恢复生态学的理论技术体系初探

张星 代龙丽 崔力丹

摘要：本文应用恢复生态学的理论技术体系，对矿区废弃地进行了分析，研究了它所造成的环境问题，生态恢复现状，并提出了相应的治理措施。

关键词：矿区废弃地 恢复生态 土地复垦 治理措施

1 废弃矿山造成的问题

矿山的废气所造成的问题多种多样，主要存在问题包括以下几点，即占用、破坏、改变大量土地资源，造成水土流失及土地沙化，重金属对水体和土壤的污染等。其中占用、毁坏的土地资源有：露天采矿所形成的宕口、所遗留的各类废渣以及废石和废弃的采矿设施等都直接破坏与压占土地，造成大面积的土地资源失去使用功能。破坏植被引起水土流失：采矿活动毁坏的大量的森林和植被，使原来生长在山体表面的植被遭到破坏，并影响周围植被的生长，使其覆盖率降低，并引起水土流失。污染水体：巷道穿过地下含水层，阻断了自然地下水循环体系，也破坏了地下水的自然补给平衡，就使得地下水遭到污染。而塌陷区也改变了区域的水系格局，在很大程度上干扰了水循环[1]。地表塌陷造成耕地资源破坏：土壤肥力下降，致使农作物减产。地面塌陷在一定程度上也能改变地质结构及其资源价值，就会导致大面积的土地失去其使用的价值。自然景观破碎：露采矿山采掘剥离对自然景观的破坏相当严重，使青山绿水变得千疮百孔，留下一些陡峭的光滑石壁。易造成地质灾害：露采矿山形成了许多近于直立的地段，遗留下了较多的陡峻高坡或悬崖。许多岩体中存在着大量的节理、裂痕以及断层破碎带、软弱带等结构面，在受雨水影响或其他外来因素影响时极易发生滑坡地质灾害。易造成大气污染：矿产资源开发中，散发出的SO2、NO2等有害气体引发人体出现慢性支气管炎、肺癌等呼吸系统疾病[2]。有害气体还会造成农作物和畜牧业以及渔业的大面积减产，酸雨则会对机器设备、建筑物造成侵蚀破坏，大幅缩短其使用寿命，使折旧额度增大[3]。

2 我国矿区废弃地生态恢复现状

1988年我国出台的《土地复垦规定》，就使得我国的矿区废弃地的生态恢复工作正式步入法制的轨道，这在很大程度上也促使我国矿区废弃生态恢复工作的质量与速度得到大幅的提升，但是小型矿区废弃地生态恢复率几乎为零，乡镇小型矿区对土地破坏十分严重，并且很大一部分没有进行生态恢复，就导致恢复率极低[4]。在仅有的植被覆盖率区内，单纯的将覆盖率作为评定生态恢复工作的一个指标，这在很大程度上忽视了生态环境中动植物和微生物种类的多样性[5]。天然的生态系统具有多样性，包括物种的多样性、空间架构的多样性、年龄结构的多样性，人工建设的矿区生态系统往往物种单一、年龄结构大体相同、空間排列整齐有序，不能为多种动植物和微生物提供各种各样的生存条件[6]。我国的矿区废弃地生态恢复现状不乐观，尤其是相较于国外发达国家。例如德国鲁尔工业区，历史上曾为德国提供了大量的煤炭和钢铁资源，为当地发展提供了动力来源，并为国家战后重建提供了所需的钢铁资源[7]。旧时的鲁尔区无城市规划、景观规划，依需要而建，依产业而兴，因重工业生产带来的环境污染成为德国国土上的一个污点[8]。后来鲁尔区通过实施弹性的规划目标、各部门和社会团体之间的沟通以及自上而下和自下而上的协调的渐进式的发展策略，制定了“人工生态恢复场所的自然风貌园林和景观设计、空间功能的转换和再开发、对工业遗产进行保护并赋予其文化功能”120个战略改造方案[9]。最终建成了集科研、开发、展览、休闲、娱乐、旅游、居住为一体的生态与文化品质良好型园地，这在全世界矿区废弃地生态恢复案例中都是极为典型成功的。20世纪末期，国外对矿山沉陷区植被恢复、废弃地复垦技术、矿区水体修复等做了大量研究，国外这方面研究已比较多。

