黑岱溝露天煤礦不同復(fù)墾模式效益分析與評價

戴云仙，喬光華，翟正江，楊漢宏，張 勇，劉景輝

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017100)

黑岱溝露天煤礦不同復(fù)墾模式效益分析與評價

戴云仙1，喬光華1，翟正江2，楊漢宏2，張 勇2，劉景輝1

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特010019；2.神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯017100)

本研究以黑岱溝露天煤礦為研究對象，通過研究草灌喬結(jié)合、草灌、灌木、牧草和農(nóng)田復(fù)墾模式，對不同復(fù)墾模式進行了投資效益分析與評價。結(jié)果表明：牧草復(fù)墾模式投資成本最低，草灌喬復(fù)墾模式和歐李復(fù)墾模式投資成本較高；對不同復(fù)墾模式綜合分析對比，不同復(fù)墾模式各具特點；綜合分析生態(tài)效果、投資成本、土地條件要求、生物價值和財務(wù)能力，認(rèn)為牧草復(fù)墾模式和歐李復(fù)墾模式優(yōu)勢明顯，農(nóng)作物復(fù)墾模式劣勢明顯；考慮到在可利用耕地的作用效果，農(nóng)作物復(fù)墾模式優(yōu)勢明顯，直接增加了可利用耕地面積；草灌喬復(fù)墾模式提升復(fù)墾區(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性上效果最佳。因此，各種復(fù)墾模式優(yōu)缺點明顯，需要根據(jù)實際情況斟酌使用。

黑岱溝；露天煤礦；復(fù)墾模式；效益分析

我國煤炭資源豐富，但主要富集區(qū)多為生態(tài)脆弱區(qū)，煤炭資源的開采，直接造成水體、大氣和土壤等環(huán)境污染，也增加了地質(zhì)災(zāi)害威脅程度，由于對環(huán)境的擾動，引起生態(tài)退化[1-2]。煤炭開采加重了礦區(qū)水資源流失，加劇了礦區(qū)農(nóng)業(yè)干旱[3]。特別是露天煤礦開采，破壞了原生地表、地形、地貌，擾動了原生土體結(jié)構(gòu)，破壞了自然生態(tài)。礦產(chǎn)資源的開采利用，對促進國民經(jīng)濟快速發(fā)展產(chǎn)生積極作用，但過度的開采加劇礦區(qū)土壤的破壞，造成了可利用土地資源的逐年減少[4]。可利用土地作為人類的最重要生產(chǎn)資料，是農(nóng)業(yè)和工業(yè)最基礎(chǔ)的物質(zhì)條件[5]。土地資源的合理利用，影響了人類文明發(fā)展，也推動了人類社會的進步[6]。基于人類生存與城市、區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展需求，對礦區(qū)土地可持續(xù)利用的迫切需要，礦區(qū)土壤修復(fù)與復(fù)墾成為世界各國研究關(guān)注的焦點[7-9]。

近年來，隨著國家可持續(xù)戰(zhàn)略的實施，我國對礦區(qū)土壤的復(fù)墾技術(shù)得到充足的發(fā)展。我國礦區(qū)土壤復(fù)墾的化學(xué)手段主要以改良土壤為主，如煤灰和石灰石等物質(zhì)降低土壤酸性，利用煤炭腐殖酸調(diào)節(jié)土壤pH值，用煤渣防止重金屬向表層土壤遷移，施用無機化肥加速土壤熟化等[10-11]；礦區(qū)土壤復(fù)墾的生物手段主要種植林草[12]。隨著生態(tài)脆弱性研究的逐步深入，礦區(qū)生態(tài)脆弱性逐漸被學(xué)者們所重視[13]。馬麗等基于全國宏觀大尺度，從地形特征、人類活動、生態(tài)和環(huán)境背景對我國主要煤炭基地的生態(tài)脆弱性及制約因素進行了分析[14]。礦區(qū)土壤復(fù)墾目標(biāo)是維持項目區(qū)所在地自然生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，保證該區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的可持續(xù)性[15]。黑岱溝露天煤礦位于鄂爾多斯準(zhǔn)格爾旗東部，地處生態(tài)脆弱的北方農(nóng)牧交錯帶，是中國第一大露天煤礦[16]。本研究基于黑岱溝露天煤礦，通過分析不同復(fù)墾模式的工程費用、生物措施費用和復(fù)墾投資收益等指標(biāo)，對不同復(fù)墾模式進行投資效益分析與評價，為進一步優(yōu)化復(fù)墾模式提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗黑岱溝露天煤礦(39°78′N，111°27′E)，地處黃河西岸，黑岱溝與龍王溝之間，屬于晉、陜、蒙接壤的黃土高原地區(qū)。礦區(qū)氣候?qū)僦袦貛О敫珊荡箨懶詺夂颍昶骄鶜鉁?.3～7.6 ℃，年平均降水量為408 mm，土壤類型主要為黃綿土，保水保肥能力差。地貌為典型的黃土高原溝壑區(qū)，地表溝壑縱橫，水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡劣。

