采煤塌陷新生濕地生態(tài)保護與修復措施研究
——以沛縣安國湖國家濕地公園為例

朱興沛，張 亮，朱乾坤，胡明鳳，王 新，王 菲，魏恒乾，曹 峰，李長遠，倪士峰

沛縣是江蘇省和華東地區(qū)的煤炭主產地，探明煤儲量24 億噸，占江蘇省總儲煤量的40%以上，徐州市的66%以上，境內包含了張雙樓煤礦在內的8 對礦井[1］.因采煤造成的“萬畝”土地塌陷區(qū)，多年來缺乏人工管護，垃圾遍地，水質遭到了破壞且水土流失比較嚴重[2］.

安國湖國家濕地公園前身為農業(yè)用地及農村居住用地，后由于張雙樓礦采煤導致周邊區(qū)域形成了較大范圍的沉陷，2012 年建立省級濕地公園，2015 年被原國家林業(yè)局批準為國家級濕地公園（試點）.濕地公園開展了地形重塑、水系貫通、植被恢復、生態(tài)駁岸修復、智慧監(jiān)測、科普宣教等一系列濕地保護與恢復工作，改善了塌陷區(qū)濕地生態(tài)環(huán)境，逐步提升了區(qū)域水質.

本文通過介紹沛縣安國湖國家濕地公園獨特的采煤塌陷地濕地保護與修復措施，對其他同類型的采煤塌陷地生態(tài)保護修復具有一定的示范和參考作用.

1 安國湖國家濕地公園概況

安國湖國家濕地公園位于江蘇省沛縣安國鎮(zhèn)南部，湖區(qū)原址為農耕區(qū)，后因境內采煤而造成塌陷，形成大面積的積水區(qū)，地理坐標為：東 經116°48'42.49″~116°51'46.55″，北 緯34°47'36.88″~34°49'02.04″. 濕 地 公 園 總 面 積5.170 6×106m2，濕地總面積達到3.920 9×106m2，濕地率75.84%，包括沼澤濕地1.499 3×106m2、人工濕地2.421 6×106m2，濕地資源豐富，為野生動植物提供了優(yōu)良的棲息生境（表1）.

表1 安國湖國家濕地公園濕地類型及面積

1.1 地質水文

江蘇沛縣安國湖國家濕地公園原屬沛縣安國鎮(zhèn)張雙樓礦片區(qū)，張雙樓礦區(qū)含煤地層主要為晚古生代的太原組和山西組，根據沉積條件、巖性、水利特征、含水層、隔水層的組合關系，結合對礦井可采煤層的影響，礦區(qū)內自上而下可歸并為三個含水層，一個弱透水層組和一個隔水層組[3］.上世紀70 年代以來，濕地公園所在的區(qū)域由于采煤塌陷沉降，逐漸形成了大面積的積水區(qū).目前濕地公園內水域面積寬廣，與外界水系溝通主要有三個途徑，西部與龍口河相接，南部通過燕牌坊大溝和張雙樓大溝分別連通挖工莊河與徐沛河，北部則通過左堯大溝連接徐沛河、京杭大運河和微山湖.

1.2 動植物資源

根據最新的動植物本底資源調查，安國湖濕地公園內維管束植物75 科172 屬210 種（變種）.有國家Ⅰ級保護植物2 種，為裸子植物水杉（Metasequoia glyptostroboidesHu & W. C.Cheng，栽培種）和銀杏（Ginkgo bilobaL.，栽培種）；國家Ⅱ級保護植物3 種，為野大豆（Gly?cine sojaSieb. et Zucc.）、蓮（Nelumbo nuciferaGaertn.）和櫸樹（Zelkova serrata（Thunb.）Makino，栽培種）（《國家重點保護野生植物名錄》）.濕地公園內共有野生脊椎動物28 目49 科121種，其 中 鳥 類15 目33 科89 種，魚 類4 目6 科14 種，兩 棲類1 目2 科5 種，爬 行類3 目3 科7種，哺乳類5 目5 科6 種.其中，記錄有青頭潛鴨（Aythya baeri）、震旦鴉雀（Paradoxornis heu?dei）、小天鵝（Cygnus columbianus）、鴛鴦（Aix galericulata）、黑耳鳶（Milvus lineatus）等國家Ⅰ、Ⅱ級重點保護鳥類11 種（《國家重點保護野生動物名錄》），江蘇省級重點保護鳥類46種（《江蘇省重點保護陸生野生動物名錄》）（蘇政發(fā)〔1997〕130 號）.

