陕北地区大型能源开发后的景观生态复垦研究

方松林

一、基本概况

陕北地区主要包括榆林市和延安市两个地级市，近年来，陕北地区由于大规模的能源矿产资源开发，造成当地生态环境极度恶化，严重影响了区域经济社会的可持续发展。陕北神木、府谷、榆阳、靖边、定边、横山、吴堡等地煤炭资源富集；陕北靖边、横山等地的天然气田资源极其丰富；陕北石油探明储量超过10亿吨，主要分布在吴起、志丹、安塞、富县、甘泉、定边、靖边、横山和子洲县境内。陕北地区大型能源开发区域主要包括榆林、延安两市除宜川、黄龙、洛川、黄陵4县以外的区域。

近年来，陕北地区由于能源矿产资源富集，大型能源矿产资源开发过后，已经造成该地区土地资源破坏严重，随着国家《土地复垦条例实施办法》的制定颁布，未来陕北地区大型能源开发后的景观生态复垦的主要目标将采取工程措施或者生物措施，将人为资源开发造成破坏的土地重新恢复到所期望可供利用的状态，以更好地提升当地人居环境质量。

二、陕北地区大型能源开发后的生态环境问题

(一)对土地资源的破坏

陕北地区大型能源开发后的生态环境问题主要表现在对能源开发区域土地资源的破坏，主要包括因地下开采引起的地面沉降、碎石占地和露天开采，这不可避免地对地表、田地、植被、土壤和河床造成破坏，从而导致土壤侵蚀，一系列的生态和环境问题产生，如场地土壤盐渍化问题[1]。

土地塌陷是陕北地区大型能源开发后损毁土地的主要形式，土地塌陷一方面造成地表景观破坏，同时将造成地下水位抬升，导致盐分不断聚集在表土层，形成土壤盐碱化，使该区域的土地后续生产功能受到严重影响；当地采煤过程中堆弃的煤矸石导致大量的土地压占，矸石山遇水将会溢出大量的硫化物，对周边土壤的污染较为严重。目前，矸石山的处理再利用能力急需加强，以便腾出更多的土地进行景观生态复垦。

(二)环境污染问题突出

能源矿产资源的开采具有典型的污染性，在能源矿产资源的开发中，其主要的环境污染包括地表水的污染，其次是地下水、土壤和大气环境的污染。其污染源是能源矿产资源开采过程中大量排放的工业“三废”——废渣、废水和废气。其中的有毒、有害物质，包括粉(烟)尘、二氧化硫、氰化物、砷、重金属等。

例如：在石油勘探、钻井、开采和运输过程中，都不可避免地会对自然环境造成一定程度的损害。陕北地区资源开发土地毁损形式根据开采资源类型和开采方式的不同也有所不同，资源的大规模开采导致地质灾害频发(见表1)。

表1 陕北地区资源开发土地毁损类型

(三)对当地植被的破坏

陕北地区大型能源开发后的地面塌陷、矸石堆放、水土污染等，场地原有地表被覆盖的森林植被清除或破坏，场地的土壤结构发生变化，造成化学污染和土壤养分流失，对场地的植被生长产生了不利影响。场地植被破坏极大地影响了地区的生态环境质量和当地的人居环境质量，一定程度上破坏了地区生态系统结构，并降低了其功能性和稳定性，从而在一定程度上增加了该地区景观的生态风险。

三、陕北地区大型能源开发后的景观生态复垦技术

(一)土壤基质改良技术

影响陕北地区大型能源开发后的景观生态开垦的主要土壤限制因素包括土壤酸度、盐分、氮和磷含量等。通过现场调研和场地分析，该地区大型能源开发后的土壤基质改良技术包括：利用深层石灰调节土壤的酸度和渗透性，进一步增强场地的土壤排水性；利用场地自然降雨进行自然淋洗，降低土壤可溶性盐的浓度；通过广泛地施用有机肥料来改善现有场地贫瘠的土壤基质条件。

