刺槐论文

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 in

Different Tailings Dams

WEI 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 Locust’s 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 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 tailings 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也带来了一系列的环境问题[3]。如土地

1

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,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。

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。

[9]

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。此矿

2

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117º46ˊ-117 º ˊ，北纬40 º34ˊ-40 º 41ˊ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、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，面积1.29km，排弃物为尾矿，尾矿库种植植

2

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（10m×10m），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

样品 sample

峪耳崖尾矿库覆土刺槐表层土 峪耳崖尾矿库覆土刺槐中层土 3

编号 serial number

YEY 0021 YEY0022

编号 serial number

YEY0023 YEY003 TB0021 TB0022 TB0023 TB003 SWF0031 SWF0032 SWF0033 SWF004 SWF005

样品 sample

峪耳崖尾矿库覆土刺槐底层土 峪耳崖尾矿库金矿尾矿砂 天宝矿业尾矿库未覆土刺槐表层土 天宝矿业尾矿库未覆土刺槐中层土 天宝矿业尾矿库未覆土刺槐底层土

天宝矿业尾矿库尾矿砂 寿王坟铜矿尾矿库覆土刺槐表层土 寿王坟铜矿尾矿库覆土刺槐中层土 寿王坟铜矿尾矿库覆土刺槐底层土

寿王坟铜矿尾矿库山皮土 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 glod , copper and iron tailings dam (average) 项目 item

苗高seedling height cm 苗地径seedling diameter cm 苗根长root length cm 株距plant spacing cm 行距row spacing cm 冠幅crown width cm 株高plant height cm 地径diameter cm 根深root deepth cm 根长root length cm 成活率survival rate 株高年均增长量the annual average of plant height cm 地径年均增长量 the annual average of ground diameter cm

4

1.2

0.72

0.92

金矿覆土刺槐

铜矿覆土刺槐

铁矿未覆土刺槐

Black Locus with soil Black Locus with soil Black Locus without soil

15.0 0.5 15.0 90.0 100.0 56.0 78.4 1.7 40.0 47.0 75% 63.4

25 0.35 30 80 250 126 177 2.5 40 230 99% 50.67

20 0.35 50 110 70 100 140 3.1 38 200 90% 40

3.2根系分布

金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。

图1：铜矿尾矿覆土刺槐

Picture1: 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5：铁矿未覆土刺槐 Picture5: Black Locust without soil in iron tailings dam

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4：金矿覆土刺槐根系分布

Picture4: the root distribution of Black Locust with soil in gold 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 5

简易图如下：

： Picture1: Black Locust with soil gold tailing dam

3.3土壤特性

图9：铁矿覆土刺槐根系分布示意图

Picture3: Black Locust with soil iron tailing dam

图7：金矿覆土刺槐根系分布示意图

图8：铜矿覆土刺槐根系分布示意图

Picture2: Black Locust with soil copper tailing dam

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。

6

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 of

glod , copper and iron tailings dam

样号 碱解氮mg/kg serial number available 速效磷mg/kg 速效钾mg/kg 有机质g/kg 质地

nitrogen available P available K organic pH texture

YEY0021 6.8 2.1 65 7.8 7.36 砂土

YEY0022 YEY0023 YEY003 TB0021 TB0022 TB0023 TB003

SWF0031 SWF0032 SWF0033 SWF004 SWF005

110.9 0 0 0 0 0 0 0 31.4 0 3.4 0

2.8 1.8 1.9 1.9 1.4 0.4 0.5 0.9 3.2 1.2 6.7 2.8

124 25 31 30 36 20 15 24 80 15 100 60

25 4.3 5.7 3.1 3.3 1.2 1.8 5.4 20.7 4.4 28.3 5.5

7.36 7.15 7.49 7.57 7.51 7.05 7.05 8.04 7.6 8.58 7.84 7.63

壤土 砂土 砂土 砂土 砂土 砂土 砂土 砂土 壤土 砂土 砂土 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。

250200150100500金矿覆土刺槐铜矿覆土刺槐铁矿未覆土刺槐cmcmcmcmcmcm高径深长量量株地根根长长增增均均年年高径株地

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

7

根长年均增长量cm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。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。

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): 16~20 [2] 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）: 22-27

[3] 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）:34-37 [4] 束文圣,张志权,蓝崇钰, 中国矿业废弃地的复垦对策研究(Ⅰ) .生态科学 2000,19(2) :23-28

[5] GAO L. Environmental Management and pollution control in mine-A case study on nonferrous metal industry

ofChina[A]. Symposium of Restoration andManagement ofMined Lands: Principles and Practice[C]. Guangzhou,1996.

[6] 蓝崇钰,束文圣,孙庆业.采矿地的复垦[A].见:陈昌笃.持续发展与生态学[M].北京:中国科技出版社, 1993.

[7] YOUNG K. Destruction of ecological habitats by mining activities[J]. Agricultural Ecology, 1988, 16:

37~40.

[8] 赵英姿.浅谈尾矿库防渗措施与生态重建[J].矿业工程,2007,5(3):56-57.

[9] 白中科，赵景逵，段永红等. 2000.工矿区土地复垦与生态重建［Ｍ］. 北京:农业出版社1～275 [10] 张申,李振洲,张树乐,等.沙棘生态功能的分析[J].吉林林业技,2000,29(5):48-52. [11] 齐虹凌,于泽源,李兴国.沙棘研究概述[J].沙棘,2005,18(2):37-40

[12] 李代琼，梁一民，侯喜禄等.2004.沙棘改善环境的生态功能及效益试验研究［J］. 国际沙棘研究与开发，（02）：

6～11

[13] 王宏艳 2004. 沙地造林的先锋树种—沙棘［J］. 内蒙古林业科技，（04）:53～ [14] 杨茂生，高国雄.2004.沙棘造林技术32问［J］.沙棘,17(03)：42～46

8