景觀生態(tài)學(xué)在廢棄露天礦山治理中的應(yīng)用研究

摘要：目的：隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，露天礦山開采作為一種重要的采礦方式，為人類社會的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。然而，露天礦山開采也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題，如土壤侵蝕與質(zhì)量損失、水資源污染與礦山排水、生物多樣性喪失等，威脅著生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。方法：景觀生態(tài)學(xué)作為一門跨領(lǐng)域的學(xué)科，以獨特的理論和方法，成為解決廢棄露天礦山治理問題的有效途徑。景觀生態(tài)學(xué)關(guān)注人類活動與自然環(huán)境的相互作用，將自然科學(xué)、社會科學(xué)和人文科學(xué)相結(jié)合，以系統(tǒng)性和綜合性的視角探討環(huán)境問題，注重在自然與人類共存的條件下進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和管理。結(jié)果：文章旨在探討景觀生態(tài)學(xué)在廢棄露天礦山治理中的應(yīng)用，重點關(guān)注景觀規(guī)劃與重建、植被恢復(fù)與生物多樣性保護(hù)、水資源管理與生態(tài)水文修復(fù)等方面，對廢棄露天礦山帶來的環(huán)境破壞進(jìn)行深入分析，剖析其對土壤、水資源和生物多樣性造成的影響。結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)的理論與方法，提出相應(yīng)的解決方案，以期實現(xiàn)廢棄露天礦山地區(qū)的生態(tài)修復(fù)和可持續(xù)發(fā)展。結(jié)論：通過對景觀生態(tài)學(xué)在廢棄露天礦山治理中的應(yīng)用進(jìn)行研究，有望為環(huán)境保護(hù)與治理工作提供新的思路和方法。同時，文章旨在為實現(xiàn)更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和可持續(xù)發(fā)展提供借鑒和啟示。

關(guān)鍵詞：景觀生態(tài)學(xué)；廢棄露天礦山；景觀規(guī)劃與重建；可持續(xù)利用

中圖分類號：X322 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）23-0-03

0 引言

在廢棄露天礦山治理中，應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)能夠提供科學(xué)的理論和方法來修復(fù)和重建礦山區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)。通過景觀規(guī)劃與重建，可以合理規(guī)劃礦山區(qū)域的景觀格局和結(jié)構(gòu)，恢復(fù)被破壞的植被和生態(tài)功能。通過選擇適宜的植被類型和引入適應(yīng)性強(qiáng)的物種，可以恢復(fù)植被和保護(hù)生物多樣性。此外，水資源管理與生態(tài)水文修復(fù)也是廢棄露天礦山治理中的關(guān)鍵內(nèi)容。通過合理管理水資源、修復(fù)濕地等措施，可以凈化水質(zhì)，改善水生態(tài)系統(tǒng)的功能。

1 廢棄露天礦山環(huán)境破壞現(xiàn)狀

1.1 土壤侵蝕與質(zhì)量損失

露天礦山開采首先就是對土壤表層的破壞和剝離，通常要移除大量的土壤和巖石來暴露礦石。在這個過程中，土壤表層被剝離，原本穩(wěn)定的土壤結(jié)構(gòu)被破壞。此外，開采過程中使用的爆破、挖掘、運輸?shù)葯C(jī)械設(shè)備也會對周圍土壤造成物理損害。露天開采后，土壤會被侵蝕，礦區(qū)內(nèi)的大量裸露土地會失去植被的保護(hù)，暴露在自然氣候條件下，降雨和風(fēng)力等自然因素在裸露的土地上產(chǎn)生更大的沖擊和侵蝕力，導(dǎo)致土壤顆粒被沖刷、侵蝕和流失。特別是在陡坡區(qū)域，土壤侵蝕極為嚴(yán)重，形成溝壑和坡面，進(jìn)一步侵蝕土壤。

土壤侵蝕不僅會改變土壤的物理性質(zhì)，還會降低土壤質(zhì)量。土壤中含有豐富的有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分、微生物等，對植物生長和土壤生態(tài)功能至關(guān)重要。然而，隨著土壤顆粒的流失，土壤質(zhì)地變得更為松散，腐殖質(zhì)和養(yǎng)分加劇流失，導(dǎo)致土壤貧瘠。土壤質(zhì)量損失會進(jìn)一步影響植物生長和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。土壤侵蝕和質(zhì)量損失是廢棄露天礦山環(huán)境被破壞的重要體現(xiàn)，不僅會對礦山區(qū)域的生態(tài)環(huán)境造成直接影響，還會導(dǎo)致土壤資源的永久損失［1］。

