1、 1不同尾矿库刺槐生长状况研究学生：吕海娟 林学 0602 班 指导教师：王桂霞 教授摘要：通过对承德金矿，铜矿，铁矿三种尾矿库栽植的刺槐生长状况进行研究发现：刺槐对土壤的要求不严格，不覆土成活率可达到 90%，覆土可以达到 99%以上。三种尾矿砂都严重缺氮，刺槐本身具有固氮作用，能增加尾矿砂中氮的含量。种植在覆土金矿，铜矿，铁矿尾矿上砂的刺槐，苗高、根长、苗地径和根年生长量等铜矿最高，铁矿次之，金矿最后。因此，刺槐是尾矿库绿化的优良先锋树种。关键词：尾矿库;刺槐;生长状况中图分类号： 文献标识号： 文章编号Study on the Growth Status of Black Locust
2、in Different Tailings DamsWEI Feng-hua et al (China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083,)Abstract：Through studying on the growth status of Black Locust in glod, copper and iron tailings dam in Chengde. We found that the Black Locust does not require high on soil. The Black
3、Locusts survival rate up to 90% without soil and over 99% with soil. Three kinds of tailings sand in condition of nitrogen deficiency seriously, the nitrogen fixation of Black Locust can improve the nitrogen content of tailings sand. The Black Locust planted on the three kinds of tailings sand with
4、soil, the iron tailings dam has the biggest annual average increment of plant height, ground diameter and root length. The copper tailings dam took the second place, and the silver tailings dam is the minimum. In hence, the Black Locust can be used as the excellent pioneer species in greening tailin
5、gs dam.Keywords：tailings dam, Black Locust (Robinia pseudoacacia), growth status人类从事采矿已有数千年的历史，开采矿藏给人类带来了巨大的财富，我国具有丰富的矿藏资源，人类矿产资源的开采在取得经济效益的同时,也破坏了矿区的生态环境 1。随着我国矿产资源开发规模的扩大，自然生态环境不断遭到严重破坏，一批批珍贵的植被消逝了，水源被污染，空气不再清新 2。采矿活动及其废弃物的排放不仅破坏和占用大量的土地资源,日益加剧我国人多地少的矛盾。矿山废弃地不仅破坏和侵占大量土地资源,日益加剧我国人多地少的矛盾,矿山废弃物的排放和堆存
6、也带来了一系列的环境问题 3。2如土地退化、生态系统和景观受到破坏,对土地的侵占和环境污染。采矿业中各类型占地的分布情况是,采矿活动本身占 59 进而制约了当地的社会经济发展并危害到人体的健康等 4。排土场占 20%,尾矿占 13%,废石堆占 5%,塌陷区占 3%5。矿业废弃地是指因采矿活动所破坏和和占用的,非经治理而无法使用的土地 6。中国现有的国营矿山企业 8 000 多个,个体矿山达到 23 万多个 7。矿山废弃地主要包括采空区、排土场、废石堆、尾矿等 4。而矿区的最大污染源是尾矿库(简称尾矿),它是指金属矿区的选矿尾砂堆积而成的砂山,是金属开采的必然产物。尾矿的堆积导致大量的土地被占用
7、,也造成了空气、水、土壤质量下降以及水土流失、环境污染等一系列的生态问题 8。针对以上问题应当采取超前、主动、协调、高效的土地复垦与生态重建工程，保证工矿区社会经济的可持续发展 9。所有的自然生态系统的恢复和重建,总是以植被的恢复为前提的 9。 为了最大程度的减少对矿区生态环境的破坏,我们选择抗逆性很强的刺槐为先锋树种，研究表明,在立地条件差，环境污染严重的地方易可营造纯林 10。刺槐属浅根系树种，萌芽力和根孽性都很强，主根不明显，水平根发达，多位于 0 50 厘米的土层，且相互交织成网，有极强的固 3 沟护坡，防风固沙等水土保持作用 12。刺槐作为一种典型的中生树种,既喜湿润肥沃的土壤又耐干
8、旱瘠薄,有较强的适应性和抗逆性 14。在几种不同矿种的尾矿库种植试验，研究刺槐在该尾矿的生长状况和生长适宜性,以及土壤成分变化，为今后矿区治理工作提供理论依据。1研究地点概况1.1 峪耳崖金矿（中国黄金股份有限公司）峪耳崖金矿位于宽城县东南部峪耳崖镇，矿区海拔 716-712m，峪耳崖镇的形成与金矿开采有关，形成峪耳崖矿山镇，是宽城县的一个经济中心，距县城 30km，北距承德市127km；南距唐山市 152km；承德-秦皇岛出海公路经由该矿，与京津唐及承秦五市均有公路相通，交通十分便利。尾矿库种植植物：刺槐，覆山皮土，多层式中层覆土，上层为矿砂 10cm，中层覆土厚 30cm，以下全为矿砂。种
