廢棄礦山生態(tài)修復(fù)土壤保持價(jià)值估算

［關(guān)鍵詞］ 廢棄礦山；生態(tài)修復(fù)；土壤保持；服務(wù)價(jià)值；興國(guó)縣；江西省

［摘" 要］ 2021年6月，興國(guó)縣作為江西省首批市場(chǎng)化推進(jìn)礦山生態(tài)修復(fù)的試點(diǎn)縣，率先完成廢棄礦山生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目，使礦山生態(tài)系統(tǒng)得到快速恢復(fù)，生態(tài)環(huán)境明顯改善，實(shí)現(xiàn)了“生態(tài)傷疤”向“綠水青山”的轉(zhuǎn)變。基于RUSLE模型，研究生態(tài)修復(fù)前后項(xiàng)

目區(qū)土壤保持量變化，并基于市場(chǎng)價(jià)值法、成本替代法，從減少泥沙淤積價(jià)值和減少面源污染價(jià)值兩個(gè)方面計(jì)算項(xiàng)目區(qū)土壤保持價(jià)值變化。結(jié)果表明：修復(fù)后，項(xiàng)目區(qū)土壤保持量增加了6 273.07 t/a，增幅達(dá)312%；土壤保持價(jià)值增加了93 260.19元/a，增幅達(dá)313%。廢棄礦山生態(tài)修復(fù)可大幅提高項(xiàng)目區(qū)土壤保持量和土壤保持價(jià)值，主要原因是生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目消除了采礦用地，大幅增加了林地和耕地面積。

［中圖分類號(hào)］ X171.4" ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.09.021

［引用格式］ 佘源，周國(guó)華，陳志，等.廢棄礦山生態(tài)修復(fù)土壤保持價(jià)值估算：以江西省興國(guó)縣為例［J］.中國(guó)水土保持，2024（9）：69-73.

礦產(chǎn)資源開發(fā)為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，同時(shí)也導(dǎo)致了許多環(huán)境問題，尤其是大量歷史遺留廢棄露天礦山的存在，使礦產(chǎn)開發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的矛盾日益凸顯［1］。黨的十八大以來，生態(tài)文明建設(shè)的重要戰(zhàn)略地位逐漸凸出，對(duì)礦山生態(tài)修復(fù)工作也提出了新的更高要求。興國(guó)縣作為江西省首批市場(chǎng)化推進(jìn)礦山生態(tài)修復(fù)的試點(diǎn)縣，已率先完成包含東村鄉(xiāng)小洞村、樟木鄉(xiāng)源坑村和塘埠村2個(gè)鄉(xiāng)3個(gè)村的廢棄礦山生態(tài)修復(fù)。項(xiàng)目實(shí)施前損毀礦山總面積達(dá)35.81 hm2，實(shí)施后共消除地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)6處，治理水土流失面積超過80 hm2，恢復(fù)生態(tài)功能區(qū)超過50 hm2，保護(hù)周邊基本農(nóng)田約10 hm2，新增耕地4.69 hm2、林地28.44 hm2，使礦山生態(tài)系統(tǒng)得到快速恢復(fù)，生態(tài)環(huán)境明顯改善，實(shí)現(xiàn)了“生態(tài)傷疤”向“綠水青山”的轉(zhuǎn)變，為“兩山”理念的貫徹落實(shí)作出了積極貢獻(xiàn)。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指人類從生態(tài)系統(tǒng)中得到的惠利，包括供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)與支持服務(wù)。黃如良［2］提出，在廣義上，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是人類從生態(tài)系統(tǒng)獲得的惠益，這些惠益包括生態(tài)系統(tǒng)在提供食物、水、木材及纖維等方面的供給服務(wù)，在調(diào)節(jié)氣候、洪水、疾病、廢棄物及水質(zhì)等方面的調(diào)節(jié)服務(wù)，在提供消遣娛樂、美學(xué)享受及精神收益等方面的文化服務(wù)，在土壤形成、光合作用及養(yǎng)分循環(huán)等方面的支持服務(wù)。而土壤保持功能作為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的一個(gè)重要方面，為土壤形成、植被固著、水源涵養(yǎng)等提供了重要基礎(chǔ)［3］。目前，國(guó)內(nèi)大多針對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究集中在自然生態(tài)系統(tǒng)，關(guān)于礦山生態(tài)修復(fù)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響方面的研究較少，特別是礦山生態(tài)修復(fù)可以防止表土損失、養(yǎng)分流失和泥沙淤積［1］，通常會(huì)對(duì)土壤保持功能產(chǎn)生深刻影響。以興國(guó)縣礦山生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目為例，通過計(jì)算礦山生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目實(shí)施前后不同土地利用類型的單位面積土壤保持量，估算實(shí)施礦山生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目后土壤保持量和土壤保持服務(wù)功能價(jià)值的變化，為分析礦山生態(tài)修復(fù)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響、推動(dòng)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)工作持續(xù)開展提供支撐。

