露天煤礦復(fù)墾生物多樣性恢復(fù)技術(shù)體系與方法：以平朔礦排土場為例

原 野，趙中秋，2，白中科，2，牛姝燁，王楊揚(yáng)，李學(xué)燕(.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 00083；2.國土資源部土地整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 00035)

露天煤礦復(fù)墾生物多樣性恢復(fù)技術(shù)體系與方法：以平朔礦排土場為例

原 野1，趙中秋1，2，白中科1，2，牛姝燁1，王楊揚(yáng)1，李學(xué)燕1
(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.國土資源部土地整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100035)

生物多樣性為人類提供了豐富的生活資源和必要的生存環(huán)境。煤礦露天開采造成礦區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞及生物多樣性喪失，但目前尚未形成基于生物多樣性恢復(fù)的土地復(fù)墾技術(shù)體系。為加速礦區(qū)生物多樣性恢復(fù)，提高復(fù)墾生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，本研究以黃土丘陵區(qū)平朔露天煤礦為例，總結(jié)現(xiàn)有土地復(fù)墾經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)生物多樣性恢復(fù)的基本方法，嘗試從礦區(qū)生境再造和景觀格局優(yōu)化兩方面探討生物多樣性恢復(fù)的技術(shù)與方法。研究結(jié)果表明：生境再造與景觀格局優(yōu)化是礦區(qū)生物多樣性恢復(fù)的重要手段；優(yōu)化排土場平臺(tái)、邊坡形態(tài)，提倡建立仿自然地貌；采用有利于土壤生物多樣性恢復(fù)的土壤重構(gòu)技術(shù)；進(jìn)行植被重建是礦區(qū)生物多樣性恢復(fù)的重要環(huán)節(jié)，并為其他生態(tài)因子恢復(fù)提供生境；建立生態(tài)源地和生態(tài)廊道；實(shí)施生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，進(jìn)行生態(tài)農(nóng)業(yè)景觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

露天煤礦；復(fù)墾；生物多樣性；技術(shù)；方法

生物多樣性為人類提供了豐富的生活資源和必要的生存環(huán)境。作為地球生命支持系統(tǒng)的核心組成部分，生物多樣性也是生態(tài)服務(wù)功能的基礎(chǔ)。1992年生物多樣性公約(Convention on biological diversity)認(rèn)為，生物多樣性是地球上陸地、海洋及其他生態(tài)系統(tǒng)及其所構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)綜合體中的所有生物體，包括物種內(nèi)、物種之間和生態(tài)系統(tǒng)的多樣性[1]。我國發(fā)布的《生物多樣性保護(hù)戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2011～2030年)》將生物多樣性定義為：生物多樣性是生物(動(dòng)物、植物、微生物)與環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的總和，包括基因、物種、生態(tài)系統(tǒng)三個(gè)層次。隨著認(rèn)識(shí)和研究的逐步深入，其范圍也由原來的基因、物種、生態(tài)系統(tǒng)3個(gè)層次拓展到遺傳、物種、生態(tài)系統(tǒng)、景觀4個(gè)層次[2]。

煤礦露天開采是世界范圍內(nèi)的主要采煤方式，據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)煤炭產(chǎn)量增加值的75%源自露天開采，我國露天煤炭產(chǎn)量也達(dá)到煤炭總產(chǎn)量的15%[3]。露天煤礦開采過程中“剝-采-運(yùn)-排-復(fù)”等環(huán)節(jié)損毀和占用了大量的土地資源(據(jù)報(bào)道，我國露天煤礦開采萬噸煤損毀的土地面積約為0.22 hm2[4])。土地是生物多樣性的載體，隨著礦區(qū)土地資源的破壞，礦區(qū)生物多樣性亦遭到毀滅性破壞，地表植被被移除，土壤動(dòng)物和其他大型動(dòng)物因生境喪失而消亡。目前，國內(nèi)外學(xué)者對礦區(qū)土地破壞階段以及復(fù)墾階段的動(dòng)物[5-7]、植物[8-9]、微生物[10-11]以及礦區(qū)景觀格局[12]等內(nèi)容進(jìn)行了研究，總結(jié)了礦區(qū)生物多樣性恢復(fù)的若干規(guī)律。