1.2 水資源污染與礦山排水

露天礦山開采過程中，通過礦井和排水系統(tǒng)會排放出大量廢水和排水，這些廢水和排水中往往含有不同濃度的重金屬，如鉛、鎘、汞、銅、鋅以及酸性物質(zhì)和有機(jī)化合物等有害物質(zhì)。這些物質(zhì)通常是礦石中的成分，被礦山開采活動暴露和釋放出來。廢水和排水中的重金屬和有害物質(zhì)具有毒性和累積性，進(jìn)入周圍水體后，水生態(tài)系統(tǒng)被破壞會導(dǎo)致水資源污染，對水體生物產(chǎn)生直接和間接的影響。此外，也可能破壞水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，如破壞水生植被和浮游生物群落平衡，降低水體的氧含量，導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)退化。

1.3 生物多樣性喪失

露天礦山開采需要清除大片的植被覆蓋，包括森林、草地、濕地等不同類型的植被。這些植被是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，為眾多物種提供食物、棲息地和保護(hù)，植被被移除后，許多植物和它們所依賴的生物群落會遭到破壞。露天礦山開采不僅會破壞動植物原本的棲息地，還會破壞食物資源和繁殖條件，使得物種無法繼續(xù)存活，進(jìn)而導(dǎo)致生物多樣性喪失。

2 景觀生態(tài)學(xué)在廢棄露天礦山治理中的應(yīng)用

2.1 景觀規(guī)劃與重建

景觀規(guī)劃是廢棄露天礦山治理的起點，涉及對礦區(qū)的整體規(guī)劃和設(shè)計，以恢復(fù)和重建受損的景觀結(jié)構(gòu)和功能。景觀生態(tài)學(xué)提供了基于科學(xué)原則的規(guī)劃方法，包括確定合適的植被類型和布局、恢復(fù)生物多樣性、改善土壤質(zhì)量以及創(chuàng)建適宜的棲息地。這種規(guī)劃方法還考慮了周邊生態(tài)系統(tǒng)的連通性，以促進(jìn)物種遷移和種群交流，恢復(fù)礦區(qū)周邊的生態(tài)系統(tǒng)［2］。

2.1.1 景觀評估與規(guī)劃

景觀生態(tài)學(xué)理論通過在廢棄露天礦山治理中對礦區(qū)景觀進(jìn)行評估，了解受損程度、生態(tài)條件、生物多樣性狀況等方面的信息。這種評估包括野外調(diào)查、遙感、GIS分析等方法，以獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和信息，然后基于景觀評估結(jié)果，確定治理廢棄露天礦山的規(guī)劃目標(biāo)，這些目標(biāo)包括恢復(fù)植被覆蓋、保護(hù)生物多樣性、改善水資源管理等。根據(jù)對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的評估，確定環(huán)境敏感區(qū)域和保護(hù)區(qū)域，并制定相應(yīng)的限制性規(guī)定。這些規(guī)定可以控制未來的開發(fā)活動，保護(hù)關(guān)鍵的生態(tài)功能區(qū)和棲息地，避免其被進(jìn)一步破壞和污染。規(guī)劃方案要考慮到生態(tài)功能的恢復(fù)和保護(hù)，以及與社區(qū)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)。

2.1.2 重建生態(tài)功能區(qū)

在景觀規(guī)劃與重建中，重建生態(tài)功能區(qū)是關(guān)鍵任務(wù)，旨在恢復(fù)廢棄露天礦山區(qū)域的生態(tài)功能。建立核心保護(hù)區(qū)是重建生態(tài)功能區(qū)最關(guān)鍵的部分，目的是保護(hù)和恢復(fù)未受破壞或輕度受損的自然區(qū)域或關(guān)鍵生態(tài)功能區(qū)，如濕地、森林等。該區(qū)域須受到嚴(yán)格保護(hù)，限制人類活動，以促進(jìn)物種保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)。

2.2 植被恢復(fù)與生物多樣性保護(hù)

