我国煤矿区土地复垦与生态重建研究.pdf

第 7卷第 2期 2 0 0 5年 4月 资源 产业 RES oURCES I NDUS TRI ES V0 1 ． 7 No． 2 o r ． 2 0 0 5 我 国煤 矿 区土 地 复 垦 与 生态 重 建 研 究 卞 正 富 中国矿业大学 国土资源研究所 ，江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 摘要文章分析了煤炭开采对生态环境破坏 的特征 ，将采前 生态系统类型与采矿扰动 因子 列为矿区生 态破坏类型划分的两个重要因素，并对煤矿区生态破坏类型进行了划分；回顾了我国矿区土地复垦研究历 程 ，简要介绍 了各阶段所取得的标志性成果；在矿 区土地复垦评价与规划 、复垦土壤重构 、矿 区土地复垦界 面要素演替规律、矿区生态重建原理等方面的研究为土地复垦科学化提供了强有力的理论支撑；矿区土地复 垦技术不断创新，初步形成了地下开采矿山充填复垦与非充填复垦、露天开采矿山剥采复一体化、矸石山绿 化 、复垦土壤剖 面重构 、植被恢复的技术体 系；综合 目前该领域的研 究现状和存在的问题 ，提 出了我国矿 区 土地复垦与生态重建的重点方向。 关键词 土地复垦；生态重建；煤炭开采； 中图分类号 F 3 2 3 ． 2 4 ；X 4 5 文献标识码 A 文章编号1 0 0 6 9 3 9 9 2 0 0 5 0 2 0 0 1 8 0 7 RES EARCH oN THE RECULTI VATI ON AND ECoI I CAL RECONS T RUCr I ON I N CoAL M I NI NG AREA I N CHI NA BI AN Zh e n g f u C h i n a Un i v e r s i t y o fMi n i n g a n d T e c h n o l o g y，Xu z h o u 2 2 1 0 0 8，Ch i n a Ab s t r a c t Th e f eat u r es o f e n v i r o n me n t d e s t r u c t e d b y c o a l mi n i n g a r e a n a l y z ed i n t h i s p a p e r ．Th e t y p e s o f e c o s y s t e m b e f o r e mi n i n g，g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s a n d mi n i n g me t h o d are r e g a r d ed a s i mp o r t a n t f a c t o r s f o r c l a s s i f y i n g t h e t y p e s o f e c o s yst e m a f t e r mi n i n g， a n d f i v e t y p i c a l d est ruc t i o n e c o s y s t e m t y p e s are d i vid ed ． Th e d e v e l o p me n t o f t h e l and r e c u l t i v a t i o n an d t h e e c o l o g i c a l r e c o n s t ruc t i o n i n Ch i n a h a s g o n e t h r o u g h t h r e e s t a g es a n d t h e o u t s t an d i n g a c h i e v e me n t s ma d e a t e a c h s t a g e are i n t r o d u c ed i n t h i s p a p e r ．