從復(fù)墾實(shí)踐來看，我國露天煤礦主要分布區(qū)(黃土丘陵區(qū)、草原區(qū)、荒漠區(qū))的土地復(fù)墾技術(shù)已比較成熟，但如何在現(xiàn)有土地復(fù)墾技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分考慮生物多樣性對土地復(fù)墾技術(shù)的響應(yīng)，提煉出基于生物多樣性恢復(fù)的土地復(fù)墾技術(shù)體系，目前尚未有明確的研究成果。鑒于此，本文在生物多樣性恢復(fù)方法論的指導(dǎo)下，總結(jié)黃土丘陵區(qū)平朔露天煤礦土地復(fù)墾經(jīng)驗(yàn)，參考國內(nèi)外土地復(fù)墾中生物多樣性恢復(fù)的有益經(jīng)驗(yàn)，嘗試提煉基于生物多樣性恢復(fù)的平朔露天煤礦土地復(fù)墾技術(shù)，以期進(jìn)一步深化和完善我國土地復(fù)墾“地貌重塑-土壤重構(gòu)-植被重建”技術(shù)體系[13]，為礦區(qū)生物多樣性的恢復(fù)和保護(hù)提供參考。

1 礦區(qū)生物多樣性恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)體系構(gòu)建

生物多樣性恢復(fù)主要有兩條途徑：一是從底層的遺傳和物種多樣性恢復(fù)開始的“自下而上(down-top)”的途徑；二是從景觀格局優(yōu)化角度進(jìn)行的“自上而下(top-down)”的途徑[14]。第一條途徑突出了生態(tài)系統(tǒng)的組分作用，揭示了自然狀況下生物多樣性發(fā)生、維持的微觀機(jī)理，但忽視了人為干擾等外部環(huán)境因素的作用。第二條途徑突出了人為干擾下景觀格局的改變對生物多樣性(遺傳、物種、生態(tài)系統(tǒng))的影響，其中，景觀格局對生物多樣性影響主要表現(xiàn)為：①景觀要素的形狀、組成、空間結(jié)構(gòu)對景觀中的生物和生態(tài)系統(tǒng)功能有重要影響和作用；②遺傳、物種保護(hù)為目標(biāo)的方法僅適用于對物種生態(tài)特性及其在生態(tài)系統(tǒng)中作用和功能等有全面認(rèn)識(shí)的情形。若對物種作用和功能及食物鏈之間的相互關(guān)系和作用缺乏全面而深入的了解和認(rèn)識(shí)，則應(yīng)采用景觀的觀點(diǎn)，重視對物種賴以生存的生境的重建，以達(dá)到有效而全面地保護(hù)礦區(qū)景觀生物多樣性及其生態(tài)服務(wù)功能；③生物多樣性恢復(fù)及促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)功能維持的措施能否取得成效并不僅僅取決于措施本身，還取決于這些措施所處的景觀結(jié)構(gòu)狀況[15]。

根據(jù)上述分析，可以認(rèn)為礦區(qū)生物多樣性恢復(fù)技術(shù)體系可以分為相互作用的兩大技術(shù)內(nèi)容，即微觀的生境再造和宏觀的景觀格局優(yōu)化。其中，生境再造的主要手段包括基于生物多樣性恢復(fù)的地貌重塑、土壤重構(gòu)以及植被重建等。礦區(qū)景觀格局優(yōu)化主要包括建立礦區(qū)生態(tài)源地和生態(tài)廊道等。黃土丘陵區(qū)土地復(fù)墾后耕地(農(nóng)業(yè)景觀)占據(jù)大片生境，因此景觀格局優(yōu)化中農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀的優(yōu)化又需要特別的重視。

圖1 生物多樣性恢復(fù)途徑與基于生物多樣性恢復(fù)的露天煤礦土地復(fù)墾技術(shù)體系

2 實(shí)證研究

2.1 研究區(qū)概況

平朔露天礦位于山西省朔州市平魯區(qū)，是我國最大的露天煤礦之一。礦區(qū)地理坐標(biāo)為112°10′58″～113°30′E，39°07′～39°37′N。氣候類型為典型的溫帶干旱、半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年均降雨量約為420 mm且降水集中在7～9月，年平均溫度為6.2 ℃。本區(qū)地帶性土壤為栗褐土、栗鈣土，物理風(fēng)化作用強(qiáng)烈，土體干旱，土質(zhì)偏砂，肥力低下。研究區(qū)開發(fā)歷史悠久，天然草原零星分布，天然次生林不多見，植被覆蓋率較低。本區(qū)主要草種有達(dá)烏里胡枝子、長芒草、扁穗冰草、克氏針茅、百里香等，主要灌木為沙棘，主要喬木種為小葉楊，國家級保護(hù)動(dòng)物有大鴇、金雕、豹等[16]。

