在坡面上覆蓋一層無紡布，以保持土壤濕度，促進(jìn)草籽生長（無紡布需固定好，避免被風(fēng)吹走）；噴播后及時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)，保證草籽的水分供應(yīng)，使草籽成苗；當(dāng)幼苗植株長到5~6cm或2~3片葉時(shí)揭去無紡布，繼續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)直至植被完全覆蓋地面；

24、2.2生態(tài)治理區(qū)

25、（1）坡度＜45°的區(qū)域：選擇巨菌草、紫象草、蘆竹三個(gè)菌草品種，在雨季時(shí)采用育苗移栽的方式進(jìn)行種植；其具體是將生長2~3個(gè)月、分蘗4~6個(gè)的巨菌草、紫象草種苗及生長3~5個(gè)月、分蘗3~5個(gè)的蘆竹種苗按照魚鱗狀等高線進(jìn)行穴栽，行株距為150cm×100cm，穴深30cm，穴徑20cm；穴栽前向種植穴內(nèi)填充15cm黃土，并投施20g菌草固氮菌肥，再覆蓋5cm黃土，然后將剪掉頂端葉片的種苗脫去營養(yǎng)缽后垂直放入穴內(nèi)，再覆蓋10cm黃土并壓實(shí)，最后再蓋一層煤礦渣；種植時(shí)，每個(gè)種植穴放入一叢蘆竹的同時(shí)搭配一叢巨菌草或一叢紫象草，兩種搭配模式采用行套種植；種植完成后澆足定根水；

26、（2）坡度≥45°的邊坡：其菌草種植方法同2.1中操作（3）。

27、其中，所述粘合劑為flobond?a30。

28、本發(fā)明中選擇巨菌草、紫象草、蘆竹、蘆葦、狗牙根這五種菌草品種進(jìn)行種植，其中生長速度快、分蘗能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、植株高大、莖稈粗壯的巨菌草、紫象草可用于生態(tài)脆弱區(qū)迅速建植、保持水土、改良土壤及美化景觀，且巨菌草粗蛋白含量高，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，可以作為食用菌培養(yǎng)基、飼草或加工成草漿、纖維板等，紫象草顏色鮮艷，具有觀賞價(jià)值，可用于美化環(huán)境，也可用作牲畜飼草等，故后續(xù)收割后還可綜合利用產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益；抗寒、抗旱、抗埋壓能力強(qiáng)，根系發(fā)達(dá)、植株高大，在極端最低氣溫-23℃可越冬的蘆竹可用于土層薄、保水性差及氣溫較低的區(qū)域；顆粒飽滿、不含雜質(zhì)的蘆葦、狗牙根等多年生鄉(xiāng)土植物種子可直接噴播種植，且蘆葦根系發(fā)達(dá)、耐寒耐旱，但前期發(fā)芽和生長緩慢；而狗牙根前期生長較快，但植株矮小、根系較淺、不耐寒，兩者相互搭配可用于陡峭邊坡的植被恢復(fù)。五種菌草搭配對(duì)煤礦廢棄地進(jìn)行修復(fù)可以提高草地的適應(yīng)性和抗逆性、增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、優(yōu)化草地的結(jié)構(gòu)和功能等。

29、同時(shí)，五種菌草搭配能夠增強(qiáng)草地對(duì)不同環(huán)境條件的適應(yīng)能力。坡度＜45°的邊坡用暖季型巨菌草、紫象草和冷季型蘆竹進(jìn)行組合，坡度≥45°的邊坡用暖季型狗牙根和冷季型蘆葦草種進(jìn)行組合，能延長礦山廢棄地的綠期，使其在不同季節(jié)都能保持較好的生長狀態(tài)。

30、此外，五種菌草的根系分布、生長速度等存在差異，它們?cè)谕簧鷳B(tài)系統(tǒng)中共同生長，能夠形成更加穩(wěn)定、合理的草地結(jié)構(gòu)，且巨菌草、紫象草都是須根系，根纖細(xì)而密集，主要分布在地下30~50cm以內(nèi)；蘆竹根狀莖膨大多節(jié)，堅(jiān)韌，且纖維狀須根深達(dá)土壤中80~150cm；蘆葦?shù)母捣浅０l(fā)達(dá)，能夠延伸到土壤中100cm~200cm；狗牙根的根系密集、較淺，可深入土壤10~30cm，因此，坡度＜45°的邊坡用須根系密集、生長快速的巨菌草、紫象草和根系粗壯而深入土壤、生長較慢的蘆竹進(jìn)行組合，坡度≥45°的邊坡用根系深入土壤的蘆葦和根系較淺的狗牙根進(jìn)行組合，可以有效防止水土流失。

31、平臺(tái)或坡度＜25°的邊坡采用巨菌草搭配紫象草種植，不僅可以有效防止水土流失，還可以產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和觀賞價(jià)值，使草地的功能更加完善。

32、因此，五種菌草具有不同的生長習(xí)性和生態(tài)位，它們?cè)谕簧鷳B(tài)系統(tǒng)中共同生長，能夠形成更加復(fù)雜的群落結(jié)構(gòu)，從而提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抵抗力，同時(shí)增加草地生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。

33、本發(fā)明的顯著優(yōu)勢(shì)在于：

34、與種植傳統(tǒng)樹苗或種植單一品種菌草相比，本發(fā)明利用多品種菌草搭配修復(fù)煤礦廢棄地，該復(fù)合種植模式能有效增強(qiáng)土壤的保水保肥能力，減少水土流失和污染物的淋溶；同時(shí)，復(fù)合種植的菌草根系還能改善土壤結(jié)構(gòu)，有效吸收淋溶水中的污染物，降低淋溶水對(duì)自然環(huán)境的危害作用。

35、經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，與種植單一品種的巨菌草、紫象草、蘆竹和小黑松相比，菌草復(fù)合種植區(qū)的水流失量分別減少75.6%、75.3%、86.3%、95.7%，差異顯著（ p＜0.05），淋溶水總硬度、鈉含量最低，且差異顯著（p＜0.05）；且菌草種植區(qū)土流失量為零，與種植小黑松相比持土效果差異顯著（ p＜0.05）；菌草復(fù)合種植區(qū)淋溶水中錳含量與種植小黑松相比差異顯著（p＜0.05）。綜合可知，保水效果：菌草復(fù)合種植＞紫象草＞巨菌草＞蘆竹＞小黑松；持土效果：菌草復(fù)合種植=巨菌草=紫象草=蘆竹＞小黑松；淋溶水水質(zhì)：菌草復(fù)合種植＞紫象草＞巨菌草＞蘆竹＞小黑松，由此證明本發(fā)明菌草復(fù)合種植的模式有助于煤礦廢棄地的修復(fù)。