黑岱沟露天煤矿不同复垦模式效益分析与评价

戴云仙，乔光华，翟正江，杨汉宏，张 勇，刘景辉

(1.内蒙古农业大学，内蒙古 呼和浩特 010019；2.神华准格尔能源有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017100)

黑岱沟露天煤矿不同复垦模式效益分析与评价

戴云仙1，乔光华1，翟正江2，杨汉宏2，张 勇2，刘景辉1

(1.内蒙古农业大学，内蒙古 呼和浩特010019；2.神华准格尔能源有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯017100)

本研究以黑岱沟露天煤矿为研究对象，通过研究草灌乔结合、草灌、灌木、牧草和农田复垦模式，对不同复垦模式进行了投资效益分析与评价。结果表明：牧草复垦模式投资成本最低，草灌乔复垦模式和欧李复垦模式投资成本较高；对不同复垦模式综合分析对比，不同复垦模式各具特点；综合分析生态效果、投资成本、土地条件要求、生物价值和财务能力，认为牧草复垦模式和欧李复垦模式优势明显，农作物复垦模式劣势明显；考虑到在可利用耕地的作用效果，农作物复垦模式优势明显，直接增加了可利用耕地面积；草灌乔复垦模式提升复垦区生态系统稳定性上效果最佳。因此，各种复垦模式优缺点明显，需要根据实际情况斟酌使用。

黑岱沟；露天煤矿；复垦模式；效益分析

我国煤炭资源丰富，但主要富集区多为生态脆弱区，煤炭资源的开采，直接造成水体、大气和土壤等环境污染，也增加了地质灾害威胁程度，由于对环境的扰动，引起生态退化[1-2]。煤炭开采加重了矿区水资源流失，加剧了矿区农业干旱[3]。特别是露天煤矿开采，破坏了原生地表、地形、地貌，扰动了原生土体结构，破坏了自然生态。矿产资源的开采利用，对促进国民经济快速发展产生积极作用，但过度的开采加剧矿区土壤的破坏，造成了可利用土地资源的逐年减少[4]。可利用土地作为人类的最重要生产资料，是农业和工业最基础的物质条件[5]。土地资源的合理利用，影响了人类文明发展，也推动了人类社会的进步[6]。基于人类生存与城市、区域的可持续发展需求，对矿区土地可持续利用的迫切需要，矿区土壤修复与复垦成为世界各国研究关注的焦点[7-9]。

近年来，随着国家可持续战略的实施，我国对矿区土壤的复垦技术得到充足的发展。我国矿区土壤复垦的化学手段主要以改良土壤为主，如煤灰和石灰石等物质降低土壤酸性，利用煤炭腐殖酸调节土壤pH值，用煤渣防止重金属向表层土壤迁移，施用无机化肥加速土壤熟化等[10-11]；矿区土壤复垦的生物手段主要种植林草[12]。随着生态脆弱性研究的逐步深入，矿区生态脆弱性逐渐被学者们所重视[13]。马丽等基于全国宏观大尺度，从地形特征、人类活动、生态和环境背景对我国主要煤炭基地的生态脆弱性及制约因素进行了分析[14]。矿区土壤复垦目标是维持项目区所在地自然生态系统的稳定，保证该区域经济发展的可持续性[15]。黑岱沟露天煤矿位于鄂尔多斯准格尔旗东部，地处生态脆弱的北方农牧交错带，是中国第一大露天煤矿[16]。本研究基于黑岱沟露天煤矿，通过分析不同复垦模式的工程费用、生物措施费用和复垦投资收益等指标，对不同复垦模式进行投资效益分析与评价，为进一步优化复垦模式提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗黑岱沟露天煤矿(39°78′N，111°27′E)，地处黄河西岸，黑岱沟与龙王沟之间，属于晋、陕、蒙接壤的黄土高原地区。矿区气候属中温带半干旱大陆性气候，年平均气温5.3～7.6 ℃，年平均降水量为408 mm，土壤类型主要为黄绵土，保水保肥能力差。地貌为典型的黄土高原沟壑区，地表沟壑纵横，水土流失严重，生态环境恶劣。

