CN103609293B - 高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态***的重构修复方法 - Google Patents

高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态***的重构修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态***的重构修复方法，首先对欲重构的工程区土壤进行加水、浸泡土壤、确保土壤湿润；然后选择苦草为主要沉水植物，于每年3月中旬前将苦草种子和草木灰按照1：1的比例充分搅拌后，按照每亩1kg种子的标准，均匀撒播在整个工程区内；之后在工程区边缘四周配制挺水植物群落，在整个工程区域内斑块状配置浮水植物群落和其它沉水植物群落。形成水生植物群落来修复沉陷湿地的生态环境，发挥沉陷湿地的湖泊生态功能，可以提高沉陷湿地的土地利用效率。

Description

高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态***的重构修复方法
技术领域
本发明涉及一种生态工程技术，尤其涉及一种高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态***的重构修复方法。
背景技术
两淮矿区是中国华东地区重要的能源基地，也是国家规划的14个大型煤炭基地之一。两淮煤矿主要包括淮北矿区和淮南煤田两大矿区。两淮矿区的淮南、淮北两煤田主要为二叠纪煤系，煤层数量较多，厚度较大，赋存较稳定，集中了全省绝大部分煤炭资源，煤炭保有资源/储量约占全省煤炭保有资源/储量的99.0%。
淮南煤田是我国东部尚存煤炭资源储量最大的煤田，也是沉陷地生态破坏严重的煤炭城市。随着煤炭开采量的不断增加，采煤沉陷范围不断扩大，对地表自然环境和社会环境都产生了严重的影响。截止2011年底潘谢矿区沉陷面积为121km2，常年积水面积达59km2；预计到2015年末沉陷面积为154km2，常年积水面积达86km2；预计到2020年末，沉陷面积为187km2，常年积水面积达113km2。后湖生态园区位于淮南市潘集区，属于淮南潘谢矿区，是典型的煤层群开采，煤层厚度近30米，最大沉陷深度将超过20米，采煤沉陷地稳沉需要几十年时间。根据两淮煤田煤炭资源赋存条件，两淮煤田为全隐蔽含煤区，大多为深井、厚表土、高瓦斯、高地温、高地压、煤层群开采。由于两淮矿区煤矿均采用井工开采、全部垮落法管理煤层顶板。加之两淮矿区煤田均位于平原地区，地下水埋藏浅，同时有淮河水系流经该区域。因此，煤炭开采后会形成大面积的高潜水位、非稳沉采煤沉陷湿地。这些采煤沉陷湿地多为原来的农田沉陷而成，目前还处于非稳沉阶段初期，水深多为3米以内，土地复垦难度大，利用率低；所形成的水生植物群落物种单一，以水花生和水烛为优势种，不能发挥湖泊生态***的功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种能发挥沉陷湿地的湖泊生态功能、提高沉陷湿地的土地利用效率的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态***的重构修复方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态***的重构修复方法，包括步骤：
A、在种植水生植物前2个月对欲重构的工程区土壤进行加水、浸泡土壤、确保土壤湿润，水深保持在0.5m；
B、选择苦草为主要沉水植物，于每年3月中旬前，将苦草种子和草木灰按照1：1的比例充分搅拌后，按照每亩1kg种子的标准，均匀撒播在整个工程区内；