1.2 復(fù)墾模式簡介

根據(jù)神華集團準(zhǔn)格爾能源公司黑岱溝露天煤礦礦區(qū)復(fù)墾的自然、經(jīng)濟和社會條件，以及公司多年的復(fù)墾實踐，主要針對采煤產(chǎn)生未復(fù)墾的排土場進行復(fù)墾研究，復(fù)墾前屬于國家土地利用的建設(shè)用地二類，主要對礦區(qū)的東排土場進行復(fù)墾，包括以下幾種模式：草灌喬結(jié)合復(fù)墾模式；草灌結(jié)合復(fù)墾模式；木復(fù)墾模式；牧草復(fù)墾模式；農(nóng)田復(fù)墾模式。

草灌喬結(jié)合復(fù)墾模式：復(fù)墾前進行的工程主要包括土地整治和田間工程，土地整治主要是對土地進行平整，用工價格為2.75 元/m3，工程量為1 500 m3，田間工程主要為灌溉設(shè)施及栽培灌木和喬木費用，用工價格為3.60 元/m3，工程量為1 080 m3。配置結(jié)構(gòu)為喬木30%、灌木30%和牧草40%，第二年油松和沙棘分別補植500棵，該模式復(fù)墾期為5年，5年之后復(fù)墾土地可以自我循環(huán)，復(fù)墾期間第一年灌溉3次，第二年灌溉2次，第三年灌溉1次。

草灌結(jié)合復(fù)墾模式：復(fù)墾前的工程同草灌喬結(jié)合復(fù)墾模式相同，土地整治工程量為1 500 m3，田間工程用工量為1 080 m3。配置結(jié)構(gòu)為灌木40%和牧草60%，灌木(檸條)第二年補植500棵，牧草補播3 kg，復(fù)墾期為5年，5年之后復(fù)墾土地可以自我循環(huán)，復(fù)墾期間第一年灌溉3次，第二年灌溉2次，第三年灌溉1次，牧草產(chǎn)量相當(dāng)于牧草復(fù)墾模式下全部產(chǎn)量的50%。

木復(fù)墾模式：復(fù)墾前的工程同草灌喬結(jié)合復(fù)墾模式相同，土地整治工程量為1 500 m3，田間工程用工量為1 500 m3。歐李13 000棵/hm2，第二年補植1 000棵，復(fù)墾期為5年，5年之后復(fù)墾土地可以自我循環(huán)，復(fù)墾期間第一年灌溉3次，第二年到第五年灌溉2次，歐李盛果期后產(chǎn)生效益在5年內(nèi)全部用于沖抵復(fù)墾投資。

牧草復(fù)墾模式：復(fù)墾前土地整治工程同草灌喬結(jié)合復(fù)墾模式相同，土地整治工程量為1 500 m3，田間工程主要是鋪設(shè)灌溉設(shè)施，價格為6 000元/hm2，用工量為1 hm2。苜蓿15 kg/hm2，第二年補植5 kg，以保證成活率，復(fù)墾期為5年，5年之后復(fù)墾土地可以自我循環(huán)，5年內(nèi)產(chǎn)生的效益全部用于沖抵復(fù)墾投資，5年后的更新投資沒有進行投資估算和分析。

農(nóng)田復(fù)墾模式：復(fù)墾前土地整治工程同草灌喬結(jié)合復(fù)墾模式相同，土地整治工程量為1 500 m3，田間工程主要是鋪設(shè)灌溉設(shè)施，價格為6 500元/hm2，用工量為1 hm2。燕麥、玉米和大豆組合。復(fù)墾期為8年，前5年為牧草(苜蓿)復(fù)墾，之后用農(nóng)作物進一步復(fù)墾3年，復(fù)墾土地前五年有灌溉措施，后三年為旱作農(nóng)業(yè)，農(nóng)作物產(chǎn)量是基于旱作條件下的產(chǎn)量，農(nóng)作物的副產(chǎn)品一樣計算收入并用于沖抵復(fù)墾投資。