9、植时间：2009 年 4 月。成活率：刺槐 75%。尾矿库自然恢复植物：碱蓬、沙打旺、狗尾草1.2 寿王坟铜矿（承德铜兴矿业有限责任公司）寿王坟铜矿位于河北省承德市兴隆县城东北 30km，属燕山山脉北麓的支脉部分。此3矿区开发历史较早，在此矿区范围内古代矿山开采、冶炼遗存也较为丰富。广义的寿王坟矿区系指以花岗岩侵入体为中心而构成的区域，大致为东经 11746-117 54，北纬 40 34-40 41之间。面积 112km2。狭义的寿王坟矿区则是指其中侵入体南部接触带从北湾子至小北沟地段所包括的范围，全长 3.5km，面积 3.5km2，即所谓寿王坟矿区的本区。它包括由西而东的北湾子、火神庙、
10、半截沟、龙潭沟、古洞沟以及小北沟等七个地段。铜尾矿是矿石经机械磨碎和精选的粒径在 35um 的细粉砂粒，缺乏粘粒物质，尾矿矿物颗粒多呈分散状态，难以形成一定的结构。由于质地砂性，持水保肥能力差，导致尾矿热性差，温度变幅大，风蚀和水蚀现象严重。尾矿的不良理化特性和不稳定性导致植物的种子难以萌发，幼苗不易定居。尾矿库种植植物：刺槐。覆壤土，点坑式中层覆土，上层为矿砂 20cm，中层覆土厚30cm，以下全为矿砂，每坑直径 50 cm。种植时间：，刺槐 2009 年 4 月，成活率：刺槐99%。尾矿库自然恢复植物：碱蓬。1.3 天宝铁矿（承德天宝矿业有限责任公司）天宝铁矿位于承德南部，海拔：790m，
11、面积 1.29km2，排弃物为尾矿，尾矿库种植植物为刺槐。未覆土，种植时间：刺槐 2009 年 4 月，成活率：刺槐 90%。尾矿库自然恢复植物：碱蓬。2研究方法2.1 调查及测定方法2009 年 10 月，分别在每块样地选取 3 个小区（10m10m） ，测量植物高度和地径，求平均数。每个小区挖取一株植物测量根深、根长，求平均数；同时，每株按上（距地表 20cm） 、中（距地表 40cm）下（距地表 60cm）三层取尾矿土样待测。根据种植年限求年均增长量。土壤养分的测定方法有：土壤有机质采用铬酸氧化还原滴定稀释热法；碱解氮用碱解扩散法；速效磷用碳酸氢钠浸提钼锑抗比色法；速效钾用 1mol/L
12、 醋酸铵浸提火焰光度计法测定；土壤 PH 值用氯化钙浸提酸度计测定。2.2 样品编号 表 1 样品编号Tab.1 the Serial Number of Sample Index编号 serial number 样品 sample4YEY 0021 峪耳崖尾矿库覆土刺槐表层土YEY0022 峪耳崖尾矿库覆土刺槐中层土编号 serial number 样品 sampleYEY0023 峪耳崖尾矿库覆土刺槐底层土YEY003 峪耳崖尾矿库金矿尾矿砂TB0021 天宝矿业尾矿库未覆土刺槐表层土TB0022 天宝矿业尾矿库未覆土刺槐中层土TB0023 天宝矿业尾矿库未覆土刺槐底层土TB003 天宝矿
13、业尾矿库尾矿砂SWF0031 寿王坟铜矿尾矿库覆土刺槐表层土SWF0032 寿王坟铜矿尾矿库覆土刺槐中层土SWF0033 寿王坟铜矿尾矿库覆土刺槐底层土SWF004 寿王坟铜矿尾矿库山皮土SWF005 寿王坟铜矿尾矿库尾矿砂3结果与分析3.1 刺槐生长情况从表 2 中可以看出, 覆土刺槐在金矿、铜矿尾矿库上的种植效果不难看出，对于株高年均生长量和地径连年生长量都是在金矿上占优，所以从整体上说，覆土刺槐的种植效果在金矿上生长最好，提高最显著。铁矿尾矿刺槐生长状况较好。表 2 ：覆土刺槐在金矿、铜矿、铁矿尾矿库生长量比较（平均值）Table 2 the plant growth status of
14、 glod , copper and iron tailings dam (average)项目item金矿覆土刺槐Black Locus with soil铜矿覆土刺槐Black Locus with soil铁矿未覆土刺槐Black Locus without soil苗高 seedling height cm 15.0 25 20苗地径 seedling diameter cm 0.5 0.35 0.35苗根长 root length cm 15.0 30 50株距 plant spacing cm 90.0 80 110行距 row spacing cm 100.0 250 70冠幅
15、crown width cm 56.0 126 100株高 plant height cm 78.4 177 140地径 diameter cm 1.7 2.5 3.1根深 root deepth cm 40.0 40 38根长 root length cm 47.0 230 200成活率 survival rate 75% 99% 90%株高年均增长量 the annual 63.4 50.67 405average of plant height cm地径年均增长量 the annual average of ground diameter cm1.2 0.72 0.923.2 根系分布金
