煤炭開采對油松林生物量的影響及治理對策

崔 璐

（山西省林業(yè)科學(xué)研究院， 山西 太原 030012）

煤炭資源的開發(fā)利用為國家現(xiàn)代化建設(shè)做出了巨大貢獻(xiàn)，但長時間、大規(guī)模、高強(qiáng)度的煤炭開采不可避免地要破壞原生的礦床地質(zhì)條件和占用、破壞大量的土地，造成原有生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重破壞，引發(fā)植被退化、水土流失、物種減少等一系列生態(tài)效應(yīng)。在開采煤炭資源的同時，研究其對煤礦區(qū)及其周邊生態(tài)的影響，開展相應(yīng)的生態(tài)保護(hù)工作非常必要。礦物開采對林分生物量與生產(chǎn)力的影響，一直是破壞性干擾對林分功能影響研究中的難點內(nèi)容，其難度主要集中在研究方法。常用的方法是，將開采區(qū)與非開采區(qū)的林分進(jìn)行對比，該方法獲取的研究結(jié)果很受質(zhì)疑，這是因為區(qū)域間的立地條件、林分特征通常存在較大差異；第二種方法是，在同一區(qū)域，對不同開采梯度上的林分生物量進(jìn)行比對，該方法相對可靠，但難以滿足尺度擴(kuò)展需求；第三種方法是，在特定空間尺度上選擇立地條件與開采歷程在省際水平有代表性的區(qū)域，對該區(qū)域的代表性林分（要求林分的林齡與開采時間或較大規(guī)模開采時間相匹配，以保證林分對開采信息及所受影響記錄的完整性）進(jìn)行觀測，然后將觀測結(jié)果與對應(yīng)空間尺度上、無開采或開采規(guī)模很小時期的同齡林分進(jìn)行比較。

1 研究方法

本研究將第二與第三種研究方法相結(jié)合，在綜合分析山西省不同區(qū)域煤炭開采歷程的基礎(chǔ)上，以開采特征（單位面積開采量、開采深度等）為梯度劃分指標(biāo)，在氣候、土壤特征在省際水平上有代表性的太原西山（西山地區(qū)氣候、土壤特征的代表性：據(jù)山西省108個氣象臺站、1961年－2005年逐年氣候觀測資料，山西省多年平均降水量為400 mm～500 mm，多年平均氣溫為7.5℃左右；山西森林土壤以山地褐土為主，這些特征與西山地區(qū)的情況十分接近，因此說所選區(qū)域在省際尺度上具有較強(qiáng)的代表性）選取了輕度開采、中度開采與重度開采區(qū)，對其上代表性油松林分的生物量進(jìn)行測定，并將觀測結(jié)果與開采強(qiáng)度很小時期（1985年前）、同齡林分的平均生物量進(jìn)行比較，以揭示煤炭開采對其的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 山西煤炭開采區(qū)油松林的分布狀況

山西植被分布圖與煤炭開采區(qū)分布圖疊加后顯示，60%的油松林（約27.4萬hm2）分布在煤炭開采區(qū)。研究表明，山西省油松林的生態(tài)服務(wù)功能價值量位列全國第二，為 262.06億元/年（郭浩等，2008），在國家與省際尺度上的生態(tài)地位十分重要，所以煤炭開采對油松林的影響需引起高度重視。

2.2 煤炭開采對油松生物量的影響

1985年前，受開采條件與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的限制，開采強(qiáng)度很小，當(dāng)時，全省油松林林齡為40 a～50 a的平均生物量為88.18 t·hm-2；歷經(jīng)20多年高強(qiáng)度開采之后，在輕度、中度與重度開采區(qū)，同齡林分的生物量分別為 72.7 t·hm-2、60.5 t·hm-2 與29.0 t·hm-2，為開采強(qiáng)度很小時期的 82.45%、68.61%與23.70%，同比下降17.56%、31.39%與76.30%。

2.3 煤炭開采對油松生產(chǎn)力的影響

從德國林學(xué)家提出以森林永續(xù)利用理論為支撐的經(jīng)營技術(shù)后，森林經(jīng)營先后形成了木材培育理論、森林多功能理論、船跡理論與協(xié)同理論、林業(yè)分工理論、德國近自然林業(yè)理論與美國新林業(yè)理論為支撐的技術(shù)歷程。進(jìn)入20世紀(jì)，針對全球森林資源及環(huán)境的嚴(yán)重破壞、生物多樣性銳減以及生命支撐系統(tǒng)的進(jìn)一步惡化等問題，森林可持續(xù)經(jīng)營技術(shù)開始步入深入研究與實踐階段，目前各國林學(xué)家對其內(nèi)涵基本達(dá)成共識，即森林可持續(xù)經(jīng)營主要是指森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力、物種、遺傳多樣性及再生能力的持續(xù)發(fā)展，以保證有豐富的森林資源與健康的環(huán)境。至此，生產(chǎn)力調(diào)控在可持續(xù)經(jīng)營中的重要地位得到確認(rèn)。