Th e t h eor e t i c a l a c h i e v e me n t s r e l a t e d t o t h e 1 and r e c ult i v a t i o n a n d t h e e c o l o g i c a l r e c o ns t ruc t i o n are s u mma r i z e d a s f o u r po i n t s ， wh i c h are t h eori es f o r 1 an d r e c l a ma t i o n e v alu a t i o n an d p l a n n i n g， r e so i l i n g， s u c c e s s i o n o f e s s e n t i a l f a c t o r s o f mi n ed l and r ecl a ma t i o n i n t e r f a c e ， an d mi n ed e c o s y s t e m r e c o ns t ruc t i o n ． Th e t ech n i c a l i n n o v a t i o n o n t h e 1 an d r ecl a ma t i o n i n t h e p a s t d e c a d e C an be s u mmed a s a t ech n i c a l s y s t e m ， wh i c h c o nsi s t s o f f i l l i n g， g r a d i n g， p u mp i n g， r e soi l i n g， r e p l a n t i n g， c o mb i na t i o n s t rip p i n g ， mi n i n g and r ecl a i mi n g i n t o o n e s y s t e m ，a f f o r e s t i n g o n mi n i n g wa s t e d um p and S O o n．B y a n aly z i n g e x i s t i n g q u est i o ns an d t h e r e s e a r c h s i t u a t i o n， four asp e c t s i n f u t ure s t u d y o n t h e 1 a n d r ecl a ma t i o n a n d t h e e c o lo g i c a l r e c o ns t ruc t i o n s h o u l d be p a i d mo r e a t t e n t i o n t o． Ke y wo r d s l an d r ecult i v a t i o n；e c o l o g i c a l r e c o nst ruc t i o n；c o a l mi n i n g 1煤 炭 开 采对 生 态 环 境破 坏 的特 征 1 ． 1 煤 炭 资 源 在 国 民经 济 中 的 作 用 煤炭在我 国一次性 能源消费结 构 中所 占比率一直 是 7 0 ％ 左 右 ， 中 国 能 源 生 产 与 消 费 总 量 及 构 成 见 表 1 ，显然 ，煤炭 在 国民经济 发展 和人 民生 活 中起 着 极其重 要 的作用 。 建 国以来 ， 我 国煤炭工业 呈现 出较快 的发展势头 ， 收稿 日期 2 0 0 4 1 2 2 5 ；修订 日期 2 0 0 5 0 2 2 8 ；责任编辑 刘英姿。 基金项目全国优秀博士论文基金资助 2 0 0 0 4 4 和江苏省社会发展基金资助 B S 2 0 0 3 0 1 0 。 作者简介卞正富 1 9 6 5 一 ，男，教授，所长，主要从事土地复垦与生态重建研究。 维普资讯 第 2期 卞正富我国煤矿 区土地复垦与生态重建研究 1 9 表 1 1 9 9 5 2 0 0 1 年 中国能源生产与消费总量及构成 2 0 0 3年 原 煤 产 量 已 由 解 放 初 期 的 3 2 4 3万 t 发 展 到 1 6 ． 6 7 亿 t 。 我 国 目前 煤 炭 企 业 C -J“ 为 国 有 重 点 煤 矿 、 国有 地 方煤 矿 和 乡 镇 煤 矿 三 类 ，其 产 量 比 例 大 致 为 6 2 2 。我 国煤 炭 地 下 开 采 占 煤 炭 总 产 量 9 5 ％ 以 上 ， 不 同历 史 时 期 的原 煤 总产 量 见 表 2 。 