平朔礦土地復(fù)墾主要包括“地貌重塑-土壤重構(gòu)-植被重建”三階段，5 項(xiàng)工程復(fù)墾技術(shù)(排土場基底構(gòu)筑工藝、排土場主體構(gòu)筑工藝、排土場平臺(tái)構(gòu)筑工藝、排土場邊坡構(gòu)筑工藝和排土場排水渠構(gòu)筑工藝)和3項(xiàng)生物復(fù)墾技術(shù)(巖石加速風(fēng)化、生土快速熟化和合理配置植物)[13]。平朔礦排土場自1985年開始排棄，1992年開始復(fù)墾，至2013年底，已復(fù)墾林草地600 hm2，耕地300 hm2。

2.2 地貌重塑技術(shù)優(yōu)化

與煤礦采前平緩地貌相比，平朔礦排土場是由若干相對高差100～150 m的巨大松散巖土堆積體組成的人工地貌。地形地貌的變化對礦區(qū)生物多樣性的影響主要體現(xiàn)為對礦區(qū)景觀格局的劇烈擾動(dòng)：首先，排土場的松散陡坡和堅(jiān)硬平臺(tái)為強(qiáng)烈的風(fēng)蝕、水蝕創(chuàng)造了條件，邊坡坡面被侵蝕后呈現(xiàn)的密集的細(xì)溝，加劇了排土場景觀的破碎化；其次，礦區(qū)景觀格局向簡單的“平臺(tái)-邊坡”模式的演變過程中，由于動(dòng)植物棲息地和生境不斷破碎化乃至喪失，抑制了生物多樣性的恢復(fù)。鑒于此，需要對傳統(tǒng)的排土工藝進(jìn)行優(yōu)化，為礦區(qū)生物多樣性恢復(fù)創(chuàng)造條件。

2.2.1 平臺(tái)優(yōu)化方法

針對排土場平臺(tái)壓實(shí)引起的非均勻沉降及平臺(tái)、邊坡沖刷等不利于排土場生境穩(wěn)定的問題，宜在平臺(tái)構(gòu)筑初期采用堆狀地面，5～10年后逐漸整平并進(jìn)行微地形塑造。堆狀地面的構(gòu)筑方法為：平臺(tái)排土后不碾壓，用小型推土機(jī)堆成蜂窩狀起伏的、凹凸不平的疏松土層。微地形塑造方法為：按照中間低，四周高的方式推土，田面長度宜為200～500 m，寬度宜為100～200 m，要求中間最低點(diǎn)高程低于四周最高點(diǎn)高程20 cm，形成一個(gè)盤狀蓄水單元。優(yōu)化后的平臺(tái)可防止暴雨時(shí)的大面積徑流沖刷，同時(shí)虛土沉降過程中，可一定程度填補(bǔ)沉陷裂縫，為植物根系提供一定的低下空間，為生土熟化提供良好的條件。優(yōu)化后穩(wěn)定排土場生境為生物多樣性恢復(fù)提供了條件。

2.2.2 平臺(tái)半自然生境建造方法

針對平朔排土場平臺(tái)復(fù)墾為耕地時(shí)農(nóng)業(yè)景觀單一化的問題，宜在農(nóng)地中構(gòu)建為動(dòng)物提供避難所、食物源、繁育場所和遷移的廊道的半自然生境，主要包括田間道、擋水墻和防護(hù)帶等。田間道布設(shè)的方法：平臺(tái)擋水墻內(nèi)側(cè)，修建路基寬度為4～5 m，路高為0.5 m的道路并在道路兩側(cè)種植適生的喬木和灌木，并留有一定寬度的道路緩沖帶，為動(dòng)物提供多樣化生境。擋水墻的修筑方法：排土場平臺(tái)邊緣應(yīng)修筑坡肩擋水墻，坡肩擋水墻采用剝離的黏質(zhì)土壤修建并在擋水墻頂部種植適生灌木營造保護(hù)帶。