2 濕地保護和恢復措施

安國湖采煤塌陷地濕地保護恢復工程從2013 年開始實施，總投資超3.5 億元，通過開展地形重塑、水系貫通、濕地植被恢復、生態(tài)駁岸修復、棲息地保護與修復等工作，有效保護了安國湖濕地，為鳥類和魚類等濕地動物提供了良好的棲息生境.

2.1 地形重塑與水系貫通

安國湖國家濕地公園內部水系梳理緊緊圍繞濕地公園地形及自然環(huán)境特點展開，立足于恢復濕地生態(tài)系統(tǒng)的結構與功能完整性，在對原采煤塌陷地開展地形重塑的基礎上，打通塘埂，對不同區(qū)域進行針對性的水系溝通.原采煤塌陷地自然環(huán)境狀況如圖1 所示.

圖1 原采煤塌陷地自然環(huán)境狀況

2013—2016 年期間，安國湖國家濕地公園投入資金超過8 000 萬元，先后開展了地形整理、水系貫通等工作.據不完全統(tǒng)計，共整理土方1.8×106m3，疏通水道5 000 m，建設橋梁4 座，涵洞4 座，水閘6 座，調水泵站2 座，埋設過路涵管160 余道.2016—2019 年，整理安國湖采煤塌陷地超過1 250 畝.采煤塌陷地地形整理、水系貫通施工現(xiàn)場如圖2 所示.

圖2 采煤塌陷地地形整理、水系貫通施工現(xiàn)場

這些工程的實施，使?jié)竦毓珗@東西兩區(qū)水系貫通，改善了濕地原有短流與水力死區(qū)現(xiàn)象，強化了濕地的生態(tài)凈化效果，為濕地公園棲息地恢復提供了良好的地理條件.濕地公園地形整理、水系貫通工程生態(tài)效果如圖3所示.

圖3 濕地公園地形整理、水系貫通工程生態(tài)效果

2.2 植被恢復與駁岸修復

（1）濕地植被恢復與提升植物多樣性.濕地植物帶構建需要根據水體深淺、水面大小、水流速度等來選擇適合的沉水植物、浮水植物、漂浮植物、挺水植物，以及沿岸耐濕的喬灌木.沛縣安國湖濕地公園管理中心根據植物的生活習性、當地環(huán)境的適存率，以及水生植物的形態(tài)、花期、色葉等，優(yōu)先栽植了大量適宜本地生長、觀賞性好和凈化能力強的蘆葦、香蒲、蘆荻、水蔥、荷花、睡蓮等水生植物，構成一個完整的濕地植物群落和水體過濾凈化系統(tǒng)，提高了濕地的生態(tài)修復能力[4］.原采煤塌陷地生態(tài)植被狀況如圖4 所示.

圖4 原采煤塌陷地生態(tài)植被狀況

2013—2021 年，依托各種資金（中央財政林業(yè)補助資金、省礦地融合試點項目補助資金等），多次開展了濕地植被恢復工程，通過恢復種植濕生植被與鄉(xiāng)土植被，重現(xiàn)了原生態(tài)濕地風貌.其中2013—2014 年期間是安國湖植被恢復的主要時間，恢復植被面積超過3.5×105m2，構建了目前濕地公園范圍及其沿線周邊內的植被基底，種植了千屈菜、鳶尾、荷花、睡蓮、蘆葦等適生濕地植物.2016—2021年，恢復植被面積超過3.4×105m2，進一步營造了園內濕地景觀.采煤塌陷地生態(tài)植被恢復保護施工現(xiàn)場如圖5 所示.