在露天礦山廢棄地修復(fù)中，恢復(fù)植被是重要步驟。通過植被的種植和生長，可以重新建立起植被覆蓋，形成穩(wěn)定的植被群落，提供棲息地和食物來源，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)功能。選擇適合該地區(qū)生態(tài)條件的本地植物種類，優(yōu)先選擇本地原生植物，有助于提高植物的適應(yīng)性和生存率。在植被恢復(fù)過程中，應(yīng)注重選擇生態(tài)適應(yīng)性較強(qiáng)的植物，包括具有耐旱、耐寒、耐鹽堿等特性的植物。此外，應(yīng)推崇本地原生植物，以保護(hù)當(dāng)?shù)厣锏亩鄻有浴?/p>

2.2.1 植被種植與適應(yīng)性調(diào)查

在廢棄露天礦山治理中，往往需要對礦山區(qū)域進(jìn)行大規(guī)模的植被恢復(fù)。植被種植是指根據(jù)治理目標(biāo)和生態(tài)需求，選擇適宜的植物種類，進(jìn)行有計劃的人工種植。種植植被不僅有助于保持土壤和涵養(yǎng)水源，還能為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)提供重要的生態(tài)服務(wù)。在種植植被時，要充分了解當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、土壤類型、水資源狀況等環(huán)境因素，選擇對該地區(qū)適應(yīng)性較強(qiáng)的植物種類，優(yōu)先選擇本地原生植物種類。

在植被恢復(fù)過程中，適應(yīng)性調(diào)查是必不可少的一步。適應(yīng)性調(diào)查是指對植物種類在治理區(qū)域內(nèi)的適應(yīng)性進(jìn)行評估和監(jiān)測。通過適應(yīng)性調(diào)查，可以了解不同植物種類對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的適應(yīng)性，包括生長狀況、抗逆性、繁殖力等。這有助于評估植被恢復(fù)工作的效果，確定哪些植物種類表現(xiàn)良好、哪些需要調(diào)整或更換，及時發(fā)現(xiàn)問題，采取相應(yīng)的措施，優(yōu)化植被恢復(fù)方案，提高植被恢復(fù)的成功率和生態(tài)效益［3］。

2.2.2 棲息地恢復(fù)與結(jié)構(gòu)多樣性

在廢棄露天礦山治理中，棲息地恢復(fù)是關(guān)鍵步驟之一。棲息地恢復(fù)旨在重新建立和恢復(fù)植被，提供適宜的棲息地條件，吸引物種回歸和重新定居。棲息地恢復(fù)可以通過選擇當(dāng)?shù)剡m應(yīng)性強(qiáng)的原生植物，以恢復(fù)和重建與自然環(huán)境相適應(yīng)的植被群落。棲息地恢復(fù)應(yīng)考慮恢復(fù)不同類型的棲息地，如濕地、草地、森林等，以提供多樣化的生境條件，重建生境結(jié)構(gòu)。通過合理設(shè)計植被結(jié)構(gòu)，包括植物的高度、層次和空間分布，創(chuàng)建復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)，提供豐富的垂直和水平生境，滿足不同物種的棲息和繁衍需求。保持結(jié)構(gòu)多樣性，結(jié)構(gòu)多樣性是指植被中不同組成部分的多樣性，包括植物的高度、層次、空間分布、空間格局等。在廢棄露天礦山治理中，恢復(fù)結(jié)構(gòu)多樣性對于保護(hù)生物多樣性至關(guān)重要，可以通過引入具有不同高度和生長習(xí)性的植物，形成植被的多層次結(jié)構(gòu)，為不同物種提供棲息空間和食物來源。通過合理的植物布置和空間分布，創(chuàng)造復(fù)雜的植被空間格局［4］。