表 2 我 国不同历史时期的原煤产量 1 0 97 1 9 5 0 1 96 0 1 9 7 0 1 98 0 1 9 9 0 2 00 0 年代 1 9 49 1 9 5 9 1 96 9 1 9 7 9 1 9 89 1 9 9 9 2 00 3 原煤产量 1 0． 5 2 1 2． 94 25． 0l 4 7． 5 7 81． 5 4 l 1 8． 4 51． 5 ／ f 乙t 1 ． 2采 煤 对 土 地 资 源 的破 坏 煤炭资源 的大规模 开采 ，一 方 面满足 了我 国经 济 建设 的需要 ，另 一 方 面 “d z 带 来 了一 系 列 生 态 环 境 问 题 ，其 中土 地 破 坏 最 为 明 显 。 据 不 完 全 统 计 ，平 均 每 开采 万 吨煤 地 表 塌 陷 0 ． 2 h mz ，露 天 矿 每 开 采 万 吨 煤 要 挖 损 土地 约 0． 1 h mz ，外 排 土 场 压 占土 地 为 挖 损 土 地量 的 1 ． 5 ～2 ． 0倍 ，露天 矿 正常 生产 时每 采 万 吨煤 排 土 场 平 均 压 占 0 ． 1 6 h mz土 地 。据 此 推 算 ，我 国 煤 炭地下 开采 历年塌 陷土地 总量在 6 6万 h mz ，露天开采 挖 损 与 压 占 土地 总 量 在 4． 5万 h m 左 右 。 由 于 开 采 地 表 塌 陷 造 成 我 国 东 部 平 原 矿 区 土 地 大 面 积 积 水 、受 淹 和盐 碱化 ，不仅使 区 内耕地 面积 急剧减 少 ，而 且加剧 了人 口与 土 地 、煤 炭 与 农 业 的 矛 盾 ；西 部 矿 区 的 地 面 塌陷加速 了水 土流失和土地 荒漠 化 ，同时采煤 引起 的 地表塌 陷还 诱 发 山体 滑 坡 、崩 塌 和 泥石 流等 自然灾 害 ，严重 破坏 了矿 区的土地 资源和 生态环 境 ；矿 区 的 地 表 塌 陷对 地 面 的 建 筑 物 、道 路 、铁 路 、桥 梁 和 输 电 线造成不 同程度的破坏 ，特别 是 在村庄 稠密 的平 原地 区 ，由于土地 塌陷造成村庄 破坏致 使人 口迁 移 ，一 般 每 生 产 1 0 0 0万 t 煤 炭 需 迁 移 约 2 0 0 0人 。 另 据 调 查 ，安 徽 省 淮 北 矿 区 建 矿 以来 累 计 塌 陷 土 地1 ． 1 7 万h m ， 每 生 产1 0 0 0 0 t煤 塌 陷 土 地 0 ． 3 ～0 ． 3 6 h mz ，塌 陷 最 大 深 度 有 的 地 方 可 达 1 0 m． 万 吨征地 率为 0． 2 8 h m 。淮北煤矿塌 陷区 ，塌 陷湖 水 的 p H 值一般在 8 ． 2 ～8． 6之 间 ，碱性较 大 ，加之地 下 水 位 较 高 ，土壤 次 生 盐 渍 化 现 象 普 遍 。 因此 ， 我 国 东 部 矿 区采 煤 塌 陷 对 优 质 农 田 的 破 坏 已 成 为 矿 业 与 农 业 、甚 至 区域 可 持 续 发 展 的突 出矛 盾 。 1 ． 3煤 矸 石 对 环 境 的污 染 采 煤 排 放 大 量 煤 矸 石 ，矸 石 排 出量 为 原 煤 的 1 5 ％ ～ 2 0 ％左 右_ 】 。据 有关统 计资 料 ，全 国工业 固体废 弃 物最 多的为煤 矸石 ，全 国历年 累计 工业 固体废 弃物 约 6 0亿 t ，其 中煤 矸 石 约 1 2亿 t ，每 年 全 国 工 业 固 体 废 弃物排 放约 5 ～6亿 t ，其 中煤矸石 有 1亿 多 t ，现有 8 0 0多座 矸 石 山 占地 约 6 0 0 0 h mz ，造 成 矸 石 山大 量 占 地 的 局 面 。 在 干 旱地 区或 旱 季 ，矸 石 堆 排 放 大 量 粉 尘 ，在 雨 季 ，由 于 矸 石 风 化 产 生 的 酸 性 物 质 被 雨 水 淋 溶 ，造 成 水体 和周 围土壤 的酸 污染和重金 属 污染 。矸 石 山 自燃 问题 “ d z ,／ l 严 重 。矸 石 虽 可 发 电 ，用 作 建 筑 材 料 、化 工 原 料 ，但 限 于 经 济 技 术 等 原 因 ，综 合 利 用 程 度 并 不 高 ， 目前 利 用 率 还 不 到 1 5 ％ ，采 煤 大 省 山西 省 利 用 的 矸 石 仅 占排 出量 的 3％～5 ％ 。 