恢復(fù)生態(tài)學(xué)的理論技術(shù)體系初探

張星 代龍麗 崔力丹

摘要：本文應(yīng)用恢復(fù)生態(tài)學(xué)的理論技術(shù)體系，對(duì)礦區(qū)廢棄地進(jìn)行了分析，研究了它所造成的環(huán)境問(wèn)題，生態(tài)恢復(fù)現(xiàn)狀，并提出了相應(yīng)的治理措施。

關(guān)鍵詞：礦區(qū)廢棄地 恢復(fù)生態(tài) 土地復(fù)墾 治理措施

1 廢棄礦山造成的問(wèn)題

礦山的廢氣所造成的問(wèn)題多種多樣，主要存在問(wèn)題包括以下幾點(diǎn)，即占用、破壞、改變大量土地資源，造成水土流失及土地沙化，重金屬對(duì)水體和土壤的污染等。其中占用、毀壞的土地資源有：露天采礦所形成的宕口、所遺留的各類(lèi)廢渣以及廢石和廢棄的采礦設(shè)施等都直接破壞與壓占土地，造成大面積的土地資源失去使用功能。破壞植被引起水土流失：采礦活動(dòng)毀壞的大量的森林和植被，使原來(lái)生長(zhǎng)在山體表面的植被遭到破壞，并影響周?chē)脖坏纳L(zhǎng)，使其覆蓋率降低，并引起水土流失。污染水體：巷道穿過(guò)地下含水層，阻斷了自然地下水循環(huán)體系，也破壞了地下水的自然補(bǔ)給平衡，就使得地下水遭到污染。而塌陷區(qū)也改變了區(qū)域的水系格局，在很大程度上干擾了水循環(huán)[1]。地表塌陷造成耕地資源破壞：土壤肥力下降，致使農(nóng)作物減產(chǎn)。地面塌陷在一定程度上也能改變地質(zhì)結(jié)構(gòu)及其資源價(jià)值，就會(huì)導(dǎo)致大面積的土地失去其使用的價(jià)值。自然景觀破碎：露采礦山采掘剝離對(duì)自然景觀的破壞相當(dāng)嚴(yán)重，使青山綠水變得千瘡百孔，留下一些陡峭的光滑石壁。易造成地質(zhì)災(zāi)害：露采礦山形成了許多近于直立的地段，遺留下了較多的陡峻高坡或懸崖。許多巖體中存在著大量的節(jié)理、裂痕以及斷層破碎帶、軟弱帶等結(jié)構(gòu)面，在受雨水影響或其他外來(lái)因素影響時(shí)極易發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害。易造成大氣污染：礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)中，散發(fā)出的SO2、NO2等有害氣體引發(fā)人體出現(xiàn)慢性支氣管炎、肺癌等呼吸系統(tǒng)疾病[2]。有害氣體還會(huì)造成農(nóng)作物和畜牧業(yè)以及漁業(yè)的大面積減產(chǎn)，酸雨則會(huì)對(duì)機(jī)器設(shè)備、建筑物造成侵蝕破壞，大幅縮短其使用壽命，使折舊額度增大[3]。