各種復(fù)墾模式的復(fù)墾目標(biāo)不同，做法也有很大差別，相應(yīng)的復(fù)墾投資也有很大的不同。復(fù)墾土地已進行了基本的土地整理，但還需要根據(jù)復(fù)墾目的的不同完成土地平整、田間工程等基本建設(shè)；復(fù)墾投資以2007年價格作為不變價，復(fù)墾期內(nèi)各年的各項投資進行折現(xiàn)，折現(xiàn)率采為6%；計算出的投資為2007年價格。復(fù)墾土地在復(fù)墾期間的收入作為負(fù)項沖抵投資額，喬木灌木生長所增值的部分沒有計入收入；復(fù)墾土地的各種作物、牧草、果品的分年度產(chǎn)量根據(jù)歷年復(fù)墾的實際數(shù)據(jù)的平均值計算。平整土地、灌溉等各項活動的價格和樹苗、種子等材料的價格均以當(dāng)?shù)仄骄鶅r格為準(zhǔn)；化肥為二銨和尿素，用量為各一半，平均價格為1.8 元/kg；人工費按35元/人計算，所有費用均基于2007當(dāng)年的標(biāo)準(zhǔn)。

投資費用主要包括工程費用、生物措施費用和復(fù)墾投資收益的收益。工程費用主要包括土地整治、田間工程和其他材料；生物措施費用主要包括種子與種苗、灌溉、肥料、栽培與管護人工；復(fù)墾投資收益主要為各復(fù)墾模式下的收益。

2 結(jié)果與分析

2.1 計算模型

不同復(fù)墾模式的投資效益比較見表1。不同復(fù)墾模式的累積投資差異明顯，草灌喬復(fù)墾模式和歐李復(fù)墾模式的累積投資明顯高于其他三種復(fù)墾模式，主要是由于這兩種復(fù)墾模式在種苗與種子的費用上明顯高于其他三種模式，其中以草灌喬復(fù)墾模式投資費用最高，達到了57 194 元/hm2，牧草復(fù)墾模式的投資費用最低為20 620 元/hm2，這主要是由于牧草種子與種苗費用較低，且整個復(fù)墾過程中的灌溉、肥料和栽培與管護成本較低。不同復(fù)墾模式的工程費用差異不明顯，但是復(fù)墾投資收益存在明顯差異，草灌喬復(fù)墾模式和灌草復(fù)墾模式的復(fù)墾投資收益最低，僅為7 800 元/hm2，歐李復(fù)墾模式和農(nóng)作物復(fù)墾模式復(fù)墾投資收益優(yōu)勢明顯，但是農(nóng)作物復(fù)墾模式復(fù)墾周期為8年，因此，歐李復(fù)墾模式的復(fù)墾投資收益最優(yōu)，達到了39 600 元/hm2。

表1 不同復(fù)墾模式單位投資效益比較

2.2 不同復(fù)墾模式綜合評價分析

從表2可以看出，不同復(fù)墾模式的綜合評價中牧草復(fù)墾模式和歐李復(fù)墾模式優(yōu)勢明顯，而農(nóng)作物復(fù)墾模式顯示出明顯的劣勢。這主要由于牧草復(fù)墾模式的投資最低，對土地條件要求不高，適合各種類型的土地，復(fù)墾后具有一定的財務(wù)收益能力，復(fù)墾后生物資產(chǎn)價值不高，生態(tài)效果也不比草灌喬模式；歐李復(fù)墾模式的財務(wù)收益能力、復(fù)墾后生物資產(chǎn)的價值和生態(tài)效果都比較好，但投資較大、對土地的要求較高。農(nóng)作物復(fù)墾模式對土地的要求最高，復(fù)墾后生物資產(chǎn)價值最低，生態(tài)效果最差，而且復(fù)墾期限最長達8年，且財務(wù)收益能力較強，投資較低，但如果考慮復(fù)墾土地可以增加農(nóng)業(yè)用地，這種復(fù)墾模式帶來的社會效益還是很明顯的。草灌喬復(fù)墾模式最為合理，生態(tài)效益最好，特別是在生態(tài)問題最為緊迫的條件下，建議首先選擇這種模式，以盡快建立穩(wěn)定的植被。牧草復(fù)墾模式成本最低，最為經(jīng)濟，主要是由于該模式為一次性投入較低，且維護費用較低，簡單易行。由于農(nóng)作物復(fù)墾是在牧草復(fù)墾的基礎(chǔ)上進行的，復(fù)墾后期種植農(nóng)作物也有一定的收成，其經(jīng)濟效果相對較好，所以投資也比較小。牧草復(fù)墾、灌草結(jié)合復(fù)墾模式的要求最低，而農(nóng)作物復(fù)墾模式對土地的條件要求最高。草灌喬復(fù)墾模式下留存的喬木的價值量大，其次為歐李復(fù)墾模式，最小的為農(nóng)作物復(fù)墾模式，復(fù)墾后土地一年一熟，土地上留存的生物資產(chǎn)價值很低。從長期看，如果有足夠的投資能力，而且更加關(guān)注長期效益，關(guān)注生態(tài)效益，草灌喬模式比較具有優(yōu)勢。歐李復(fù)墾模式在五年后達到盛果期，果實產(chǎn)量較大，其生物資產(chǎn)的價值較高，具有較好的財務(wù)收益能力。農(nóng)作物一年一熟，當(dāng)年生產(chǎn)，當(dāng)年見效，具有較好的財務(wù)收益能力。草灌喬模式下喬木的成材需要較長時間，短期內(nèi)沒有明顯的收益，因而短期財務(wù)收益能力較弱。