目前 把 矸 石 用 作 塌 陷 区 复垦的 充 填 物 料 ，仅 在 淮 北 、徐 州 、唐 山等 矿 区 实 现 ，且 充 填 后 主要 用 作 建 设 用 地 ，历 史 遗 留下 来 的矸 石 堆 仍 占 大量 的 土地 。 1． 4煤 矿 开 采 对 生态 环 境破 坏 的 特 征 矿 山开 采 对 生 态 环 境 造 成 破 坏 或 干 扰 ， 已 是 人 所 共 知 的 事 实 。然 而 ，对 矿 山生 态 破 坏 程 度 ，尤 其 对 破 坏 特 征 并 非 有 正 确 或 统 一 的认 识 。矿 区 生 态 破 坏 类 型 可 以按各种不 同的标 准划C -J“ ，但 笔 者认 为 ，最为 重要 的 两 个 因素 是 采 前 生 态 系 统 类 型 与 采 矿 扰 动 因 -y 。 采 前 生 态 系 统 类 型 可 以 概 略 地 划 分 为 平 原 、丘 陵 、 山 区 或干旱 、半干旱 、湿润 与半湿 润等类 型 ，综 合地 貌与 气 候 因 -y 及 我 国煤 矿 C -J“ 布 特 点 ，可 C -J“ 为 平 原 、丘 陵 山 区和 荒 漠 化 地 区 三 类 ， 荒 漠 化 地 区 主 要 是 指 西 北 干 旱 、半 干旱地 区 ，除荒 漠 化地 区 以外 的平 原 、丘 陵、 山区的煤 矿主要 C -J“ 布在东 中部及 西南地 区。若 进一 步 细C -J “ ，平 原矿 区还 可 -j - y 厚 冲 积层 和 薄 冲积 层地 区 ， 或C -J “ 为 高潜水 位地 区和 中低 潜水 位地 区。采矿 扰动 因 子主要是指 采 矿 方 法 、矿 产 资 源 类 型 及 其 赋 存 条 件 等 。概 略 地 划 分 采 矿 扰 动 因 子 可 C -J“ 为 露 天 开 采 、地 下 开采 ；若 进 一 步 划分 可分 为有 色 金 属 矿 山、能源 矿 维普资讯 2 0 资 源 产 业 2 0 0 5 年 山 、非 金 属 矿 山 或 层 状 矿 物 开 采 与 火 层 岩 矿 床 开 采 。 矿区生态破坏类型 可 由表 3的 四类 因素排列组合 成 4 8 种 ，若 不 考 虑 矿 产 资 源 类 型 ，可 组 合 成 1 2种 类 型 。 若表 中的采矿扰动 因子 按塌 陷 、压 占、挖损 、污染 划 分 ，将组合 出 2 4种 类型 ，即使 将 丘 陵 山 区合 为一 种 地 貌 ，也 会 组 合 出 l 6种 类 型 。 对 于 煤 矿 区 而 言 ，实 际 上 可 以 划 分 成 以下 5种 典 型 类 型 ，即 平 原 地 下 开 采 矿 区 、平 原 露 天 开 采 矿 区 、 丘 陵 山 区 地 下 开 采 矿 区 、丘 陵 山 区露 天 开 采 矿 区 和 荒 漠 化 地 区 矿 区 。前 4 种大 多处 于 湿润 、半湿 润地 区 ，荒漠 化 地 区 为干 旱 、 半干旱地 区。荒 漠化地 区开采 较 为集 中 ，且 露天 开采 与 地 下 开 采 在 同 一 地 区 都 有 ， 因 此 未 作 进 一 步 细 分 ， 上 述 5种 类 型 的生 态 破 坏特 征 见 表 3 。 表 3 煤矿区典型生态破坏类型与破坏特征 气候 生态破坏类型 生态破坏特征 形成地表下沉盆地 、 富水地 区塌陷坑积水、 平原地下开采 地表裂缝引起水土流失 、 地表建 物 筑物破 坏 湿 润 地表水系破坏、 地下含水层破坏、 形成深凹 、 平原露天开采 半 露天坑和平地堆起的排土场 湿 润 山体滑坡 、台阶状塌陷、 山体裂缝 、 水土流失 丘陵 、山区地下开采 加剧 丘陵、 山区露天开采 水体破坏 、 形成深凹露天的坑和排土场 干 里 、 半 荒漠化矿区 水体破坏、 水土流失加剧 、 植被覆盖率下降 干 里 2 我 国 矿 区 土 地 复 垦 与 生 态 重 建 的 内 涵 及 其 发 展 历 程 2． 1矿 区 - - t i 复垦 的 三个 阶 段 划 分 国务 院 1 9 8 8年颁布 1 9 8 9年 1月 1日实施 的 土 地复垦规定将土地 复垦定义 为 对在 生产 建设 过程 中，因挖损 、塌 陷 、压 占等造 成破坏 的土地 ，采取 整 治措施 ，使其 恢 复到 可供利用 状态 的活 动。 