16、矿覆土刺槐的根系分布主要在 6-20cm 的上层和中层土壤，下层土壤根系分布较少,铜矿覆土刺槐根系分布在 10-30cm 中层土壤,铁矿未覆土刺槐的须根主要分布在地表下 8-30cm 处。6简易图如下：图 2：铜矿尾矿覆土刺槐根系分布Picture2: the root distribution of Black Locust with soil in copper tailings dam图 3：金矿覆土刺槐Picture3:Black Locust with soil in gold tailings dam图 4：金矿覆土刺槐根系分布Picture4: the root distribu
17、tion of Black Locust with soil in gold tailings dam图 1：铜矿尾矿覆土刺槐Picture1: Black Locust with soil in copper tailings dam图 6：铁矿未覆土刺槐根系分布Picture6: the root distribution of Black Locust without soil in iron tailings dam图 5：铁矿未覆土刺槐Picture5: Black Locust without soil in iron tailings dam图 7：金矿覆土刺槐根系分布示意图Pi
18、cture1: Black Locust with soil gold tailing dam图 8：铜矿覆土刺槐根系分布示意图Picture2: Black Locust with soil copper tailing dam图 9：铁矿覆土刺槐根系分布示意图Picture3: Black Locust with soil iron tailing dam7：3.3 土壤特性表 3 可以看出，金矿尾矿覆土刺槐有机质含量中层最高，上层次之、下层最低。说明刺槐根系分布较深。pH 中层最高，下层次之、上层最低。当地山皮土（YEY004）碱解氮、速效钾含量较高，种植刺槐的覆土层碱解氮、速效钾含量与
19、山皮土相近但略有增加。说明种植刺槐的覆土层来源于当地。尾矿沙中碱解氮含量为零，该成分严重缺乏。铜矿尾矿沙（SWF005）碱解氮为零，该成分严重缺乏。当地山皮土（SWF004）碱解氮含量也较低，速效钾含量较高，说明是缺氮、富钾的土壤。铁矿尾矿刺槐都能使尾矿沙中有机质、速效磷、速效钾略有增加。pH 增大。碱解氮含量变化不大。尾矿沙严重缺氮。表 3 三种尾矿库不同部位土壤理化特性Tab. 3 the physical and chemical characteristics of the soil in different places ofglod , copper and iron tailin
20、gs dam样号serial number碱解氮 mg/kgavailable nitrogen速效磷 mg/kgavailable P速效钾 mg/kg available K有机质 g/kgorganic pH质地texture8050100150200250株 高 cm 地 径 cm 根 深 cm 根 长 cm株 高 年均 增 长量 cm地 径 年均 增 长量 cm根 长 年均 增 长量 cm金 矿 覆 土 刺 槐铜 矿 覆 土 刺 槐铁 矿 未 覆 土 刺 槐YEY0021 6.8 2.1 65 7.8 7.36 砂土YEY0022 110.9 2.8 124 25 7.36 壤土YE
21、Y0023 0 1.8 25 4.3 7.15 砂土YEY003 0 1.9 31 5.7 7.49 砂土TB0021 0 1.9 30 3.1 7.57 砂土TB0022 0 1.4 36 3.3 7.51 砂土TB0023 0 0.4 20 1.2 7.05 砂土TB003 0 0.5 15 1.8 7.05 砂土SWF0031 0 0.9 24 5.4 8.04 砂土SWF0032 31.4 3.2 80 20.7 7.6 壤土SWF0033 0 1.2 15 4.4 8.58 砂土SWF004 3.4 6.7 100 28.3 7.84 砂土SWF005 0 2.8 60 5.5 7.
22、63 砂土如图 4 所示：覆土刺槐在金矿、铜矿和铁矿尾矿库中根系分布深度相近，差别不大。地径也是如此。但株高、根长根年均生长量铜矿尾矿库都是最高，其次是铁矿，再之是金矿。由此可见，金矿对覆土刺槐的根系生长影响较大，不利于根系的生长。图 4：三种尾矿区刺槐根系分布柱形图4.结论以上结果表明：铜矿，铁矿和金矿尾矿库中都是缺氮富钾的土壤，通过用栽植刺槐可以使其得到一定的调解，刺槐的固氮作用可以使土壤中的氮量得到一定的提升。刺槐在铜矿，铁矿和金矿尾矿库中种植成活率高，生长良好。在铜矿中的生长最好，成活率为 90%，其次是铁矿尾矿库，成活率为 99%，最后是金矿尾矿库，成活率为 75%,成活后生长良好。
23、说明刺槐是比较经济的种植方式。刺槐是尾矿库绿化的优选树种。9参考文献：1 李子敬,袁玉欣,刘炳响等铁尾矿区沙棘林生物量和生产力的研究J.西北林学院学报 2008, 23(3): 16202 王志宏,李爱国, 矿山废弃地生态恢复基质改良研究.中国矿业 2005.14（3）: 22-273 吴和政,郑 薇,我国矿山生态环境及生态恢复技术的现状J. 中国地质灾害与防治学报 2007,18(S0）:34-374 束文圣,张志权,蓝崇钰, 中国矿业废弃地的复垦对策研究() .生态科学 2000,19(2) :23-285 GAO L. Environmental Management and pollu
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