2.2.3 水資源評估與管理策略制定

水資源評估與管理策略制定是在廢棄露天礦山治理中應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)的重要環(huán)節(jié)。從水資源管理與生態(tài)水文修復(fù)角度出發(fā)，水資源評估與管理策略制定首要的就是全面了解和評估廢棄露天礦山地區(qū)的水資源狀況。了解水資源的可利用性和變化趨勢，評估廢棄露天礦山地區(qū)的水資源總量、水文過程和水文特征；評估廢棄露天礦山地區(qū)水體的化學(xué)成分、水質(zhì)狀況和污染程度，分析水質(zhì)對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康的影響；了解生物多樣性和生態(tài)過程的變化情況，評估廢棄露天礦山地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，包括濕地、河流和水域生態(tài)系統(tǒng)?；谒Y源評估結(jié)果，制定科學(xué)合理的水資源管理策略，以實現(xiàn)廢棄露天礦山地區(qū)水資源的可持續(xù)利用和生態(tài)修復(fù)。通過制定水資源保護(hù)政策和管理措施，限制過度抽取和污染，確保水資源得到合理利用和保護(hù)，優(yōu)化水資源的循環(huán)利用，包括水的收集、儲存、利用和再利用，減少對外部水源的依賴，提高水資源利用效率；通過生態(tài)工程和生物修復(fù)等措施，恢復(fù)和重建水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，促進(jìn)生物多樣性的恢復(fù)和增強(qiáng)水體的自凈能力；建立水資源監(jiān)測體系，定期監(jiān)測和評估水資源的狀況和變化，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的治理措施。綜合水資源評估與管理策略制定的結(jié)果，制訂針對廢棄露天礦山地區(qū)的水資源管理計劃，為水資源的可持續(xù)利用和生態(tài)修復(fù)提供指導(dǎo)，這將有助于保護(hù)和恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)廢棄露天礦山地區(qū)可持續(xù)發(fā)展［5］。

2.2.4 生態(tài)水文修復(fù)與濕地恢復(fù)

從水資源管理與生態(tài)水文修復(fù)角度來看，濕地恢復(fù)是廢棄露天礦山治理中的重要方面。濕地是具有高度生態(tài)功能的水域和陸地交互區(qū)域，對水資源的凈化、保持水量平衡和維持生態(tài)平衡具有重要作用。廢棄露天礦山開采會對周邊濕地產(chǎn)生直接和間接的影響，包括濕地破壞、水域污染和生物多樣性喪失等?；謴?fù)濕地有助于發(fā)揮水資源的凈化和儲存功能，改善水質(zhì)，增加水量，并提供適宜的棲息地供生物繁衍生息。通過調(diào)整水源的供應(yīng)和排水系統(tǒng)，恢復(fù)濕地的水量平衡，增加濕地的水源補給和增強(qiáng)水位調(diào)節(jié)能力；控制泥沙和廢渣的堆積，減少泥沙對濕地生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響，保護(hù)濕地的水質(zhì)和生態(tài)功能；通過引入和恢復(fù)植被，增加濕地的植被覆蓋率，增強(qiáng)濕地的蓄水能力、水質(zhì)凈化能力和自我修復(fù)能力；保護(hù)和恢復(fù)濕地生態(tài)系統(tǒng)中的特有物種和關(guān)鍵物種，維護(hù)濕地的生物多樣性和生態(tài)平衡。

濕地具有凈化水體的功能，恢復(fù)廢棄露天礦山地區(qū)的濕地有助于改善水質(zhì)，調(diào)節(jié)水資源的分布和利用，減少水災(zāi)風(fēng)險。濕地是許多物種的棲息地和繁殖場所，恢復(fù)濕地有助于保護(hù)和恢復(fù)生物的多樣性，促進(jìn)生態(tài)平衡和生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)。

3 結(jié)語

景觀生態(tài)學(xué)在廢棄露天礦山治理中發(fā)揮著重要作用，值得深入研究和應(yīng)用。通過景觀規(guī)劃與重建，可以有效恢復(fù)廢棄露天礦山地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，有助于修復(fù)植被覆蓋和棲息地，保護(hù)物種多樣性。水資源管理與生態(tài)水文修復(fù)可以改善水質(zhì)、增加水量，保持水資源可持續(xù)利用。廢棄礦區(qū)的環(huán)境修復(fù)設(shè)計方案極其關(guān)鍵，設(shè)計人員必須對環(huán)境進(jìn)行實地考察，依據(jù)考察數(shù)據(jù)，及時調(diào)整治理方案，綜合運用這些景觀生態(tài)學(xué)的理論與方法，為廢棄露天礦山治理提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，實現(xiàn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：劉睿嘉（1997—），男，湖北武漢人，碩士在讀，研究方向：環(huán)境藝術(shù)設(shè)計。