C、在工程区边缘四周配制挺水植物群落，在整个工程区域内斑块状配置浮水植物群落和其它沉水植物群落，所述挺水植物包括茭白，所述浮水植物包括荇菜，所述其它沉水植物包括黑藻、菹草、马来眼子菜、大茨藻、狐尾藻和/或金鱼藻。
D、对工程区主要物种的生态指标进行检测，并进行生长期水位管理和生境配制。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态***的重构修复方法，由于以沉水植物苦草为优势种，荇菜、茭白、大茨藻、金鱼藻、狐尾藻、菹草、马来眼子菜等水生植物斑块状分布的水生植物群落，形成水生植物群落来修复沉陷湿地的生态环境，促进沉陷湿地生态***向典型浅水湖泊生态***转化，发挥沉陷湿地的湖泊生态功能，可以提高沉陷湿地的土地利用效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态***的重构修复方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态***的重构修复方法，其较佳的具体实施方式包括步骤：
A、在种植水生植物前2个月对欲重构的工程区土壤进行加水、浸泡土壤、确保土壤湿润，水深保持在0.5m；
B、选择苦草为主要沉水植物，于每年3月中旬前，将苦草种子和草木灰按照1：1的比例充分搅拌后，按照每亩1kg种子的标准，均匀撒播在整个工程区内；
C、在工程区边缘四周配制挺水植物群落，在整个工程区域内斑块状配置浮水植物群落和其它沉水植物群落，所述挺水植物包括茭白，所述浮水植物包括荇菜，所述其它沉水植物包括黑藻、菹草、马来眼子菜、大茨藻、狐尾藻和/或金鱼藻。
D、对工程区主要物种的生态指标进行检测，并进行生长期水位管理和生境配制。
所述步骤C包括：
所述茭白按照行、间距均为2.5m、每4公顷栽种3行的标准在工程区栽种茭白实生苗；
在整个工程区域内、苦草群落的上面斑块状种植浮水植物荇菜实生苗，按照行间距均为1棵/5m的标准栽种；
同时，斑块状种植其它沉水植物：马来眼子菜、狐尾藻和金鱼藻实生苗，按照行间距均为1棵/5m标准栽种；
其它沉水植物：菹草、黑藻和大茨藻的实生苗按照1kg/㎡的标准均匀投放到工程区内周围的水深为2米的沟渠内。
所述生长期水位管理和生境配制包括：
栽培苦草群落区域的水深保持在1.0m－1.2m，四周沟渠水深保持在2.0m，金鱼藻、大茨藻和黑藻种植处的水深2m。
当沉水植物形成优势群落、生态***趋于稳定、盖度超过70%时，引入经济水生动物。
所述经济水生动物包括中华绒螯蟹、螺类、鳜鱼。
本发明在处于非稳沉阶段的浅水沉陷浅水湿地区，重建以沉水植物苦草为优势种，荇菜、茭白、大茨藻、金鱼藻、狐尾藻、菹草、马来眼子菜等水生植物斑块状分布的水生植物群落，对沉陷区环境进行水生生态***修复。在水陆交界处，水位较低，适宜定植茭白。沉水植物形成优势群落后，生态***趋于稳定，盖度超过70%时，引入经济水生动物，如中华绒螯蟹、螺类、鳜鱼等。当轻度沉陷区演变为中度和深度沉陷区时，水生植物群落在光线较弱的深水区内发挥重要的生态作用。
本发明的有益效果在于：根据非稳沉采煤沉陷浅水湿地的特点，因地制宜的种植水生植物，形成水生植物群落来修复沉陷湿地的生态环境，促进沉陷湿地生态***向典型浅水湖泊生态***转化，发挥沉陷湿地的湖泊生态功能。修复沉陷区的生态环境，提高沉陷湿地的土地利用效率，提供高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地水生植物群落重构的技术。
具体实施例：
如图1所示，以浅水湖泊水生植物群落典型物种作为工具物种，在淮南市采煤沉陷浅水湿地构建水生植物群落，进行动态沉陷湿地生态***构建工程，充分发挥水生生态***的功能。
（1）工程区面积为4ha，其中土建：坝基长4*200m、高1m、宽1m；四周水渠长4*200m、深0.5m、宽1m；蓄水量：1m深、面积4ha、蓄水量40000m3。