1.2 复垦模式简介

根据神华集团准格尔能源公司黑岱沟露天煤矿矿区复垦的自然、经济和社会条件，以及公司多年的复垦实践，主要针对采煤产生未复垦的排土场进行复垦研究，复垦前属于国家土地利用的建设用地二类，主要对矿区的东排土场进行复垦，包括以下几种模式：草灌乔结合复垦模式；草灌结合复垦模式；木复垦模式；牧草复垦模式；农田复垦模式。

草灌乔结合复垦模式：复垦前进行的工程主要包括土地整治和田间工程，土地整治主要是对土地进行平整，用工价格为2.75 元/m3，工程量为1 500 m3，田间工程主要为灌溉设施及栽培灌木和乔木费用，用工价格为3.60 元/m3，工程量为1 080 m3。配置结构为乔木30%、灌木30%和牧草40%，第二年油松和沙棘分别补植500棵，该模式复垦期为5年，5年之后复垦土地可以自我循环，复垦期间第一年灌溉3次，第二年灌溉2次，第三年灌溉1次。

草灌结合复垦模式：复垦前的工程同草灌乔结合复垦模式相同，土地整治工程量为1 500 m3，田间工程用工量为1 080 m3。配置结构为灌木40%和牧草60%，灌木(柠条)第二年补植500棵，牧草补播3 kg，复垦期为5年，5年之后复垦土地可以自我循环，复垦期间第一年灌溉3次，第二年灌溉2次，第三年灌溉1次，牧草产量相当于牧草复垦模式下全部产量的50%。

木复垦模式：复垦前的工程同草灌乔结合复垦模式相同，土地整治工程量为1 500 m3，田间工程用工量为1 500 m3。欧李13 000棵/hm2，第二年补植1 000棵，复垦期为5年，5年之后复垦土地可以自我循环，复垦期间第一年灌溉3次，第二年到第五年灌溉2次，欧李盛果期后产生效益在5年内全部用于冲抵复垦投资。

牧草复垦模式：复垦前土地整治工程同草灌乔结合复垦模式相同，土地整治工程量为1 500 m3，田间工程主要是铺设灌溉设施，价格为6 000元/hm2，用工量为1 hm2。苜蓿15 kg/hm2，第二年补植5 kg，以保证成活率，复垦期为5年，5年之后复垦土地可以自我循环，5年内产生的效益全部用于冲抵复垦投资，5年后的更新投资没有进行投资估算和分析。

农田复垦模式：复垦前土地整治工程同草灌乔结合复垦模式相同，土地整治工程量为1 500 m3，田间工程主要是铺设灌溉设施，价格为6 500元/hm2，用工量为1 hm2。燕麦、玉米和大豆组合。复垦期为8年，前5年为牧草(苜蓿)复垦，之后用农作物进一步复垦3年，复垦土地前五年有灌溉措施，后三年为旱作农业，农作物产量是基于旱作条件下的产量，农作物的副产品一样计算收入并用于冲抵复垦投资。

各种复垦模式的复垦目标不同，做法也有很大差别，相应的复垦投资也有很大的不同。复垦土地已进行了基本的土地整理，但还需要根据复垦目的的不同完成土地平整、田间工程等基本建设；复垦投资以2007年价格作为不变价，复垦期内各年的各项投资进行折现，折现率采为6%；计算出的投资为2007年价格。复垦土地在复垦期间的收入作为负项冲抵投资额，乔木灌木生长所增值的部分没有计入收入；复垦土地的各种作物、牧草、果品的分年度产量根据历年复垦的实际数据的平均值计算。平整土地、灌溉等各项活动的价格和树苗、种子等材料的价格均以当地平均价格为准；化肥为二铵和尿素，用量为各一半，平均价格为1.8 元/kg；人工费按35元/人计算，所有费用均基于2007当年的标准。

投资费用主要包括工程费用、生物措施费用和复垦投资收益的收益。工程费用主要包括土地整治、田间工程和其他材料；生物措施费用主要包括种子与种苗、灌溉、肥料、栽培与管护人工；复垦投资收益主要为各复垦模式下的收益。