圖5 采煤塌陷地生態(tài)植被恢復保護施工現(xiàn)場

目前，濕地公園內植物資源較為豐富，有蕨類植物2 科2 屬2 種、裸子植物4 科6 屬6種、雙子葉植物58 科133 屬163 種、單子葉植物11 科31 屬39 種.由此，逐步形成了沉水-浮葉-挺水-灌木及地被-喬木的植被群落結構，既對濕地景觀起到了美化作用，也為濕地公園內野生動物提供了良好的棲息生境.濕地公園生態(tài)植被恢復保護效果如圖6 所示.

圖6 濕地公園生態(tài)植被恢復保護效果

（2）生態(tài)駁岸修復.濕地公園結合地形梳理及植被恢復工程，開展駁岸修復工作.駁岸修復土方工程現(xiàn)場如圖7 所示.

圖7 駁岸修復土方工程現(xiàn)場

安國湖國家濕地公園內湖岸較平且水流緩慢的濱岸帶區(qū)域較多，考慮到保護自然狀態(tài)，并根據水位的變化，選擇相應的鄉(xiāng)土物種配合耐濕喬灌木、濕生植物的種植，形成水生-濕生-陸生植物群落帶，達到了穩(wěn)定河岸的目的.駁岸修復生態(tài)植被物種配置如圖8 所示.

圖8 駁岸修復生態(tài)植被物種配置

據不完全統(tǒng)計，完成中部、北部、西部等區(qū)域生態(tài)駁岸建設約5 km.濕地公園內所有駁岸均通過近自然駁岸的營造，形成季節(jié)性水陸交錯區(qū)域，不僅構建了良好的水陸交界地帶生態(tài)群落，而且提高了濕地對有機物及氮磷的去除能力，保護和改善了安國湖水質，保障了濕地原生態(tài)風貌.濕地公園駁岸修復后生態(tài)保護效果如圖9 所示.

圖9 濕地公園駁岸修復后生態(tài)保護效果

2.3 棲息地保護與恢復

（1）健康水生態(tài)系統(tǒng)構建.安國湖國家濕地公園通過補種水生植物、投放魚苗等措施，構建物種間相互依存、相互作用的種間關系，從而形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，極大地完善了食物鏈.目前，濕地公園內水生生態(tài)系統(tǒng)基本構成了由生產者（浮游植物、水生植物）→第一級消費者（食草浮游動物、底棲動物）→第二級消費者（食肉浮游動物、底棲動物）→第三級消費者（魚類）→腐物寄生菌→無機營養(yǎng)鹽→生產者形成的完整食物鏈循環(huán).

（2）鳥類棲息地保護.安國湖濕地公園內鳥類資源豐富，是濕地公園生機的重要體現(xiàn).根據不同濕地鳥類棲息環(huán)境的多樣性，對一些濕地淺灘進行了封閉恢復管理.通過補植濕地植被或是回土等方式進行濕地修復，將其恢復成鳥類棲息地；通過在安靜、較為封閉的場所保留自然狀態(tài)下的樹杈、草叢、倒木等吸引鳥類自行筑巢，提供原生態(tài)棲息場所；在洲灘邊緣地帶應適量投入螺類等軟體動物和甲殼類動物等，吸引鳥類前來覓食；通過補植一些冬季有宿存果實的樹種來吸引留鳥（如火棘、楝、欒樹、蘋果屬的一些植物以及石楠類等）.濕地公園鳥類棲息覓食場所如圖10 所示.