2.2.3 邊坡優(yōu)化方法

平朔排土場邊坡具有大坡長、高坡度、松散等特點(diǎn)且復(fù)墾后一般用作林地，是礦區(qū)生境再造的重點(diǎn)區(qū)域。一般來看，邊坡的坡形、坡向、坡度和坡位對植被群落發(fā)育，土壤動(dòng)物、微生物群類及密度均有顯著影響[17-18]。為增加邊坡穩(wěn)定性，同時(shí)與周邊地貌融合，并為動(dòng)植物恢復(fù)提供有利生境，邊坡的設(shè)計(jì)宜模仿自然地形，設(shè)置凹形、彎曲式緩坡，并在坡面上用天然材料修筑網(wǎng)格狀攔水網(wǎng)或擋水坎或者魚鱗坑，控制邊坡水土流失，增加景觀異質(zhì)性。

2.3 土壤重構(gòu)技術(shù)優(yōu)化

土壤是地上部分生物多樣性的載體，且土壤中的生物多樣性遠(yuǎn)高于地上部分生物多樣性。土壤生物多樣性不僅在凋落物分解和養(yǎng)分循環(huán)方面起著不可替代的作用，而且在植物群落維持演替方面也起著重要的作用[19]。露天開采徹底擾動(dòng)了土壤結(jié)構(gòu)，構(gòu)造具有最適宜的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)的土壤介質(zhì)是土地復(fù)墾的核心，也是加速礦區(qū)生物多樣性恢復(fù)的基礎(chǔ)。土壤重構(gòu)技術(shù)優(yōu)化主要包括基于生物多樣性恢復(fù)的表土剝離、表土存放、土體重構(gòu)等內(nèi)容。

表土是土壤中肥力最集中的部分同時(shí)貯藏著絕大多數(shù)可萌發(fā)土壤種子庫，在復(fù)墾后植被恢復(fù)中起著關(guān)鍵作用，因此需要對表土進(jìn)行剝離。平朔礦區(qū)表土剝離宜采用推土機(jī)、鏟斗等機(jī)械挖掘?yàn)橹?、人工挖掘?yàn)檩o的方式進(jìn)行表土剝離施工，表土剝離厚度取決于表土的厚度和質(zhì)量，一般剝離到犁底層(50 cm)即可保護(hù)土壤種子庫。

表土存放時(shí)間和存放方式顯著地影響土壤肥力的保存和恢復(fù)。平朔地區(qū)降雨會(huì)引起表土沖刷，對土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分產(chǎn)生不利影響，故表土存放應(yīng)避免雨季進(jìn)行。表土存放方式主要有堆狀表土存放方式和大型表土堆存放方式。平朔礦堆狀表土存放方式對保持土壤養(yǎng)分、加速植被恢復(fù)的效果都顯著優(yōu)于大型表土堆存放方式[20]，因此平朔表土存放宜以堆狀存放方式為主。堆狀表土存放的方法與平臺(tái)堆狀地面構(gòu)造方法相似，即排土后不碾壓，用小型推土機(jī)堆成蜂窩狀起伏的、凹凸不平的疏松土層。

針對排土場構(gòu)造中擾動(dòng)土體結(jié)構(gòu)不利于土壤質(zhì)量恢復(fù)的問題，宜采用分層構(gòu)建的方法恢復(fù)土體結(jié)構(gòu)。具體方法是按照“土石混排→生土→表土”從下至上分層構(gòu)建土體，該方法一方面可以保證土壤水分的入滲，減少地表徑流的形成，另一方面保證了土壤的通透性，適于植物生長。

2.4 植被重建技術(shù)優(yōu)化

植被重建是礦區(qū)土地復(fù)墾的關(guān)鍵。營造多樣化的、適生的喬、灌、草配置模式是平朔礦區(qū)植物多樣化的要求，同時(shí)也為大型動(dòng)物和土壤動(dòng)物、微生物生境多樣化提供基礎(chǔ)。從景觀層面來看，植被配置模式的多樣化也是景觀結(jié)構(gòu)多樣化的內(nèi)在要求。