(二)污染水体处理技术

陕北地区大型能源开发后的场地受污染水体通常包括矿山生产排水、垃圾渗入水、矸石山浸出水和矿区生活污水等的混合物。它们通常集中在低洼区域汇合成污水坑。一部分污水也会沿着采矿形成的裂缝进行渗透，从而形成地下水污染。该地区大规模能源开发后的污染水体处理技术包括：通过植物根系吸附、微生物分解等去除水中的重金属离子；通过藻类、生态浮岛等去除水中的有机污染物以及过量的氮、磷和其他营养物质；通过一系列的化学反应去除水中的酸碱污染物。在地表水积聚的矿区，可以综合考虑通过景观改造的方式，将场地改造为次生湿地，这样可以有效利用景观湿地的净化作用，达到降解污染物的目的，进一步净化水质，从而形成宜人、宜游、宜居的景观生态环境。

(三)植被恢复技术

陕北地区大型能源开发后的场地植被恢复技术的关键是对场地植物类型的选择。选择植物覆绿的基本原则是：优先选择对场地土壤条件适应性强、速生速长的先锋植物，优先考虑强固氮能力、有利于促进土壤改良的植物，优先选择适应本土环境的乡土植物[2]。陕北地区大规模能源开发后的覆绿植物通常包括油松、毛白杨、旱柳、楸树、沙棘、沙柳、文冠果、沙枣、紫穗槐等，在植被种植过程中，应综合考虑常绿树和落叶树的搭配效果，同时也要考虑乔木、灌木和地被植物的结合效果，既能够提升植物覆绿的基本需要，也能体现出高低层次错落、不同季节季相变化丰富的绿化景观效果。

四、陕北地区大型能源开发后的景观生态复垦模式

(一)塌陷地景观复垦模式

陕北地区因大型能源开发后的塌陷地一般为非积水性塌陷地，根据场地现状条件，可以考虑三种主要的景观复垦模式：对于浅坑且可覆土的塌陷地，可以考虑进行梯田、林地复垦；对于可充填覆土、可适当整形的塌陷地，可以考虑进行城镇建设用地复垦；还可以充分利用塌陷地自身资源，将其重建为区域独具特色的矿山公园，矿山公园以集中展示工业遗产和矿业遗迹为主题，经过一系列的景观生态设计，将塌陷地废弃地上的各种资源进行有效整合，重新组构成能够为游客展示当地矿业发展的历史和发展现状，具备研究价值和教育功能并且可以供人们游览观赏、进行科学考察和知识普及等彰显工业特征的景观复垦模式(见表2)。对于矿山公园，可以建立废弃土地重新利用的有效机制，在此基础上，保护已经开发殆尽的矿业遗址，展示能源矿产资源开采的历史和发展历程，有利于促进区域经济社会可持续发展[3]。

表2 陕北地区大型能源开发后的塌陷地景观复垦模式

(二)农业景观复垦模式

在陕北地区大型能源开发后的区域应当深入开展绿色生态农业景观复垦，把整个农业景观作为大系统进行综合统筹思考。大力发展植树造林，恢复山体植被，不仅能美化当地绿色生态环境，更重要的是能够改良因能源矿产资源开发而污染的土壤，进一步改善水土流失的状况[4]。农业景观复垦，能够从根本上改善区域整体生态环境，同时能够充分利用区域土地资源优势，有效形成多样化的土地利用类型和可持续发展的生态农业经济。因此，合理利用区域的地理环境(山地、坡地、川地等)，采取不同的农林耕种方式，如防护林、经济林以及蔬菜、经济作物等，将田野、河流、山体等纳入整体的绿化生态系统建设中，使复垦后的生态环境更加满足绿色宜居的总体要求。

根据陕北地区的气候条件和社会经济发展状况，结合能源开发后的场地现状条件，应当以恢复农业生产为主，在适宜农作物生长的地区经过农业景观复垦，能够形成良好的景观生态人居环境。农业景观复垦模式在后续提高当地人们生活环境质量的同时，也能够一定程度上满足人们的基本生活需求。