圖10 濕地公園鳥類棲息覓食場所

為了進一步保障園內濕地水鳥多樣化的棲息生境，為秋冬季節(jié)候鳥棲息覓食提供適宜的場所，安國湖國家濕地公園管理中心投入640 萬元在公園北部開展鳥類棲息地恢復工程200 畝，同時在保育區(qū)內筑建面積120 余畝的人工島6 處.濕地公園生態(tài)鳥島施工現(xiàn)場如圖11 所示.

圖11 濕地公園生態(tài)鳥島施工現(xiàn)場

通過地形改造、恢復適生植被、塑造沼澤、淺灘等濕地類型，構建了多個生態(tài)小島，從而為各種鳥類提供棲息、覓食、繁衍的空間（圖12），不僅有效地豐富了區(qū)域物種資源，也在一定程度上增加了保育區(qū)內濕地面積，為濕地保護恢復及科普宣教奠定了良好基礎.

圖12 濕地公園鳥類棲息、覓食、繁衍的天堂

2.4 構建“人工監(jiān)測+自動監(jiān)測”相結合的監(jiān)測管理體系

安國湖國家濕地公園為了準確把握和了解濕地公園的濕地資源情況，與南京大學常熟生態(tài)研究院合作，除進行濕地公園資源本底情況的人工監(jiān)測外，還通過構建“智慧監(jiān)測與管理系統(tǒng)”實現(xiàn)全濕地公園范圍覆蓋的自動化監(jiān)測和管理（圖13），建設濕地公園的水質、大氣、土壤、地質沉降，以及動植物種類等監(jiān)測的大數據網絡平臺.

圖13 濕地公園野外環(huán)境因子及動植物監(jiān)測設備

兩種監(jiān)測調查方式相互補充、相互印證，可以完整地體現(xiàn)出濕地公園的自然本底和變化情況，實現(xiàn)了實時、自動化、智能化監(jiān)測，實時展現(xiàn)水體的pH、溶解氧（DO）、電導率（EC）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）、總磷（TP）、化學需氧量（COD）、大氣、土壤、地質沉降、動植物種類等監(jiān)測數據，為濕地公園的保護恢復和管理運營提供了堅實的數據支撐.濕地公園智慧監(jiān)測與管理系統(tǒng)數據平臺如圖14 所示.

圖14 濕地公園智慧監(jiān)測與管理系統(tǒng)數據平臺

這不僅在江蘇省濕地公園生態(tài)監(jiān)測方面具有先行的示范作用，而且可以成為全國濕地公園中的樣板工程，為其他濕地公園提供有益的借鑒和參考.

2.5 全方位的濕地科普宣教體系

安國湖國家濕地公園為滿足游客對于濕地探索體驗的需求，滿足濕地公園濕地知識宣教的需求，公園內建立了完整的、全方位的濕地功能展示和濕地科普宣教體系，通過濕地科普館室內展示，結合濕地科研和濕地觀鳥活動，強化游客保護濕地、保護動植物的生態(tài)保護意識，豐富游客的游覽需求.

一方面，建設濕地科普館，以室內集中式展示濕地科普常識、安國湖濕地特色、地方文化、濕地保護成效等內容，便于游客短時間內了解濕地常識，了解安國湖濕地的建設歷程.濕地科普館自然濕地學校如圖15 所示.

圖15 濕地科普館自然濕地學校

另一方面，在室外建設濕地宣教展牌、常見植物掛牌等室外宣教設施（圖16），通過室內室外的內外聯(lián)動形式，讓游客置身于自然實景當中，切身感受濕地功能和濕地美景.濕地公園注重科普宣教工作的開展，喚起了周邊民眾的濕地保護意識，營造了濕地保護和修復方面良好的社會教育氛圍.周邊不少的中小學校都在制訂來安國湖濕地進行研學活動的計劃.