森林生產(chǎn)力是衡量一個國家或地區(qū)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。油松是山西人工林的主要成林樹種，分布面積較大，對山西生態(tài)環(huán)境與林業(yè)產(chǎn)業(yè)具有舉足輕重的影響。1985年前，山西油松的平均生產(chǎn)力為 1.76～2.20 t·hm-2·a-1，歷經(jīng) 20多年高強(qiáng)度開采之后，在輕度、中度與重度開采區(qū)，油松林的平均生產(chǎn)力分別降至1.45～1.82 t·hm-2·a-1、1.21～1.51 t·hm-2·a-1、0.58～0.73 t·hm-2·a-1，下降幅度十分明顯。如何借鑒吸收國內(nèi)外森林經(jīng)營的先進(jìn)經(jīng)驗與方法，消除煤炭開采影響，大幅提高油松林生產(chǎn)力，是今后很長一段時期內(nèi)全省森林經(jīng)營的核心，也是實現(xiàn)“綠化山西”與增資源、增效益目標(biāo)的關(guān)鍵所在。

3 建議及對策

研究表明，煤炭開采導(dǎo)致油松林的生物量下降了17.56%～76.30%，生產(chǎn)力也出現(xiàn)了明顯下降，已經(jīng)開始威脅其生產(chǎn)力與生態(tài)功能，繼而對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，對此需高度關(guān)注。

鑒于煤炭開采的破壞性，應(yīng)從以下方面加強(qiáng)治理：一是全面征收生態(tài)補(bǔ)償金。通過實施生態(tài)環(huán)境補(bǔ)償，每年可以為山西省提供生態(tài)環(huán)境治理與恢復(fù)資金約200億元。據(jù)不完全測算，如果這些資金全部用于生態(tài)環(huán)境治理與恢復(fù)，可綜合治理水土流失面積2 200 km2，恢復(fù)森林 28.87萬hm2，恢復(fù)濕地 212 km2，復(fù)墾破壞土地7 267hm2。這些措施的落實，將基本上可以遏制住山西省煤炭開采使生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化的趨勢；二是加強(qiáng)生態(tài)復(fù)墾與重建。煤礦土地復(fù)墾的最終目標(biāo)是恢復(fù)因采礦而破壞的土地的利用價值，實現(xiàn)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的平衡。礦區(qū)的土地復(fù)墾和生態(tài)重建應(yīng)與采礦活動同步進(jìn)行，根據(jù)礦山不同開采時期的技術(shù)特點和自然環(huán)境等因素及時決策，確定相應(yīng)的復(fù)墾或生態(tài)重建方案，盡量避免或減少對環(huán)境的破壞，實現(xiàn)采礦與生態(tài)重建的一體化。生態(tài)重建與土地復(fù)墾主要內(nèi)容是：根據(jù)礦區(qū)周圍主要特征的動態(tài)變化，如土地利用特征的變化等，根據(jù)不同的用途，如農(nóng)業(yè)用地、林業(yè)用地、建筑用地等，進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)利用或景觀設(shè)計；根據(jù)礦山開采對礦區(qū)土壤的物理化學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)水文的影響，按不同的土地利用方式和環(huán)保、水管部門的要求，提出具體的控制和利用措施。三是加強(qiáng)林分撫育和管護(hù)，切實鞏固生態(tài)治理成果。要按照質(zhì)量第一的要求，以提高林業(yè)綜合效益為中心，樹立全新質(zhì)量觀念，將林分撫育和管護(hù)作為一項重要工作來抓。四是穩(wěn)步推進(jìn)造林綠化工程。在繼續(xù)加強(qiáng)天然林保護(hù)、退耕還林等國家林業(yè)重點工程建設(shè)的同時，重點對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境加強(qiáng)治理，將煤炭開采造成的影響將至最低。五是開展相關(guān)技術(shù)攻關(guān)研究。隨著我國經(jīng)濟(jì)、社會的快速發(fā)展，木材及林產(chǎn)品的國內(nèi)消費迅速增長，僅依靠進(jìn)口和節(jié)約資源是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要立足科學(xué)經(jīng)營，在維持生態(tài)效益的基礎(chǔ)上最大限度地提高生產(chǎn)力。很長一段時期內(nèi)，我國森林經(jīng)營技術(shù)研究主要以提升生態(tài)功能（如水保功能、水源涵養(yǎng)功能等）為目標(biāo)，對經(jīng)營技術(shù)的生產(chǎn)力效應(yīng)與生產(chǎn)力最佳調(diào)控時間關(guān)注較少。在此背景下，直接以提高生產(chǎn)力為核心的經(jīng)營技術(shù)體系匱乏，甚至出現(xiàn)了大面積的低質(zhì)低效林，其改良難度與日俱增。此外，在現(xiàn)有經(jīng)營技術(shù)中，針對特定立地（如困難立地）或特定演替階段（如中幼林）的居多，有效覆蓋整個演替序列的較少。因此，森林經(jīng)營出現(xiàn)時間上的斷續(xù)性與空間上的片段化，景觀破碎程度加劇，亟待采用以整個演替序列為對象的系統(tǒng)經(jīng)營技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。因此，應(yīng)開展覆蓋不同程度開采區(qū)、整個演替系列的油松生產(chǎn)力提升技術(shù)研究。

[1]郭浩，王兵，馬向前，等.中國油松林生態(tài)服務(wù)功能評估[J].中國科學(xué) C 輯，2008，38（6）：565-572.