2 我國(guó)礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)現(xiàn)狀

1988年我國(guó)出臺(tái)的《土地復(fù)墾規(guī)定》，就使得我國(guó)的礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工作正式步入法制的軌道，這在很大程度上也促使我國(guó)礦區(qū)廢棄生態(tài)恢復(fù)工作的質(zhì)量與速度得到大幅的提升，但是小型礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)率幾乎為零，鄉(xiāng)鎮(zhèn)小型礦區(qū)對(duì)土地破壞十分嚴(yán)重，并且很大一部分沒(méi)有進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，就導(dǎo)致恢復(fù)率極低[4]。在僅有的植被覆蓋率區(qū)內(nèi)，單純的將覆蓋率作為評(píng)定生態(tài)恢復(fù)工作的一個(gè)指標(biāo)，這在很大程度上忽視了生態(tài)環(huán)境中動(dòng)植物和微生物種類(lèi)的多樣性[5]。天然的生態(tài)系統(tǒng)具有多樣性，包括物種的多樣性、空間架構(gòu)的多樣性、年齡結(jié)構(gòu)的多樣性，人工建設(shè)的礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)往往物種單一、年齡結(jié)構(gòu)大體相同、空間排列整齊有序，不能為多種動(dòng)植物和微生物提供各種各樣的生存條件[6]。我國(guó)的礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)現(xiàn)狀不樂(lè)觀，尤其是相較于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家。例如德國(guó)魯爾工業(yè)區(qū)，歷史上曾為德國(guó)提供了大量的煤炭和鋼鐵資源，為當(dāng)?shù)匕l(fā)展提供了動(dòng)力來(lái)源，并為國(guó)家戰(zhàn)后重建提供了所需的鋼鐵資源[7]。舊時(shí)的魯爾區(qū)無(wú)城市規(guī)劃、景觀規(guī)劃，依需要而建，依產(chǎn)業(yè)而興，因重工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境污染成為德國(guó)國(guó)土上的一個(gè)污點(diǎn)[8]。后來(lái)魯爾區(qū)通過(guò)實(shí)施彈性的規(guī)劃目標(biāo)、各部門(mén)和社會(huì)團(tuán)體之間的溝通以及自上而下和自下而上的協(xié)調(diào)的漸進(jìn)式的發(fā)展策略，制定了“人工生態(tài)恢復(fù)場(chǎng)所的自然風(fēng)貌園林和景觀設(shè)計(jì)、空間功能的轉(zhuǎn)換和再開(kāi)發(fā)、對(duì)工業(yè)遺產(chǎn)進(jìn)行保護(hù)并賦予其文化功能”120個(gè)戰(zhàn)略改造方案[9]。最終建成了集科研、開(kāi)發(fā)、展覽、休閑、娛樂(lè)、旅游、居住為一體的生態(tài)與文化品質(zhì)良好型園地，這在全世界礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)案例中都是極為典型成功的。20世紀(jì)末期，國(guó)外對(duì)礦山沉陷區(qū)植被恢復(fù)、廢棄地復(fù)墾技術(shù)、礦區(qū)水體修復(fù)等做了大量研究，國(guó)外這方面研究已比較多。

3 廢棄礦山生態(tài)恢復(fù)理論基礎(chǔ)

礦區(qū)廢棄地主要指的就是在礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中被破壞，然后不經(jīng)過(guò)處理就無(wú)法使用的土地。主要包括：露天礦的外排土場(chǎng)、煤礦的矸石山、尾礦庫(kù)以及井工礦所形成的采空區(qū)和坍塌區(qū)，礦區(qū)輔助建筑一般占用的是廢棄土地。而采礦廢棄地的形成是因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化，其生態(tài)特點(diǎn)接近裸地，生態(tài)難以恢復(fù)，所以選擇技術(shù)和設(shè)計(jì)是十分關(guān)鍵的。國(guó)際恢復(fù)生態(tài)學(xué)會(huì)曾先后提出三個(gè)定義恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論認(rèn)為，退化的生態(tài)系統(tǒng)要想恢復(fù)成最初理想的狀態(tài)，就需要通過(guò)人工措施，選擇適當(dāng)?shù)墓こ谭椒ê椭脖恢亟?，以此最大限度地恢?fù)生態(tài)系統(tǒng)。而生態(tài)恢復(fù)分為兩種方法：自然恢復(fù)和人工恢復(fù)。許多研究認(rèn)為，自然恢復(fù)會(huì)形成較為穩(wěn)定、豐富的植被群落，但是采礦廢棄地上植被的自然恢復(fù)是較為緩慢的，能夠恢復(fù)木本植物最少也要5年以上，而土壤系統(tǒng)的恢復(fù)可能要持續(xù)100-1000年。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)受損沒(méi)有超過(guò)負(fù)荷的時(shí)候，就可以除去壓力和干擾，恢復(fù)到最初的狀態(tài)，這就是我們所說(shuō)的自然恢復(fù)。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)的受損超負(fù)荷不可逆時(shí)，依靠自然力是很難恢復(fù)到系統(tǒng)初始狀態(tài)的，必須要依靠人工措施才能夠恢復(fù)，而廢棄礦山是極度退化的生態(tài)系統(tǒng)，是生態(tài)學(xué)中典型的極端條件下的恢復(fù)和重建，應(yīng)以人工恢復(fù)為主。景觀生態(tài)學(xué)理論認(rèn)為，景觀異質(zhì)性有利于物種生存延續(xù)和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，我們需要結(jié)合景觀異質(zhì)性原理建立生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)，可以給退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)帶來(lái)現(xiàn)實(shí)以及空間聯(lián)系及高效的優(yōu)勢(shì)。生態(tài)恢復(fù)一般應(yīng)遵循從低級(jí)到高級(jí)、從先鋒群