土地 复 垦规定是我 国土地 复垦发展历 程 中的一个 重要 的里 程 碑 ，尽 管 其 中 有 许 多 条 款 已不 适 应 市 场 经 济 的 形 势 ，但 关于土地复垦 的定 义 已经 深入人 心 ，即使 是现 在 ，我们要做 的也 只是 对此 定 义作适 当 的补 充修 正 ， 同 时 ，土地 复 垦 规 定 中制 定 的“ 谁 破 坏 、谁 复 垦 ” 的 原 则 仍 然 适 用 。 在 1 9 8 9年 前 的 这 一 阶 段 内 ，我 国 土 地 复垦工作集 中在科学研 究 、人 才培养 、国外 经验 引 进 这 一 层 次 ，缺 乏 有 目的 的 大 规 模 的 1 - 程 实 践 项 目。 这一 阶段 马恩 霖等 人 编译 了 露 天 矿 土地 复垦，林 家聪 、陈于恒等 翻译 了前苏联 的 矿 区造 地复 田中的 矿山测 量工作一 书 ，在这 两篇译 著 中 ，译著 者介绍 引进 了 国外 土 地 复 垦 的 做 法 或 经 验 。 我 国第 一 个 正 式 立项 的土地复垦科研课题“ 煤矿 塌陷地 造地 复 田综 合 治 理 研 究 ” 也 是 在 这 一 阶 段 完 成 ，该 课 题 成 果 提 出 了 适 合 于我 国 东 部 矿 区特 点 的 矸 石 充 填 、粉 煤 灰 充 填 和 挖 深 垫 浅 1 - 程 复 垦 技 术 。 中 国 矿 业 大 学 一 名 硕 士 研 究 生的 论 文 题 目是 矿 区 土 地 复 垦 模 式 研 究 祝 国 军 ， 1 9 8 8 ，该 文 以淮 北 矿 区 为 例 介 绍 了 矿 区 复 垦 环 境 条 件分 类 方 法 ，并 提 出 了 适 合 淮 北 矿 区 特 点 的 生 态 1 - 程 复 垦模 式 。我 国第 一 阶段 的 土 地 复 垦 理 论 研 究 成果 可 总结 为如 下 两个 方面 1 借 鉴 国外 的经 验 ，结合 国 内的情 况 为制 定 土 地 复垦 规 定提 供 了理 论 基础 。 2 提 出 并 开 展 了矿 区 土 地 复 垦 模 型 研 究 。 最 初 提 出 的矿 区土 地 复 垦模 式 是 指 适 用 于 不 同 类 型 破 坏 土 地 的 复 垦 技 术 ，且 主要 是 指 工 程 技 术 ， 不 包 括 近 年 来 提 出 的 生 物 复 垦 技 术 及 复 垦 土 地 经 营 管 理 模 式 。第 一 阶 段 的矿 区 土 地 复 垦 模 式 也 都 局 限 于 东 部 矿 区 开 采 沉 陷 地 。 1 9 8 9 ～ 1 9 9 8年 的 1 0年 间 ，我 国土 地 复 垦 事 业 是 在探索 中前 进 的 。在 此期 间虽 然有 土 地复 垦 规定 作 为法 律 依 据 ，但 大 规 模 的 复 垦 并 未 开 展 ，在 1 9 8 9 ～ 1 9 9 4年期 间主要是各地依据 土地 复垦规定 自发零 星地 开 展 土 地 复 垦 ，或 通 过 法 律 手 段 ，要 求 矿 山企 业 履 行 复 垦 义 务 ，开展 了 一 些 复 垦 示 范 1 - 程 ，如 铜 山 县 开 展 了万 亩 非 充 填 复 垦 与 高 效 农 业 复 垦 示 范 1 - 程 ， 1 9 9 5 ～ 1 9 9 8年 国家土地管理 局争取到财政部 国家农业综合 开 发土地复垦项 目资金 ，在 全 国实 施 了铜 山 、淮北 、唐 山 3个 首 批 国家 级 采 煤 塌 陷 的 复 垦 示 范 工 程 。 在 各 地 的试 验 示 范 过 程 中 ，人 们 逐 步 认 识 到 在 复 垦 土 地 的 同 时 ，恢 复 生 态 环 境 的 重 要 性 ，同 时 也 发 现 土 地 复 垦 急 需理论 加 以指导 ，在 此阶段 已有 较 高水平 的理论 成果 出 现 。 1 9 9 8年 国土 资 源 部 成 立 之 后 ， 国土 资源 部 成 立 了 耕 地 保 护 司和 土 地 整理 中心 ， 负 责 全 国 的土 地 复 垦 1 - 作 ，并 在 国家 农 业 综 合 开 发 土 地 复 垦 项 目资 金 的 基 础 上 ，依据 中华人 民共 和 国土地 管理 法 及其 实施条 例 ，国家实行 占用 耕地 补偿制 度 。 