(三)矸石山废弃地景观复垦模式

陕北地区大型能源开发后的矸石山废弃地特殊的性质，要求景观复垦时采用适宜的方法和复垦技术，以避免加剧环境污染。按照土地复垦质量控制标准规定，陕北地区矸石山的景观复垦利用应当结合当地的自然环境、矸石山地形、水资源、表土资源等条件，因地制宜地确定复垦模式，原则上以林地、草地为主，耕地为辅。如果条件允许，也可以考虑将其复垦为生态休闲用地、景观绿地等[5]。

矸石山废弃地的景观复垦应当进一步改善现有的景观生态质量，同时解决区域生态环境污染破坏的现实问题。矸石山废弃地景观复垦的方式包括：对矸石山进行加固以保证安全性，矸石山表面覆土绿化处理，逐渐形成绿化效果突出的山体景观环境，一定程度上改变原有矸石山光秃暴露的问题；矸石山废弃地还可以保存为工业古迹、进行艺术创作，使其成为工业遗迹或大地艺术品。例如：在Emscher公园举行的德国国际建筑展览会，废弃煤矿区的矸石山成为该公园标志性的艺术地标，具有十分重要的历史意义和文化价值。

(四)露天采矿废弃地景观复垦模式

陕北大规模能源开发后的露天采矿废弃地是在露天煤矿中完成一系列煤矿开采活动(如剥离、倾倒、开挖和开采)后留下的矿井。露天采矿废弃地属于剧烈人为扰动景观，对场地土地破坏十分明显，土地复垦难度较大。

露天采矿废弃地的景观开垦方式属于后工业景观范畴，它在废弃的工业用地上重建景观，使其丧失生产功能，土地恢复活力并使之具有独特的场地精神。在20世纪末，欧美的工业化国家逐渐兴起并获得了更广泛的实践。露天采矿废弃地的复垦目标是“在荒芜的地区创造绿洲”。露天采矿废弃地的基础条件和废弃资源为创造大地景观艺术提供了良好条件，并且大地景观艺术创作是在露天采矿废弃地上进行的。景观艺术创作一方面可以减少对视觉景观的干扰，可以保留场地的原始地形和地貌，并可以充分利用场地的废弃资源来最大程度地减少填海投资；另一方面，大地景观艺术创作不仅在露天采矿废弃地上工作，更是艺术和美丽的展示。它在广泛宣传和警示教育中也起着非常重要的作用，促使人们思考自己的行为和生活环境的关系。

(五)地下煤矿井废弃地景观复垦模式

陕北地区地下煤矿井废弃地景观复垦的目标是恢复和创造地下空间的艺术功能、休闲功能、文化教育功能等，对现有地下空间进行适宜的清理和改造，使其地下空间焕发出新的活力。地下煤矿井废弃地虽然在采光和通风环境上存在一定的劣势，但是我们可以通过后期的场地空间改造和环境布置，仍然能够达到较为理想的空间环境效果，同时能够展现出独有的地下空间氛围。例如：在后续的景观复垦过程中，可以考虑将场地地下煤矿井废弃地改造成为融科普、展示、探秘的地下工矿主题博物馆，也可以考虑利用地下煤矿井废弃地空间，将其改造成为地下疗养院，既有效地利用了地下空间环境，同时也能够满足当地城镇居民对健康生活的追求，具有一定的医学价值。

五、结语

陕北地区大型能源开发导致陕北地区的生态环境破坏严重，而因地制宜地探索多样化的景观生态复垦模式则能够使场地原来破坏的生态系统重新得到治理和修复，同时当地大型能源开发后的废弃地也引起了众多的安全问题和社会问题，资源闲置明显，通过景观生态复垦也能使废弃污染的土地产生新的使用功能，更为重要的是，通过该地区大型能源开发后的景观生态复垦能够进一步提升当地人居环境质量，从而激发地区经济新活力，这些都是长远的、利国利民的事情。