1" 研究區(qū)及項(xiàng)目概況

1.1" 研究區(qū)概況

研究區(qū)設(shè)在江西省贛州市興國(guó)縣東村鄉(xiāng)小洞村、樟木鄉(xiāng)源坑村和塘埠村，地處東經(jīng)115°01′～115°51′、北緯26°03′～26°41′；地貌類型為低山丘陵地貌，山體整體平緩，自然坡度15°～60°；屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫18.8 ℃。研究區(qū)位于我國(guó)南方紅壤丘陵山地生態(tài)脆弱區(qū)和南嶺山地森林及生物多樣性生態(tài)功能區(qū)，區(qū)域本底生態(tài)環(huán)境脆弱。

1.2" 項(xiàng)目概況

興國(guó)縣露天礦山開采最早源于20世紀(jì)80年代，共有6個(gè)片區(qū)，開采礦種均為炭質(zhì)頁(yè)巖礦，目前均處于廢棄狀態(tài)。大量的無序開采和私挖濫采行為導(dǎo)致項(xiàng)目區(qū)內(nèi)已形成多個(gè)采剝邊坡和矸石堆積區(qū)，地表破壞嚴(yán)重，邊坡穩(wěn)定性差，水土流失問題頻發(fā)，存在嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害隱患。礦山生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目于2020年5月啟動(dòng)，2021年6月完成，主要通過地貌重塑、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、生態(tài)恢復(fù)與防護(hù)、配套設(shè)施建設(shè)、流域環(huán)境治理等工程建設(shè)，修復(fù)損毀礦山總面積35.81 hm2，種植濕地松14 540株、爬藤植物6 325株、喬木308棵。項(xiàng)目實(shí)施前，項(xiàng)目區(qū)采礦用地、林地、果園、草地、河流水面的面積分別為33.07、1.20、0.50、0.06、0.98 hm2，實(shí)施后項(xiàng)目區(qū)采礦用地和草地面積減至0，林地面積增加了28.44 hm2，耕地面積增加了4.69 hm2，果園和河流水面面積不變。

興國(guó)縣露天礦山6個(gè)片區(qū)的基本情況及生態(tài)修復(fù)前后的土地利用類型面積見表1，6個(gè)片區(qū)雖均為炭質(zhì)頁(yè)巖礦非法開采遺留的廢棄礦山，但具體情況各有不同。片區(qū)一總面積13.54 hm2，包含采礦用地12.50 hm2、林地0.98 hm2、草地0.06 hm2，地塊集中成片，面積較大，地塊近西南—東北向展開，矸石堆分布較廣；生態(tài)修復(fù)后，片區(qū)內(nèi)均為林地，生態(tài)修復(fù)前后的航拍影像見圖1。片區(qū)二總面積10.77 hm2，包含采礦用地10.05 hm2、林地0.22 hm2、果園0.50 hm2，地塊集中成片，面積較大，矸石堆眾多；生態(tài)修復(fù)后片區(qū)內(nèi)林地面積10.27 hm2、果園面積0.50 hm2，生態(tài)修復(fù)前后的航拍影像見圖2。片區(qū)三總面積2.57 hm2，均為采礦用地，地塊呈西北—東南向展開；生態(tài)修復(fù)后，片區(qū)內(nèi)耕地面積1.96 hm2、林地面積0.61 hm2，生態(tài)修復(fù)前后的航拍影像見圖3。片區(qū)四總面積0.96 hm2，均為采礦用地，地塊狹長(zhǎng)，大致呈南北向展開，面積較小；生態(tài)修復(fù)后，片區(qū)內(nèi)耕地面積0.48 hm2、林地面積0.48 hm2，生態(tài)修復(fù)前后的航拍影像見圖4。片區(qū)五總面積2.29 hm2，均為采礦用地，地塊分布比較分散；生態(tài)修復(fù)后，片區(qū)內(nèi)耕地面積0.58 hm2、林地面積1.71 hm2，生態(tài)修復(fù)前后的航拍影像見圖5。片區(qū)六總面積5.68 hm2，包含采礦用地4.70 hm2和河流水面0.98 hm2，地塊分布比較分散，溝道橫縱，矸石堆分布分散、范圍較廣；生態(tài)修復(fù)后采礦用地變?yōu)楦?.67 hm2和林地3.03 hm2，

河流水面沒有變化，生態(tài)修復(fù)前后的航拍影像見圖6。

2" 研究方法

2.1" 土壤保持量

土壤保持量為潛在土壤侵蝕量與實(shí)際土壤侵蝕量之差，可基于修正后的通用土壤流失模型（RUSLE）進(jìn)行估算，主要從降雨、地形、土壤、植被覆蓋、水土保持措施等因子之間的關(guān)系，估算土壤保持的物質(zhì)量，其計(jì)算公式為