2.4.1 先鋒植物篩選原則

1)具有顯著水土保持能力的種屬?？梢院B(yǎng)水源，減少地表徑流，防止水土流失。

2)具有抗干冷逆境的能力。對瘠薄、風(fēng)害、干旱、凍害、病蟲害以及粉塵污染等不良立地因子有較強(qiáng)的忍耐能力。

3)生命力較強(qiáng)，具有固氮能力，能顯著改良土壤質(zhì)量并形成穩(wěn)定的植被群落。

4)根系發(fā)達(dá)，根系分蘗性強(qiáng)，生長速度快，能網(wǎng)絡(luò)固持土壤。地上部分生長迅速，枝葉茂盛，凋落物能盡快的覆蓋地面，有效地阻止水蝕、風(fēng)蝕。同時(shí)，枯枝落葉易于腐化分解，能形成松軟的枯枝落葉層，顯著提高土壤的水肥保持能力。

5)播種栽植較容易，成活率高。育苗簡易，種源豐富。

2.4.2 排土場植被重建技術(shù)

平朔礦區(qū)邊坡最終利用方向是永久性林牧用地，控制水土流失的有效植被覆蓋度應(yīng)在80%以上，因此，植被配置模式可以“坡麓喬木×坡面灌木并混播豆科禾本科牧草×坡肩喬木”為主。

平臺(tái)除設(shè)置必要的道路和農(nóng)田林網(wǎng)外，大部分的最終利用方向?yàn)閮?yōu)質(zhì)農(nóng)田，在 5～10年的恢復(fù)期間，應(yīng)以過渡性的灌、草措施為主，配置模式以“灌木”或“豆科牧草”或“灌木×豆科牧草”效果較好。如2年內(nèi)可能被掩埋的區(qū)段不宜種植；若3～5年內(nèi)可能被埋，可選擇草、灌種植，若在20年以上才可能被掩埋，則可選擇速生喬木，使其成材。

2.5 景觀格局優(yōu)化方法

平朔礦露天開采和排土場修建造成景觀碎裂化、單一化和連通性降低是礦區(qū)生物多樣性喪失的主要原因之一，其對礦區(qū)生物多樣性的威脅主要包括：①礦區(qū)土地挖損、壓占、塌陷與復(fù)墾后“平臺(tái)-邊坡”地貌減少了物種恢復(fù)的生境總面積，降低了生物多樣性整體規(guī)模；②各排土場之間缺少動(dòng)物遷移廊道，分隔了大型動(dòng)物和土壤動(dòng)物種群交流，有可能增大物種小眾化的風(fēng)險(xiǎn)。借鑒景觀優(yōu)化的一般方法，根據(jù)礦區(qū)景觀的特殊性，可以將礦區(qū)景觀格局優(yōu)化分為兩個(gè)步驟，即礦區(qū)生態(tài)源的確立和生態(tài)廊道的確立。特別地，黃土丘陵區(qū)土地復(fù)墾的一個(gè)重要方向是建設(shè)高質(zhì)量耕地，但高質(zhì)量耕地建設(shè)過程中的集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式往往導(dǎo)致生境喪失與破碎化，引起生物多樣性破壞。此外，若礦區(qū)土地復(fù)墾后采取集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，還會(huì)損害生態(tài)系統(tǒng)中物種多樣性維持、傳花授粉、害蟲控制等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[23]。因此，應(yīng)在土地復(fù)墾階段就應(yīng)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀格局優(yōu)化，防止集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式對生物多樣性帶來的危害。

2.5.1 礦區(qū)景觀格局優(yōu)化方法

生態(tài)源地是具有一定的空間連續(xù)性和擴(kuò)展性的、可以促進(jìn)景觀過程發(fā)展的景觀組分[21]。平朔礦區(qū)可以選擇植被覆蓋率高、空間上連續(xù)且面積較大的西排土場、南排土場和內(nèi)排土場的復(fù)墾林區(qū)以及礦區(qū)大型的人工湖作為礦區(qū)生態(tài)源地。在生態(tài)源地周圍應(yīng)建立緩沖區(qū)，提高景觀生態(tài)功能。