（2）定植植物：挺水植物，宽5m、长4*200m、面积4000m2；浮叶植物，面积5m、长4*200m、面积4000m2，小型和大型浮叶植物各占50%；沉水植物，面积190m*190m2。
具体实施步骤包括：
1、工程区土壤管理：
在种植水生植物前要对工程区土壤进行加水，浸泡土壤，确保土壤湿润。因此在苦草播种前2个月，对工程区域内加水，水深保持在0.5m左右。
2.工程区沉水植物优势种苦草栽培技术：
根据浅水湖泊植物分布格局，以苦草为优势种在工程区范围进行水生植物群落的重建。于每年3月中旬，按照每亩1kg种子的标准，播种前将种子和草木灰按照1：1的比例充分搅拌后，均匀撒播在整个工程区内。
3、挺水、沉水、浮水植物群落斑块状配置技术：
在工程区边缘四周配制挺水植物茭白群落。在整个工程区域内沉水植物苦草为优势种的基础上，斑块状配置浮水植物群落和其他沉水植物群落。挺水、浮水和沉水植物实生苗直接采自安徽省通江湖泊的菜子湖和巢湖。采集的植物实生苗挺水植物有茭白；浮水植物有荇菜；沉水植物有黑藻、菹草、马来眼子菜、大茨藻、狐尾藻和金鱼藻。
按照上述配置方案，工程区边缘四周种植茭白实生苗，按照行间距均为2.5m，每4ha栽种3行的标准在工程区栽种。在整个工程区域内，优势种苦草群落的上面，斑块状种植荇菜实生苗，按照行间距均为1棵/5m的标准栽种；同时，斑块状种植其他沉水植物马来眼子菜、狐尾藻和金鱼藻实生苗，按照行间距均为1棵/5m标准栽种。菹草、黑藻和大茨藻的实生苗按照1kg/㎡的标准均匀投放到工程区内周围的水深为2米左右的沟渠内。
4、工程区主要物种的生态指标：
（1）优势物种苦草的生态指标：
①2013年4月下旬至10月，这6个月每周1次对工程区水生植物群落的生长状况进行监测。4月份苦草种子萌发状况良好，萌芽十分茂盛。所栽培的各种水草也开始在工程区内生长。苦草种子萌发的幼苗高度为8cm，盖度为40%。
②2013年5月份苦草长势良好，此时工程区平均水深为1.2m，苦草盖度达到70%，平均高度达56cm。
③2013年6月份苦草生长良好。通过对工程区5个1m*1m的样方监测，结果表明在水深1.5米时，苦草平均密度为300棵/㎡，平均株高为84cm，平均根状茎长度为12.3cm，平均每株根状茎能萌发产生3个新植株，每平方米平均鲜重为1520g。
④2013年7月份苦草生长进入繁盛期，密度、盖度、高度、生物量都明显增加。此时工程区平均水深为85cm，平均密度为787棵/㎡，平均株高为89cm，平均根状茎长度为12.6cm，平均每株根状茎能萌发产生4个新植株，每平方米平均鲜重为6520g。
⑤2013年8月份苦草进入开花阶段，生长逐渐达到顶峰。此时工程区平均水深为80cm，平均密度为720棵/㎡，平均株高为90cm，平均花蕾数为11个/棵，平均叶片个数为9个/棵，每平方米平均鲜重为7050g。
⑥2013年9月份调查发现苦草已开始进入结实阶段。此时平均水深为89cm，平均密度为619棵/㎡，平均株高为100cm，平均花蕾数为4个/棵，平均结实数为13个/棵，平均叶片个数为11个/棵，每平方米平均鲜重为8875g。
⑦2013年10月份苦草果实逐渐成熟，此时叶片开始逐渐转变为浅黄色。平均水深为121cm，平均密度为489棵/㎡，平均株高为100cm，平均花蕾数为3个/棵，平均成熟果实数为6个/棵，每平方米平均鲜重为6660g。由于已有部分种子已成熟漂浮在水面上，因此生物量下降。
（2）其他工具物种的主要生态指标：
在水生植物生长最旺盛、生物量最大时期（2013年9月份）对工程区的非优势物种进行样方监测，每个样方设3个重复。监测结果如下：
挺水植物茭白群落：在工程区边缘四周，茭白能够良好生长，并且能够和伴生种苦草形成茭白+苦草群丛。茭白平均株高为2.4m，一株可以萌发到25个新枝，平均生物量为3130g/㎡。