3 废弃矿山生态恢复理论基础

矿区废弃地主要指的就是在矿产开采过程中被破坏，然后不经过处理就无法使用的土地。主要包括：露天矿的外排土场、煤矿的矸石山、尾矿库以及井工矿所形成的采空区和坍塌区，矿区辅助建筑一般占用的是废弃土地。而采矿废弃地的形成是因为生态系统严重退化，其生态特点接近裸地，生态难以恢复，所以选择技术和设计是十分关键的。国际恢复生态学会曾先后提出三个定义恢复生态学理论认为，退化的生态系统要想恢复成最初理想的状态，就需要通过人工措施，选择适当的工程方法和植被重建，以此最大限度地恢复生态系统。而生态恢复分为两种方法：自然恢复和人工恢复。许多研究认为，自然恢复会形成较为稳定、丰富的植被群落，但是采矿废弃地上植被的自然恢复是较为缓慢的，能够恢复木本植物最少也要5年以上，而土壤系统的恢复可能要持续100-1000年。当生态系统受损没有超过负荷的时候，就可以除去压力和干扰，恢复到最初的状态，这就是我们所说的自然恢复。当生态系统的受损超负荷不可逆时，依靠自然力是很难恢复到系统初始状态的，必须要依靠人工措施才能够恢复，而废弃矿山是极度退化的生态系统，是生态学中典型的极端条件下的恢复和重建，应以人工恢复为主。景观生态学理论认为，景观异质性有利于物种生存延续和生态系统的稳定，我们需要结合景观异质性原理建立生态恢复的目标，可以给退化生态系统恢复带来现实以及空间联系及高效的优势。生态恢复一般应遵循从低级到高级、从先锋群

落到顶级群落的演替规律，因此群落演替是生态恢复的

理论基础。生态位宽度、生态位重叠被认为是物种多样性和群落结构的决定因素。因此生态位也是生态恢复的理论基础。从上可知，恢复生态学是以基础生态学为基础的。

4 治理措施

对于地形的整理，我们可以按照设计的标高再结合周边地形然后整理，在整理过程中先要对地面进行平整，并对铲出的渣土、废石等填入到标高设计低于设计标高的低洼处，然后进行压实，这样经过整理后的场地地形一般要控制在15°以下。另外，我们可采取注浆加固法和主动防护网进行加固防护。

在清理工程矿渣的时候，我们需要先清理矿山开采遗留下来的四处散落的废矿石、废矿渣，并要按照地质的实际情况进行整理，将就坡顺势，清高垫底，就地平整的原则，与采坑回填、采石场底板平整以及客土压覆工程结合起来。而土地复垦的核心内容就是恢复生态，我国将土地复垦定义为：生产建设活动和自然灾害损毁的土地，我们可以采取整体的措施，将其达到可供利用状态的土壤，当土壤中缺少植物生长所必需的有机质时，可通过深翻、化肥、有机废弃物以及绿肥的添加和固氮植物等改良土壤的营养现状，以期恢复到其原有的肥力。生物固氮是利用对极端生境条件有耐性的固氮植物、固氮微生物以及菌根真菌来改善矿区废弃地的土壤理化性质。植被恢复：生态恢复中，植物种类的选择是很重要的因素。一般选定的植物应以乡土物种为主，并具有固氮能力、根系发达、耐贫瘠以及容易传播等特征的植物，这样的植物很适合作为植被恢复的先锋品种。而植被恢复的目的就是维持植被的覆盖率，这样才能促使生态系统能够自我调节。我们根据恢复生态学理论，能够合理配置桥面、灌木、草木，维持植物品种的多样性，以此建立起生态系统稳定性以及可持续比单物种或者少物种的效果更佳。而植被的恢复需要解决的问题就是植物如何在陡峭的坡面上固定生长，目前较为成熟的方法有：挂网客土喷播、普通喷播、纤维绿化法、植生带喷播法、框格客土绿化、鱼鳞坑等多种方法。矿井水体修复：通过设立专门的排水系统，集中排放污水，并在地表拦蓄，使之蒸发、浓缩，而后进行处理，免除污染。

参考文献：

[1]王晓辉，谢贤政.安徽矿区生态破坏现状及生态恢复与建设[J].环境与可持续发展，2006（6）.

[2]谭旭红，杜真芝.矿产资源开发中的生态价值补偿探讨[J].产业观察.

[3]王彦彭.我国节能减排指标体系研究[J].煤炭经济研究，2009（2）：31-32.

[4]刘国华.矿区废弃地生态恢复研究进展[J].江西林业科技，2003，

2：21-25.

[5]李静.我国矿区废弃地生态恢复现状及措施建议[J].科技资讯，2012.

[6]王杰光.金属矿区生态恢复与重建研究筑[J].山西建筑，2008，

34（32）：15-16.

[7]克劳兹·R·昆斯曼，刘健，王纺.鲁尔传统工业区的蜕变之路[J].国际城市规划，2007，22（3）：1-4.

[8]李秀云.德国鲁尔区工业废弃地生态治理经验及在唐山市中心区的应用[J].中国城市林业，2012，10（2）.

[9]Kirsten Jane Robinson.探索中的德国鲁尔区城市生态系统：实施战略[J].国外城市规划，2003，18（6）：3-25.