生態(tài)廊道主要功能是連接各生態(tài)源地，主要采用累積耗費(fèi)阻力模型識(shí)別[22]。利用ArcGIS中成本距離功能計(jì)算獲得礦區(qū)各生態(tài)源地之間的累積耗費(fèi)距離表面，參考水文分析的方法，在累積耗費(fèi)距離表面上提取生態(tài)流的“谷線” 和“脊線”，通過鄰域分析得到最小耗費(fèi)路徑和最大耗費(fèi)路徑。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合礦區(qū)具體景觀特征，將最小耗費(fèi)路徑作為礦區(qū)的生態(tài)廊道。確定生態(tài)廊道后，還應(yīng)根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況，在各廊道兩側(cè)設(shè)置緩沖區(qū)。在一些由于土地利用的特殊要求而限制廊道寬度的地帶，應(yīng)保留一些重要的生態(tài)斑塊(生態(tài)節(jié)點(diǎn))，作為生物遷徙的“踏腳石”與雨洪調(diào)蓄的緩沖區(qū)。平朔礦區(qū)景觀格局優(yōu)化概念圖見圖2。

2.5.2 礦區(qū)農(nóng)業(yè)景觀格局優(yōu)化方法

礦區(qū)尺度來說，應(yīng)保障農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)安全相結(jié)合，合理規(guī)劃和設(shè)計(jì)耕作區(qū)和生態(tài)涵養(yǎng)用地以及生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施用地的空間分布。平朔排土場陽坡較陰坡有更好的光、溫等立地條件，而下坡較中、上坡有更優(yōu)的土壤理化性質(zhì)，緩坡較陡坡更利于作物生長[24]，宜將上述區(qū)域作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地。還應(yīng)在上述農(nóng)業(yè)用地間穿插布設(shè)生態(tài)用地(包括林地、草地、水體和防止人類干擾和農(nóng)業(yè)污染負(fù)面影響的生態(tài)緩沖區(qū)，以及維持和促進(jìn)生物流通過程的生物廊道)和生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施用地(包括閑置地、雜草帶溝渠、未硬化小道、農(nóng)田邊界帶、樹籬等)。

圖2 平朔礦區(qū)2015年土地利用現(xiàn)狀圖及其景觀格局優(yōu)化概念圖

在地塊尺度上，應(yīng)重視玉米、蕎麥等作物種植搭配的時(shí)空異質(zhì)性，通過多樣化的種植模式，更加多樣化的景觀要素、生境和物種，促進(jìn)農(nóng)田生物多樣性及其生態(tài)服務(wù)功能的發(fā)揮，避免單一種植帶來的害蟲和疾病的易感性，控制化學(xué)農(nóng)藥施用。

3 研究結(jié)論與討論

1)根據(jù)生物多樣性恢復(fù)相關(guān)理論，生境再造和景觀格局優(yōu)化是礦區(qū)生物多樣性恢復(fù)的重要手段。平朔露天礦生物多樣性恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)包括礦區(qū)排土場平臺(tái)、邊坡形態(tài)優(yōu)化，建立仿自然地貌；構(gòu)建有利于土壤生物多樣性恢復(fù)的土壤剖面結(jié)構(gòu)和植被條件，并進(jìn)行礦區(qū)景觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化，建立生態(tài)源和生態(tài)廊道；進(jìn)行農(nóng)業(yè)景觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實(shí)施生態(tài)農(nóng)業(yè)等。

2)從景觀格局優(yōu)化的角度促進(jìn)生物多樣性恢復(fù)是礦區(qū)生物多樣性恢復(fù)的重要途徑。本研究從一般的景觀優(yōu)化的角度探討了礦區(qū)景觀優(yōu)化的技術(shù)與方法，但是該技術(shù)和方法實(shí)際應(yīng)用不足，需要進(jìn)一步在實(shí)踐中深化和完善。此外，尚有許多景觀格局問題需要進(jìn)一步研究，比如：排土場重塑后的地貌如何才能與周圍地貌進(jìn)行更好的融合？閉礦后，采坑的復(fù)墾將會(huì)成為露天煤礦復(fù)墾的重點(diǎn)，如何因地制宜復(fù)墾可以加速礦坑生物多樣性恢復(fù)同時(shí)使之與周邊景觀更好融合？