落到頂級(jí)群落的演替規(guī)律，因此群落演替是生態(tài)恢復(fù)的

理論基礎(chǔ)。生態(tài)位寬度、生態(tài)位重疊被認(rèn)為是物種多樣性和群落結(jié)構(gòu)的決定因素。因此生態(tài)位也是生態(tài)恢復(fù)的理論基礎(chǔ)。從上可知，恢復(fù)生態(tài)學(xué)是以基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)的。

4 治理措施

對(duì)于地形的整理，我們可以按照設(shè)計(jì)的標(biāo)高再結(jié)合周邊地形然后整理，在整理過(guò)程中先要對(duì)地面進(jìn)行平整，并對(duì)鏟出的渣土、廢石等填入到標(biāo)高設(shè)計(jì)低于設(shè)計(jì)標(biāo)高的低洼處，然后進(jìn)行壓實(shí)，這樣經(jīng)過(guò)整理后的場(chǎng)地地形一般要控制在15°以下。另外，我們可采取注漿加固法和主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行加固防護(hù)。

在清理工程礦渣的時(shí)候，我們需要先清理礦山開(kāi)采遺留下來(lái)的四處散落的廢礦石、廢礦渣，并要按照地質(zhì)的實(shí)際情況進(jìn)行整理，將就坡順勢(shì)，清高墊底，就地平整的原則，與采坑回填、采石場(chǎng)底板平整以及客土壓覆工程結(jié)合起來(lái)。而土地復(fù)墾的核心內(nèi)容就是恢復(fù)生態(tài)，我國(guó)將土地復(fù)墾定義為：生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)和自然災(zāi)害損毀的土地，我們可以采取整體的措施，將其達(dá)到可供利用狀態(tài)的土壤，當(dāng)土壤中缺少植物生長(zhǎng)所必需的有機(jī)質(zhì)時(shí)，可通過(guò)深翻、化肥、有機(jī)廢棄物以及綠肥的添加和固氮植物等改良土壤的營(yíng)養(yǎng)現(xiàn)狀，以期恢復(fù)到其原有的肥力。生物固氮是利用對(duì)極端生境條件有耐性的固氮植物、固氮微生物以及菌根真菌來(lái)改善礦區(qū)廢棄地的土壤理化性質(zhì)。植被恢復(fù)：生態(tài)恢復(fù)中，植物種類(lèi)的選擇是很重要的因素。一般選定的植物應(yīng)以鄉(xiāng)土物種為主，并具有固氮能力、根系發(fā)達(dá)、耐貧瘠以及容易傳播等特征的植物，這樣的植物很適合作為植被恢復(fù)的先鋒品種。而植被恢復(fù)的目的就是維持植被的覆蓋率，這樣才能促使生態(tài)系統(tǒng)能夠自我調(diào)節(jié)。我們根據(jù)恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論，能夠合理配置橋面、灌木、草木，維持植物品種的多樣性，以此建立起生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性以及可持續(xù)比單物種或者少物種的效果更佳。而植被的恢復(fù)需要解決的問(wèn)題就是植物如何在陡峭的坡面上固定生長(zhǎng)，目前較為成熟的方法有：掛網(wǎng)客土噴播、普通噴播、纖維綠化法、植生帶噴播法、框格客土綠化、魚(yú)鱗坑等多種方法。礦井水體修復(fù)：通過(guò)設(shè)立專(zhuān)門(mén)的排水系統(tǒng)，集中排放污水，并在地表攔蓄，使之蒸發(fā)、濃縮，而后進(jìn)行處理，免除污染。

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