中华 人 民共 和 国 土地 管理法规定 的耕地 开垦费 与新增 建设 有偿 使用 费 为土 地 复 垦 开 辟 了新 的 、稳 定 的 、数 量 可 观 的 资 金 渠 道 ，因 此 大 大 地 推 动 了 土 地 复 垦 事 业 的 发 展 。 在 此 阶 段 出 台 了土 地 开 发 整 理 行 业 标 准 ，土 地 复 垦 工 作 进 一 步 规 范 化 、科 学 化 见 表 4 。 2． 2矿 区 - - t i 复垦 研 究 的 相 关 领 域 矿 区土 地 复 垦 是 一 个 相 对 崭 新 的交 叉 学 科 研 究 领 域 ，与 之 相关 的研 究 领 域 包 括 土 地 退 化 与 防 治 、采 矿 环 境 工 程 、环 境 地 质 或 环 境 岩 土 工 程 、土 地 污 染 与 生 物修复 、水土保持 、生 态工程与恢复生态学 、政 策与 维普资讯 第 2 期 卞正富我 国煤矿 区土地复垦与生态重建研究 2 1 表 4 我国土地复垦与生态重建的阶段划分 阶 1 9 8 9年 1 月 1 9 6 9 年 1 月～ 1 9 9 9正 1 段 1日以前 1 9 9 9 年 1 月 月以后 主 中华人 民共和国土 要 国务院 土地 中华人 民共 和国土地 标 复垦规定 管理法 第四次修订 地管理 法 第 四次 志 修订 土地 复垦 是指 对在 生态恢 复 是 指受 人类 土地 复垦是 指对 在 生产建设过程 中， 因 活动损伤的生态系统经 生产 建设过 程 中因 挖损、 塌陷 、 压 占等 自然恢复和人类改造作 挖损 、 塌陷、 压 占、 污 造成破坏的土地． 采 用恢 复到 它 原 来 的 状 染等造 成破坏 的土 取整治措施 ， 使其恢 态， 这一 过程 可称为 生 地， 采取 整治措 施 ， 主 复到 可供利 用状 态 态恢复。 使其达 到可供 利用 的活动。 状态或恢复生态 ， 并 要 生态重建 在 自然恢 复 矿 区土地 复垦 按照 与人类改 造作用 下 ， 受 达到甚 至超过 破坏 概 土地利用原理 ，结合 损伤的生态系统形成 一 前生产 力水平 与生 念 矿山 开采后 土地 破 种改进的与原来完全不 态环境质量的活动。 坏特 点， 对挖损 、 塌 同的状态 。 陷 、 压 占土地采取工 程和生物措施， 恢 复 土地 的生产 力和矿 区生态平衡的活动。 主 煤矿 区矸石回填 、 粉 土地 复垦 评价 、 土地 复 将矿 区土地 复垦 与 要 煤灰 回填 及挖深 垫 垦模 式 、 矿 区土地 复 垦 生态重建统筹考虑 ， 成 浅三种复垦技术； 土 规划 、 矿 区土地 复垦界 土地 开发 整理 规划 果 地复垦规定出台 面要素的演替规律 标准出台 可持续发展等 【 2 , 3 , 4 J 。这些领域 的研究 成果 对矿 区土地 复 垦 发 展 的 作 用 表 现 在 1 将 矿 区 土 地 破 坏 列 为 土 地 退 化 的 一 种 形 式 ，土 地 退 化 防 治 的 原 理 与 技 术 也 适 用 于土地 复垦 ；2 将 矿 区土地 破 坏看 成是 矿 区环 境 破 坏 的 重 要 组 成 部 分 ，在 选 择 采 矿 工 艺 时 ，需 要 考 虑 土地 破 坏 因 素 ；3 将 矿 区 土 地 破 坏 看 成 是 一 种 人 为 地 质 灾 害 ，需 要 采 取 相 应 的 措 施 减 少 人 为 地 质 灾 害 ； 4 矿 区 存 在 土 地 污 染 与 水 土 流 失 的 潜 在 危 害 ，需 要 将其纳入 土地复垦范畴 ，利 用生物修 复 与生态 工程 的 方法 消除采 矿 产 生 的 土地 污 染 与 水 土 流 失 等 负 面影 响 ；5 相关政 策 ，包 括 土 地 、能 源 与采 矿 产 业 、环 境保护政策 等 ，这些规章对矿 区复垦 起着 举足 轻重 的 作用 ，这些政策 的出台与公众 的健康 、社 会经 济可持 续 发 展 有 关 。 3煤矿 区土地复垦与生态重建研究进展 3． 1概 述 煤 矿 区 土 地 复 垦 正 在 从 一 个 工 程 概 念 向一 个 研 究 方 向甚 至 分 支 学 科 领 域 转 变 。