圖16 濕地公園室外宣教展牌

3 討論與結論

采礦塌陷地一般堅持“宜農則農、宜林則林、宜牧則牧、宜漁則漁、宜建則建”的“五宜”原則進行綜合整治與修復，從90 年代起，馬金玲[5］、董祥林[6］、壽冀平[7］等學者相繼開展了一系列相關研究.根據采煤塌陷地的實際情況及預測模型，將積水型采煤塌陷地根據面積大小、破碎度、周邊環(huán)境的不同恢復為濕地或水產養(yǎng)殖塘；將無積水或輕度積水的采煤塌陷地恢復為耕地[8］；將土壤鹽漬化或過度貧瘠的采煤塌陷地恢復為林地，實現(xiàn)了采煤塌陷地的保護恢復.

3.1 與采煤塌陷地復墾還田方式的比較

復墾還田是常見的采煤塌陷地恢復方式之一，主要采取挖深墊淺、淺層平整等方式進行土地復墾.劉景雙等[9］以撫順煤礦為例，研究了采用復墾還田與排研相結合，復墾高質量農田，既減少占用土地面積，也將剝離巖石等固體廢物掩埋，防止環(huán)境污染，有利于保護環(huán)境.何斌[10］以平原礦區(qū)煤礦塌陷地復墾為方向，思考農田良性生態(tài)改造工程.

安國湖國家濕地公園原址為農耕區(qū)，后因境內采煤塌陷形成大面積的積水區(qū).針對濕地公園的自然本底資源與地質環(huán)境情況，2018 年開展了采煤塌陷區(qū)礦山地質生態(tài)環(huán)境修復項目，在公園中部、東南部進行了土地整理，綜合考慮濕地公園的生態(tài)敏感性和管控要求，后期在對應區(qū)域開展了植被恢復工作，并未開展復墾還田.塌陷地的復墾還田修復方式容易對濕地生態(tài)系統(tǒng)的平衡性造成破壞，且對還田區(qū)域的管理及還田程度的管控要求高，所以不建議在濕地公園內以復墾還田的方式開展塌陷地修復.

3.2 與采煤塌陷地開展生態(tài)養(yǎng)殖方式的比較

孤立型的深度塌陷地，由于周圍無過渡地帶，恢復多樣性的浮葉植被、挺水植被和沉水植被存在一定的難度，針對這類塌陷地的修復，大多經過整治后開展綜合模式下的生態(tài)養(yǎng)殖活動.李淑娟等[11］對濟寧二號煤礦塌陷地現(xiàn)狀進行綜合分析，提出了采煤塌陷地復墾治理及生態(tài)養(yǎng)魚方案.陳德福等[12］探索了煤礦塌陷地水域的生態(tài)養(yǎng)殖的可行性，指出了塌陷地治理后開展生態(tài)利用活動的經濟效益.張東京等[13］以山東新巨龍煤礦塌陷地為例，結合農業(yè)技術及生物技術，總結新巨龍煤礦塌陷地采用土地復墾、開發(fā)塌陷地以及發(fā)展高效生態(tài)漁業(yè)的情況.

安國湖國家濕地公園內存在部分孤立型的深度塌陷地，但大部分塌陷后的水面呈現(xiàn)自然原生態(tài)景象，且園內北部與西部片區(qū)仍存在持續(xù)塌陷沉降的現(xiàn)象.開展生態(tài)養(yǎng)殖方式在一定程度上可以提高塌陷地的生產利用率，但也會對不穩(wěn)定的塌陷地濕地生態(tài)系統(tǒng)造成影響，當人為利用活動強度超過環(huán)境承載力時，會對濕地環(huán)境造成巨大損害，兩者之間難以做到相對穩(wěn)定的平衡.建議在保障濕地生態(tài)系統(tǒng)保護不受破壞的前提下，未來可考慮在合理利用區(qū)開展適度的生態(tài)種養(yǎng)殖，并做好嚴格監(jiān)管，盡量減少對濕地的人為干擾.