Qsr=∑ni=1R×K×LS×1－C×P×Ai（1）

式中：Qsr為土壤保持量，單位t/a；R為降雨侵蝕力因子，單位MJ·mm/（hm2·h·a），依據(jù)興國(guó)縣2010—2020年月降水量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；K為土壤可蝕性因子，單位t·h/（MJ·mm），修復(fù)前取南方紅壤區(qū)土壤可蝕性因子平均值0.007 30 t·h/（MJ·mm）［4］，修復(fù)后依據(jù)EPIC模型［5］，計(jì)算得到項(xiàng)目區(qū)土壤可蝕性因子平均值為0.000 21" t·h/（MJ·mm）；LS為坡長(zhǎng)坡度因子，參照李新艷等［6］對(duì)贛南地區(qū)的研究，取坡長(zhǎng)坡度因子的平均值16.77；C為植被覆蓋和管理因子，參照蔡崇法等［7］的研究成果，依據(jù)土地利用類型進(jìn)行賦值，其中水田為0.18、旱地為0.13、林地為0.001、采礦用地為1、水域?yàn)?；P為水土保持措施因子，參照朱青等［8］對(duì)贛江流域不同土地利用類型的水土保持措施因子賦值結(jié)果，水田為0.01、旱地為0.4、林地為0.9、草地為0.9、水域?yàn)?、采礦用地為1；Ai為第i類生態(tài)系統(tǒng)的面積，單位hm2。

2.2" 土壤保持價(jià)值

土壤保持價(jià)值分為減少泥沙淤積價(jià)值和減少面源污染價(jià)值，基于市場(chǎng)價(jià)值法、成本替代法等進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為

Vsr=Vsd+Vp（2）

其中：

Vsd=λ×Qsr÷ρ×c（3）

Vp=∑ni=1Qsr×Mi×Ni×αi（4）

式中：Vsr為土壤保持價(jià)值，單位元/a；Vsd為減少泥沙淤積價(jià)值，單位元/a；Vp為減少面源污染價(jià)值，單位元/a；λ為泥沙淤積系數(shù)，本研究中參考王晶等［9］和歐陽志云等［10］的研究成果，取0.24；ρ為土壤密度，單位t/m3，依據(jù)《陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值GEP核算技術(shù)指南》，江西省取值1.281 t/m3；c為單位水庫(kù)清淤工程費(fèi)用［11］，單位元/m3，依據(jù)當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)價(jià)格，確定為1.88元/m3；Mi為土壤中氮、磷、鉀的含量，單位%；αi為土壤中氮、磷、鉀含量換算為化肥量的系數(shù)，其中氮含量換算系數(shù)為5.882，磷含量換算系數(shù)為3.373，鉀含量換算系數(shù)為1.667；Ni為化肥平均價(jià)格，單位元/t，依據(jù)2020年中國(guó)農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)中春季化肥平均價(jià)格，碳酸氫銨、過磷酸鈣、氯化鉀的平均價(jià)格分別為1 000、900、5 500元/t。

土壤中的氮、磷、鉀含量采用實(shí)地取樣檢測(cè)的方法獲取。修復(fù)前，隨機(jī)選取項(xiàng)目區(qū)某礦山底部、中部、頂部的5個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行土壤采樣，結(jié)果見表2。修復(fù)后，由于6個(gè)片區(qū)的生態(tài)修復(fù)方式不同，因此分別從6個(gè)片區(qū)的礦山底部、中部、頂部采樣送檢20個(gè)有效土樣，結(jié)果見表3。經(jīng)計(jì)算，修復(fù)前，土壤中氮、磷、鉀平均含量分別為0.081 00%、0.000 11%、0.002 80%；修復(fù)后，土壤中的氮、磷、鉀平均含量分別為0.043 85%、0.001 05%、0.011 94%。