如 前 所 述 ，矿 区 土 地 复 垦涉及土地退化 与防治 、采 矿环境 工程 、环境 地质或 环境岩土工程 、土地污染 与生物修 复 、水土保 持 、生 态工程 与恢 复生态学 、政策 与可持 续发 展等众 多学科 领域 ，我 国参 与 土地 复垦 研 究 的人 员 中有 采 矿 、地 质 、测 量 、农 学 、地 理 、土壤 、环 保 、水 利 、生态 、 土地 规划与利用 、林学 等许多 专业 ，从 事土 地复 垦理 论研究 的人员 中有不少 是获得 博 士后 、博 士 、硕 士学 位 的 专 门 人 才 。 中 国 土 地 学 会 2 0 0 0年 还 在 北 京 召 开 了 国际 土地 复 垦研 讨 会 ，极 大 地 推 动 了我 国 土 地 复 垦 与 生 态 理 论 研 究 的 发 展 。 3． 2 煤 矿 区 土 地 复 垦 规 划 土地 复垦 规 划 的 突 出成 果 是 国 土 资 源 部 颁 布 了 土 地 开 发 整 理 规 划 编 制 规 程 、 土 地 开 发 整 理 项 目 规 划 设 计 规 范 。 当然 这 两 个 行 业 标 准 不 仅 是 针 对 矿 区土地复 垦的 ，但 它适用 于矿区 土地复 垦 ，且 吸收 了 矿 区土 地 复 垦 规 划 的 理论 成 果 。 矿 区土 地 复 垦 规 划 编 制 的 程 序 大 致 可 以 分 为 采 矿 对土地与生态环境破 坏的评价 与 预测 ，复垦 土地 适宜 性 评价 、复垦方案制定 与评价 等 内容。煤矿 区土 地复 垦 规 划 的 理 论 成 果 主 要 有 1 土 地 破 坏 的 评 价 与 预 测 方 面 ，基 于 统 计 数 据 提 出 了破 坏 系 数 预 测 法 、趋 势 预测 法 ；基 于 开 采 沉 陷理 论 提 出 了 函数 预 测 法 ；基 于 机会成本 法提 出 了采矿引起土 地损 失的定 量经 济分 析 法 。2 复 垦 土 地 适 宜 性 评 价 方 面 ，按 照 土 地 利 用 原 理并结合采矿对 土地的破坏 特点 ，提 出了矿 区破 坏土 地 的 分 类 体 系 ；采 用 一 般 土 地 适 宜 性 评 价 原 理 ，提 出 了单 一 利 用 方 向 和 多 利 用 方 向 的 多 因 素 评 价 法 。 3 利 用 计 算 机 辅 助 设 计 与 GI S 、VR技 术 ，将 复 垦 方 案 制 定 从 最 初 的 土 地 利 用 结 构 优 化 、空 间合 理 布 局 提 升 到 目前 的三维可视化 阶段 ，大大地 提高 了公众 参 与复 垦 方 案 制 定 的 能 力 。4 复 垦 方 案 的 评 价 由 最 初 的 侧 重经济评价 发 展 到 目前 的 经 济 、生 态 与社 会 综 合 评 价 。5 新 理 论 新 方 法 用 于 土 地 复 垦 规 划 编 制 ，如 采 用 生 态 工 程 原 理 、景 观 生 态 学 原 理 、最 优 化 理 论 与 方 法 等 。6 编 制 矿 区 土 地 复 垦 规 划 对 相 关 学 科 的 理 论 要求提高 ，促成 了相关学科新 成果 的产生 ，如 开采沉 陷理论 中 ，进一步研 究了开采沉 陷对潜 水位 的影 响规 律 、对 土 壤 质 量 的 影 响 规 律 、对 植 被 生 长 的 影 响 规 律 等 ；采矿规划 中 ，采矿 与地 面保 护一体 化工 艺不 断 出 现 ，如 井 工 矿 山 的 协 调 开 采 、塌 陷 与 排 矸 一 体 化 工 艺 、露 采 矿 山 的 采 一剥 一复 一 体 化 工 艺 。 3． 3煤 矿 区 复垦 土 壤 重 构 矿 区 土 地 复 垦 的 主 要 步 骤 可 简 化 为 地 貌 重 塑 r e s h a p i n g 、 土 壤 重 构 r e s o i l i n g 和 植 被 恢 复 r e p l a n t i n g ，土 壤 重 构 的好 坏 直 接 影 响 植 被 恢 复 的效 果 ，而土壤 重构又与地貌 重塑 紧密相关 ，因此 土壤重 构 成 为 土地 复垦 中非 常 关 键 的 一 步 。到 目前 为 止 土 壤 重 构 的形 式 或 技 术 已有 多 种 ，但 土壤 重 构 的 理 论 包 括 两 部 分 一 是 指 导 土壤 重 构 的 理 论 ，二 是 复 垦 土 壤 重 构 后 的评 价 理 论 。 