表2 不同復(fù)墾模式的綜合分析與評價

注：生態(tài)效果依據(jù)其效益的大小排隊，最大為1，最小為5；投資成本從小到大排隊，投資最下為1，最大為5；對土地要求從寬到嚴(yán)排隊，最寬松威1，最嚴(yán)格為5；墾后生物資產(chǎn)價值按大小排隊，最大為1，最小為5；墾后財務(wù)收益能力按強弱排隊，最強為1，最弱為5；綜合評價為上述五項的合計分，越小越優(yōu)。

3 結(jié) 論

本研究以黑岱溝露天煤礦不同復(fù)墾模式為研究對象，研究了不同復(fù)墾模式下的投資效益比較，研究認(rèn)為牧草復(fù)墾模式投資成本最低，草灌喬復(fù)墾模式和歐李復(fù)墾模式投資成本較高；對不同復(fù)墾模式綜合分析對比看出，不同復(fù)墾模式各具特點，牧草復(fù)墾模式和歐李復(fù)墾模式優(yōu)勢明顯，而農(nóng)作物復(fù)墾模式顯示出明顯的劣勢；考慮到增加可利用耕地的作用效果，農(nóng)作物復(fù)墾模式優(yōu)勢明顯，直接增加了可利用耕地面積；草灌喬復(fù)墾模式提升復(fù)墾區(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性上效果最佳。本研究只從投資成本，同時對不同模式進行綜合分析，不同復(fù)墾模式對礦區(qū)復(fù)墾土壤的作用效果未作考慮，因此，各種復(fù)墾模式優(yōu)缺點明顯，需要根據(jù)實際情況斟酌使用。

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AnalysisandevaluationondifferentreclamationsysteminHeidaigouopencastcoalminearea

DAI Yunxian1，QIAO Guanghua1，ZHAI Zhengjiang2，YANG Hanhong2，ZHANG Yong2，LIU Jinghui1

(1.Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot010019,China;2.Shenhua Group Zhungeer Energy Co.,Ltd.,Ordos017100,China)

In this study,the authors analyze and evaluate different reclamation systems by the investment-benefit in Heidaigou opencast coal mine area,and the reclamation system including the combination vegetation of herb,shrub and tree,herb and shrub mixed vegetation,shrub vegetation,herb vegetation and farming vegetation.The results show that:the investment of grass vegetation reclamation system is lowest among the5reclamation systems,and the combination vegetation of herb,shrub and tree,grass and shrub mixed vegetation was much higher compared with other reclamation systems;the different reclamation systems show different characteristics by investment-benefit analysis and evaluation;comprehensive analysis of ecological effects,investment costs,land conditions,biological value and financial capacity,herb and shrub vegetation reclamation system show advantages compared with other reclamation systems,and farming vegetation reclamation system show disadvantages;considering the effect of reclamation system on available arable land,farming vegetation reclamation system show obvious advantages by increasing the arable land area;the combination vegetation of herb,shrub and tree reclamation system show the best beneficial in improving stability of the local ecosystem.Therefore,the advantages and disadvantages of different reclamation systems are obvious,and need to be according to the actual situation.

Heidaigou;opencast coal mine;reclamation system;benefit analysis

TD88

A

1004-4051(2017)12-0139-04

2017-06-26責(zé)任編輯宋菲

內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金項目資助(編號：2014MS0117)；神華集團科技創(chuàng)新項目資助(編號：SH-ZY-05-04)

戴云仙(1968-)，女，內(nèi)蒙古四子王旗人，理學(xué)學(xué)士，副教授，主要從事數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)研究，E-maildyx8589@sina.com。

劉景輝(1965-)，男，內(nèi)蒙古奈曼旗人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事耕作制度與農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)研究，E-mail:cauljh@163.com。