3.3 與采煤塌陷地開展生態(tài)恢復前后成效的比較

沛縣安國湖濕地公園位于京杭大運河上游，是南水北調東線工程清水廊道天然屏障，以生態(tài)修復保護、水質凈化為主要目標，通過實施水系貫通、種植喬、灌、草、浮游、沉水、挺水植物、恢復和豐富濕地原植被物種、恢復和保護棲息生境等工程，生態(tài)環(huán)境得到了顯著改善.湖水的水質由原V 類已達到Ⅲ類水質標準.通過構建“人工監(jiān)測+自動監(jiān)測”相結合的科研監(jiān)測體系，完整地體現(xiàn)出濕地公園的自然本底和變化情況，實時展現(xiàn)了濕地公園水體、大氣、土壤、地質沉降、動植物種類等監(jiān)測數據，為濕地公園的保護恢復和管理運營提供了堅實的數據支撐.據當前監(jiān)測數據統(tǒng)計，新增濕地植物69 種，國家Ⅰ、Ⅱ級重點保護鳥類8 種，有青頭潛鴨、震旦鴉雀、白腰杓鷸、白尾鷂、黑耳鳶、雀鷹、紅隼、燕隼；新增須浮鷗（Chlidonias hybrida）、黃嘴白鷺（Egretta eulophotes）、黃葦鳽（Ixobrychus sinensis）、紅頭潛鴨（Aythya ferina）等省級重點保護鳥類36種，還有國家“三有”保護鳥類15 種（原國家林業(yè)局令第7 號）.大氣質量以及土壤環(huán)境均達到了生態(tài)環(huán)保標準.智慧監(jiān)測工程不僅在江蘇省濕地公園生態(tài)監(jiān)測方面具有先行的示范作用，而且可以成為全國濕地公園中的樣板工程，為其他濕地公園提供了借鑒和參考.

3.4 結論

（1）安國湖國家濕地公園原址為農耕區(qū)，后因境內采煤塌陷形成大面積的積水區(qū).由于塌陷地的復墾還田方式容易對濕地生態(tài)環(huán)境的平衡性造成破壞，且考慮濕地公園的生態(tài)敏感性和管控要求，所以復墾還田的修復方式不很適合安國湖國家濕地公園.

（2）安國湖國家濕地公園內存在部分孤立型的深度塌陷地，但大部分塌陷后的水面呈現(xiàn)自然原生態(tài)的景象，且園內北部與西部片區(qū)仍存在持續(xù)塌陷沉降的現(xiàn)象.基于國家級濕地公園的管控要求、考慮塌陷地濕地生態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性與完整性，已經禁止在園內保育區(qū)與恢復重建區(qū)開展與濕地保護和管理無關的活動.在保障濕地生態(tài)系統(tǒng)保護不受破壞的前提下，未來可考慮在合理利用區(qū)開展適度的生態(tài)種養(yǎng)殖，并進行嚴格的管理.

（3）與江蘇九里湖國家濕地公園、潘安湖國家濕地公園成因相似，安國湖國家濕地公園也是因采煤塌陷而形成的新生濕地.因其作為濕地及國家濕地公園的特性，需要堅持全面保護、科學修復、合理利用、持續(xù)發(fā)展的原則，將生態(tài)保護放在首要地位.所以不同于一般采煤塌陷地采用復墾還田、生態(tài)養(yǎng)殖等的修復利用方式，安國湖國家濕地公園以濕地生態(tài)保護與恢復為重點，開展了地形重塑、水系貫通、植被恢復，以及生態(tài)駁岸修復等一系列工作.通過突出人工干預的采煤塌陷地生態(tài)修復特色，注重植物、動物與濕地類型的融合、協(xié)調與健康發(fā)展，安國湖國家濕地公園整個濕地生態(tài)系統(tǒng)經歷了采煤塌陷地—近自然濕地—自然濕地的恢復過程和演替過程，有效地改善了塌陷區(qū)的水質，實現(xiàn)了產業(yè)轉型發(fā)展和人居環(huán)境改善的有機結合，創(chuàng)新了采煤塌陷地綜合治理模式并實現(xiàn)了突破，具有保護與修復的典型性和示范性.