指导复垦 土壤 重构的理论 以 Ne l l 提 出的土地 生产 力系数 PI 为基础 ，胡振 琪考 虑土壤 特性 之 间的相 维普资讯 2 2 资 源 产 业 2 0 o 5 牟 对 重 要 性 ，在 Ne i l 基 础 上 提 出 了 模 糊 P I法 J ，卞 正 富 考 虑 复 垦 土 壤 质 量 因 子 之 间 的 相 关 性 与 时 空 变 异 性 ，提 出 了修 正 指 数 模 型 l 9 J 。 指 数 模 型 的 核 心 是 构 造 的 - I- 壤 剖 面 与 - I- 壤 的 理 化 特 性 应 该 较 适 合 于 植 物 生 长 ，为 植 物 生 长 提 供 理 想 的生 长 环 境 和 必 需 的 养 分 条 件 。 复 垦 - I- 壤 重 构 评 价 理 论 主 要 基 于 地 质 统 计 学 方 法 与 环 境 i ,q z 价 方 法 。地 质 统 计 学 方 法 可 较 好 地 评 价 复 垦 土 壤 质 量 的 空 间变 异 规 律 ，环 境 评 价 方 法 可 较 好 地 评 价 复 垦 - I - 壤 潜 在 的环 境 污 染 问 题 ，复 垦 - I - 壤 的 垂 直 剖 面的 特 性 则 利 用 等 面 积 二 次 样 条 函 数 E QS和 Ti k h o n o v规 则 TR两 种 方 法 E 1 0 ] ，这 两 种 数 学 方 法 既可用作指导复 垦土壤 剖 面重 构 ，又 可用作 复垦 土壤 剖 面 的 评 价 。 3 ． 4煤 矿 区 土 地 复 垦 界 面 要 素 演 替 理 论 土地复垦对象应是受采矿 影 响且生产 力下 降 的土 地 。受采矿影响 ，土地 生产 力下 降存 在一个边 界 ，边 界 以 内 土 地 生 产 力 下 降 ，边 界 以 外 ，土 地 生 产 力 不 变 甚 至有 所 提 高 。边 界 的位 置 与 影 响 土 地 生产 力 大 小 的 众多 因素 有 关 ，这 些 因素 中有 的 是几 何 量 ，肉 眼 可 见 ，有 的则 是无形 的 ，这些有 形 的 、无形 的 因素组成 一 个集合 F。土地复 垦界 面要 素演 替理论 定 义 由一 系 列要素组成 的类似 F集合所决定 的两个 系统 的边 界为 土 地 复 垦 界 面 。 一 类 集 合 为 影 响 土 地 生 产 力 的 因 子 集 ，由此集合决定 的界面为土地 复垦 的生产 力界 面或 土地复垦界 面生产力 系统 ；另一 类集合 为影 响复 垦 区 域 生态 系统特征 的因素集 ，由此集 合决 定 的界 面为土 地 复 垦 的生 态 学 界 面或 土 地 复 垦 界 面 生 态 系 统 。 土 地 复垦的 目的就是利 用生 物与工 程措施 改善集 合 F 包 括土地生 产 力 因素 集 和 生 态 系统 特 征 因素 集 两 类 集 合 各 元 素 的取 值 范 围 ，达 到 恢 复 甚 至 提 高 土 地 生 产 力 及 促 进 生 态 系统 达 到平 衡 状 态 的 目的 。土 地 复 垦 界 面具有 以下一些属性 1 要素的多维性 。复 垦界面 由 两个 系统 的多个要素决 定 ，这些 要素 中有有 形量 ，也 有 无 形 量 。2 范 围 的有 限 性 和 不 统 一 性 。复 垦 界 面 虽 具多维性 ，但其范 围是 有限 的。有 限范 围 的大小 与界 面 类 型 有 关 ，具 有 不 统 一 性 。 3 效 能 的脆 弱 性 和边 际 特 性 。 一 方 面土 地 复 垦 界 面 在 整 合 前 后 的 生 产 效 能 和 生 态效 能 因受 突 发 影 响 ，而 处 于 一 种 非 均 衡 状 态 ， 系 统 要 素处 于 动 态 变 化 之 中 ， 因 而 整 个 系 统 表 现 出 脆 弱 的特 性 。 另 一 方 面 ，在 两 类 系 统 演 替 过 程 中 ，也 可 能 用 恰 当 的人 工 干 扰 产 生 边 际效 应 ，即 复 垦 后 系统 的效 能 优 于 复 垦前 的效 能 。 因此 ，土 地 复 垦 界 面 又 具 有 边 际特性 。4 界 面处 竞争 程度 激烈 。表 现 为工农 竞 争 、 不 同用地类型 的竞 争 、破坏 与保护 的矛盾 、复垦