挺水植物水烛群落：在工程区内生长有本底植物水烛，并且也能够和伴生种苦草形成水烛+苦草群丛。水烛的平均盖度为50%，平均株高为2.64m，平均密度为15棵/㎡，平均生物量为3040g/㎡。伴生种苦草的平均盖度为40%。
浮叶植物荇菜群落：荇菜能够在苦草群落中生长，伴生种有苦草和狐尾藻等。荇菜的平均株长为2.4m，平均生物量为2180g/㎡。伴生种苦草的平均生物量为650g/㎡；伴生种狐尾藻的平均密度为59棵/㎡，平均株高为165cm，平均生物量为830g/㎡。
沉水植物大茨藻群落：大茨藻主要生长在水位较深的沟渠内，并且能够和苦草共存，形成大茨藻+苦草群丛。大茨藻的平均株高为74cm，平均生物量为5010g/㎡。伴生种苦草的平均株高为93cm，平均株数为103棵，平均生物量为2170g/㎡。
沉水植物黑藻群落：黑藻主要生长在水位较深的沟渠内，能够和苦草、黄花狸藻共存，形成黑藻+苦草群丛。黑藻的平均株高为180cm，平均生物量为2130g/㎡。伴生种黄花狸藻的平均生物量为820g/㎡。
沉水植物马来眼子菜群落：马来眼子菜能够在苦草群落中生长，能够和苦草共存，形成马来眼子菜+苦草群丛。马来眼子菜平均盖度为92%，平均株高为114cm，平均密度为243棵/㎡，平均根状茎长度为55cm，平均生物量为1520g/㎡。伴生种苦草的平均密度为42棵/㎡，平均生物量为740g/㎡。
5、生长期水位管理和生境配制：
水位管理：
在进行水生植物群落生态修复时要注意保障重建区的水位深度，一般来说栽培苦草植物群落区域的的水位保持在1.0m左右，四周沟渠水位保持在2.0m左右时，整个工程区域内水生植物生长最优；
物种配制：
在进行生态修复时要注意梯度配置物种，金鱼藻、大茨藻和黑藻在水深2m左右时最适生长；苦草在1.2m左右时最适生长，因此，在人工构建湿地时要配制水深多样的生境。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态***的重构修复方法，其特征在于，包括步骤：
A、在种植水生植物前2个月对欲重构的工程区土壤进行加水、浸泡土壤、确保土壤湿润，水深保持在0.5m；
B、选择苦草为主要沉水植物，于每年3月中旬前，将苦草种子和草木灰按照1：1的比例充分搅拌后，按照每亩1kg种子的标准，均匀撒播在整个工程区内；
C、在工程区边缘四周配置挺水植物群落，在整个工程区域内斑块状配置浮水植物群落和其它沉水植物群落，挺水植物包括茭白，浮水植物包括荇菜，其它沉水植物包括黑藻、菹草、马来眼子菜、大茨藻、狐尾藻和/或金鱼藻；
D、对工程区主要物种的生态指标进行检测，并进行生长期水位管理和生境配置；
所述步骤C包括：
所述茭白按照行、间距均为2.5m、每4公顷栽种3行的标准在工程区栽种茭白实生苗；
在整个工程区域内、苦草群落的上面斑块状种植浮水植物荇菜实生苗，按照行间距均为1棵/5m的标准栽种；
同时，斑块状种植其它沉水植物：马来眼子菜、狐尾藻和金鱼藻实生苗，按照行间距均为1棵/5m标准栽种；
其它沉水植物：菹草、黑藻和大茨藻的实生苗按照1kg/㎡的标准均匀投放到工程区内周围的水深为2米的沟渠内；
所述生长期水位管理和生境配置包括：
栽培苦草群落区域的水深保持在1.0m－1.2m，四周沟渠水深保持在2.0m，金鱼藻、大茨藻和黑藻种植处的水深2m。
2.根据权利要求1所述的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态***的重构修复方法，其特征在于，当沉水植物形成优势群落、生态***趋于稳定、盖度超过70％时，引入经济水生动物。
3.根据权利要求2所述的高潜水位、非稳沉采煤沉陷浅水湿地生态***的重构修复方法，其特征在于，所述经济水生动物包括以下任一种：中华绒螯蟹、螺类、鳜鱼。
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