3" 結(jié)果與討論

計(jì)算得到項(xiàng)目區(qū)修復(fù)前后的不同土地利用類型的土壤保持量和土壤保持價(jià)值，見表4。修復(fù)前，項(xiàng)目區(qū)土壤保持量為2 008.69 t/a，修復(fù)后增長(zhǎng)至8 281.76 t/a，增加了6 273.07 t/a，增幅達(dá)312%；修復(fù)前項(xiàng)目區(qū)土壤保持價(jià)值為29 797.94元/a，修復(fù)后增長(zhǎng)至123 058.13元/a，增加了93 260.19元/a，增幅達(dá)313%。通過生態(tài)修復(fù)，項(xiàng)目區(qū)的土壤保持量和土壤保持價(jià)值均大幅上升，這主要是由林地、水田和旱地貢獻(xiàn)的。修復(fù)后，林地的土壤保持量增加了5 332.58 t/a，占項(xiàng)目區(qū)土壤保持增量的85.01%，林地的土壤保持價(jià)值增加了79 280.99元/t，占項(xiàng)目區(qū)土壤保持價(jià)值增量的85.01%，可以說，實(shí)施生態(tài)修復(fù)后，項(xiàng)目區(qū)林地面積的明顯增加是引起土壤保持量和土壤保持價(jià)值顯著上升的主要因素。此外，修復(fù)后水田土壤保持量增加了786.83 t/a，占項(xiàng)目區(qū)土壤保持增量的12.54%；水田土壤保持價(jià)值增加了11 694.41元/a，占項(xiàng)目區(qū)土壤保持價(jià)值增量的12.54%。修復(fù)后旱地土壤保持量增加187.28 t/a，占項(xiàng)目區(qū)土壤保持量增量的2.99%；旱地土壤保持價(jià)值增加了2 783.48元/a，占項(xiàng)目區(qū)土壤保持價(jià)值增量的2.98%。水田和旱地面積的增加也為項(xiàng)目區(qū)土壤保持量和土壤保持價(jià)值的顯著增加作出了貢獻(xiàn)。而草地面積的減少使得項(xiàng)目區(qū)土壤保持量和土壤保持價(jià)值分別減少了33.62 t/a和498.69元/a。

本研究基于RUSLE模型估算土壤保持量，其中土壤可蝕性因子、坡長(zhǎng)坡度因子、植被覆蓋和管理因子、水土保持措施因子的確定主要是依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，準(zhǔn)確性有待提升，導(dǎo)致土壤保持量的計(jì)算結(jié)果存在一定誤差；基于市場(chǎng)價(jià)值法、成本替代法對(duì)土壤保持功能進(jìn)行價(jià)值化，單位水庫(kù)清淤工程費(fèi)用、化肥價(jià)格主要依據(jù)當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)價(jià)，存在不穩(wěn)定性，因此可能無法準(zhǔn)確反映土壤保持的具體價(jià)值量。下一步需繼續(xù)開展深入研究，探求更加準(zhǔn)確的土壤保持量和土壤保持價(jià)值的計(jì)算方法。

4" 結(jié)束語

通過廢棄礦山生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目的實(shí)施，興國(guó)縣礦山生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目區(qū)清除了采礦用地，使林地和耕地面積明顯增加，不僅消除了地質(zhì)災(zāi)害隱患、保護(hù)了周邊基本農(nóng)田，而且在水土流失防治方面取得顯著成效，實(shí)現(xiàn)了土壤保持量的顯著增加，進(jìn)而引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的明顯增長(zhǎng)，撫平了“生態(tài)傷疤”，讓廢棄礦山披“綠”生“金”。我國(guó)礦山環(huán)境復(fù)雜，廢棄礦山的生態(tài)修復(fù)工作會(huì)面臨諸多問題，礦山類型、地理?xiàng)l件等決定著廢棄礦山生態(tài)修復(fù)方式的差異，廢棄礦山的生態(tài)修復(fù)要緊緊圍繞加強(qiáng)植被恢復(fù)、強(qiáng)化水土流失防治、維護(hù)生物多樣性等核心目標(biāo)，因地制宜，科學(xué)、系統(tǒng)、全面布設(shè)各項(xiàng)措施。礦山廢棄地經(jīng)過生態(tài)修復(fù)與重建，可以形成相對(duì)穩(wěn)定的土地利用結(jié)構(gòu)，輸出生態(tài)產(chǎn)品。輸出的生態(tài)產(chǎn)品具有多層次的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，除本研究中提到的土壤保持價(jià)值外，還具有一定的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。此外，修復(fù)后的廢棄礦山生態(tài)環(huán)境良好，可使周邊土地增值，具有一定的衍生價(jià)值。隨著廢棄礦山生態(tài)修復(fù)工作的不斷深入開展，修復(fù)水平不斷提高，修復(fù)行為應(yīng)從簡(jiǎn)單的植被恢復(fù)、生態(tài)治理向山水林田湖草沙系統(tǒng)治理邁進(jìn)，并逐步與生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)合，為“兩山”理念的貫徹落實(shí)作出積極貢獻(xiàn)。

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收稿日期： 2023-12-09

基金項(xiàng)目： 江西省地質(zhì)局生態(tài)修復(fù)公益項(xiàng)目（2022STXF05）

第一作者： 佘源（1990—），女，湖北咸寧人，工程師，碩士，主要從事國(guó)土空間規(guī)劃、生態(tài)修復(fù)和土壤保持研究等工作。

通信作者： 周國(guó)華（1990—），男，江西撫州人，工程師，碩士，主要從事國(guó)土空間規(guī)劃、生態(tài)修復(fù)和土壤保持研究等工作。

E-mail： 451505647@qq.com

（責(zé)任編輯" 李佳星）