2 结果与分析

2.1 计算模型

不同复垦模式的投资效益比较见表1。不同复垦模式的累积投资差异明显，草灌乔复垦模式和欧李复垦模式的累积投资明显高于其他三种复垦模式，主要是由于这两种复垦模式在种苗与种子的费用上明显高于其他三种模式，其中以草灌乔复垦模式投资费用最高，达到了57 194 元/hm2，牧草复垦模式的投资费用最低为20 620 元/hm2，这主要是由于牧草种子与种苗费用较低，且整个复垦过程中的灌溉、肥料和栽培与管护成本较低。不同复垦模式的工程费用差异不明显，但是复垦投资收益存在明显差异，草灌乔复垦模式和灌草复垦模式的复垦投资收益最低，仅为7 800 元/hm2，欧李复垦模式和农作物复垦模式复垦投资收益优势明显，但是农作物复垦模式复垦周期为8年，因此，欧李复垦模式的复垦投资收益最优，达到了39 600 元/hm2。

表1 不同复垦模式单位投资效益比较

2.2 不同复垦模式综合评价分析

从表2可以看出，不同复垦模式的综合评价中牧草复垦模式和欧李复垦模式优势明显，而农作物复垦模式显示出明显的劣势。这主要由于牧草复垦模式的投资最低，对土地条件要求不高，适合各种类型的土地，复垦后具有一定的财务收益能力，复垦后生物资产价值不高，生态效果也不比草灌乔模式；欧李复垦模式的财务收益能力、复垦后生物资产的价值和生态效果都比较好，但投资较大、对土地的要求较高。农作物复垦模式对土地的要求最高，复垦后生物资产价值最低，生态效果最差，而且复垦期限最长达8年，且财务收益能力较强，投资较低，但如果考虑复垦土地可以增加农业用地，这种复垦模式带来的社会效益还是很明显的。草灌乔复垦模式最为合理，生态效益最好，特别是在生态问题最为紧迫的条件下，建议首先选择这种模式，以尽快建立稳定的植被。牧草复垦模式成本最低，最为经济，主要是由于该模式为一次性投入较低，且维护费用较低，简单易行。由于农作物复垦是在牧草复垦的基础上进行的，复垦后期种植农作物也有一定的收成，其经济效果相对较好，所以投资也比较小。牧草复垦、灌草结合复垦模式的要求最低，而农作物复垦模式对土地的条件要求最高。草灌乔复垦模式下留存的乔木的价值量大，其次为欧李复垦模式，最小的为农作物复垦模式，复垦后土地一年一熟，土地上留存的生物资产价值很低。从长期看，如果有足够的投资能力，而且更加关注长期效益，关注生态效益，草灌乔模式比较具有优势。欧李复垦模式在五年后达到盛果期，果实产量较大，其生物资产的价值较高，具有较好的财务收益能力。农作物一年一熟，当年生产，当年见效，具有较好的财务收益能力。草灌乔模式下乔木的成材需要较长时间，短期内没有明显的收益，因而短期财务收益能力较弱。

表2 不同复垦模式的综合分析与评价

注：生态效果依据其效益的大小排队，最大为1，最小为5；投资成本从小到大排队，投资最下为1，最大为5；对土地要求从宽到严排队，最宽松威1，最严格为5；垦后生物资产价值按大小排队，最大为1，最小为5；垦后财务收益能力按强弱排队，最强为1，最弱为5；综合评价为上述五项的合计分，越小越优。

3 结 论

本研究以黑岱沟露天煤矿不同复垦模式为研究对象，研究了不同复垦模式下的投资效益比较，研究认为牧草复垦模式投资成本最低，草灌乔复垦模式和欧李复垦模式投资成本较高；对不同复垦模式综合分析对比看出，不同复垦模式各具特点，牧草复垦模式和欧李复垦模式优势明显，而农作物复垦模式显示出明显的劣势；考虑到增加可利用耕地的作用效果，农作物复垦模式优势明显，直接增加了可利用耕地面积；草灌乔复垦模式提升复垦区生态系统稳定性上效果最佳。本研究只从投资成本，同时对不同模式进行综合分析，不同复垦模式对矿区复垦土壤的作用效果未作考虑，因此，各种复垦模式优缺点明显，需要根据实际情况斟酌使用。

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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责任编辑宋菲

内蒙古自然科学基金项目资助(编号：2014MS0117)；神华集团科技创新项目资助(编号：SH-ZY-05-04)

戴云仙(1968-)，女，内蒙古四子王旗人，理学学士，副教授，主要从事数学与统计学研究，E-maildyx8589@sina.com。

刘景辉(1965-)，男，内蒙古奈曼旗人，教授，博士生导师，主要从事耕作制度与农业生态系统研究，E-mail:cauljh@163.com。