3)最近國外也展開了若干基于生物多樣性的土地復(fù)墾技術(shù)研究，比如，在地貌重塑方面，德國Rhinel礦在復(fù)墾中摒棄了傳統(tǒng)的“平臺(tái)-邊坡”模式的地貌塑造方式，而嘗試將地貌塑造為標(biāo)高相近的平原地貌[25]。關(guān)于表土剝離中土壤種子庫的保護(hù)問題，澳大利亞等國家在復(fù)墾中不僅提倡保護(hù)土壤種子庫，而且要求提高土壤種子庫萌發(fā)率。國內(nèi)黃土區(qū)和草原區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾中表土剝離厚度往往根據(jù)土壤發(fā)生層確定，而國外的復(fù)墾研究已經(jīng)證明，根據(jù)土壤發(fā)生層厚度進(jìn)行表土剝離往往會(huì)降低種子庫的密度和萌發(fā)率，因此，國外土地復(fù)墾時(shí)強(qiáng)調(diào)表土的分層剝離，尤其強(qiáng)調(diào)對0～5 cm表土的剝離和保存[26]。南非、澳大利亞以及一些南美洲國家的土地復(fù)墾經(jīng)驗(yàn)還表明，用本土植物燃燒產(chǎn)生的煙熏剝離的0～5 cm表土層，不僅可以提高種子庫萌發(fā)率，還可以加速種子發(fā)芽[27]。此外，還有學(xué)者有研究提出生物多樣性保護(hù)新方法-VDT(Vegetation Direct Transfer)方法，即將土壤和上面附著的植被從原地貌直接剝離，放在在卡車甲板上，并在三十分鐘內(nèi)將植物運(yùn)輸?shù)酱龔?fù)墾區(qū)[28]。實(shí)踐證明，VDT方法復(fù)墾后植被群落和動(dòng)物群落恢復(fù)迅速，大約6個(gè)月內(nèi)可以恢復(fù)到破壞前水平，但該復(fù)墾方法要求表土層較薄，植被覆蓋度低，有可轉(zhuǎn)移表土的合適復(fù)墾區(qū)域，利于原始動(dòng)物群落恢復(fù)的待復(fù)墾地形。總體來看，上述方法對土地生物多樣性恢復(fù)效果顯著，并對我國土地復(fù)墾又一定的借鑒意義，但上述方法在實(shí)際推廣中仍存在明顯的局限性：表土的分層剝離以及利用煙熏方法提高土壤種子庫萌發(fā)率的方法更適于小范圍、重點(diǎn)物種的保護(hù)，大尺度推廣需要高昂的經(jīng)濟(jì)成本；而VDT方法要保證復(fù)墾成功，則需要嚴(yán)格控制各個(gè)操作環(huán)節(jié)。

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采選技術(shù)

Technology system and method of biodiversity restoration for the reclamation of opencast coal mine：a case study from the dumps in Pingshuo mine

YUAN Ye1，ZHAO Zhongqiu1，2，BAI Zhongke1，2，NIU Shuye1，WANG Yangyang1，LI Xueyan1
(1.School of Land Sciences & Technology，China University of Geosciences(Beijing)，Beijing 100083，China；2.Key Laboratory of Land Consolidation and Rehabilitation，Ministry of Land and Resources，Beijing 100035，China)

Biodiversity provides us with the living resources and environment.However，opencast mining damages the ecological systems and biodiversity，and technology related to biodiversity was scarce in land reclamation.In order to accelerate biodiversity restoration and improve the stability of mine land reclamation ecological system，we attempted to propose biodiversity restoration technology from mining habitat reconstruction and landscape pattern optimization based on empirical technology and biodiversity restoration methods and Pingshuo opencast coal mine was taken as the example.The results showed that：habitat reconstruction and landscape structure optimization were important means to recovery biodiversity；the optimization of platform and slope of dumps promoted biodiversity；the applying of implements of soil and vegetation reconstruction and optimization of mine landscape structure could also improved biodiversity.In addition，the establishment of ecological source and ecological corridor were necessary.Due to the proportion of reclaimed cropland is large，the implementation of ecological agriculture mode and agricultural ecological landscape structure optimization should also be adopted.

opencast coal mine；reclamation；biodiversity；technology；method

2017-03-28 責(zé)任編輯：劉艷敏

國土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目資助(編號：201411017)

原野(1989-)，男，山西晉城人，博士研究生，主要研究方向?yàn)橥恋乩霉こ?，E-mail：1054943649@qq.com。

趙中秋(1975-)，女，教授，河南周口人，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)橥恋赝嘶沫h(huán)境效應(yīng)及其生態(tài)修復(fù)研究，E-mail：zhongqiuzhao@163.com。

TD88

A

1004-4051(2017)08-0093-06