工矿区土地复垦与生态安全 土地复垦对生态环境影响分析
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白中科
1 土地复垦的概念、内涵、对象
土地复垦（Land Reclamation）是指采取工程、生物措施，对生产建设过程中因挖损、塌陷、压占等造成破坏、废弃的土地和自然灾害造成破坏、废弃的土地进行整治，使其恢复到可利用状态的活动。由于人为因素造成的矿区土地破坏，比由于自然灾害因素造成的原地貌土地破坏更为剧烈，故矿区破坏土地的复垦是所有破坏土地复垦中的重点和难点。
根据土地复垦的目标不同，土地复垦有农业、林业、牧业、建筑、水域复垦等。
土地复垦工程技术包括地貌重塑、土壤重构和植被重建。对受损生态系统恢复或重建而言，地貌重塑是的基础，土壤重构是核心，植被重建是保证。
土地复垦的主要对象是工矿区破坏的土地。
工矿区是工程建设区、工厂和矿区的总称，是指国土范围内修筑公路、铁路、水利工程和开办矿山、电力、化工、石油等工业企业以及采矿、取石、挖砂等建设活动的场地。因矿产资源开发造成的生态环境破坏极为严重，故矿区土地复垦是工矿区土地复垦的重点。
广义的矿区是指：我国国有大、中型矿山企业所在地区，包括生产作业区与当地居民（职工及其家属，以及当地农民等）生活所在地区，这里可能是依托矿业活动演替而建制的乡镇，甚至是县、市、工业小区。
狭义的矿区是指：以矿山生产作业区为核心的小区域，它不同于流域规划的范围以及按地貌界、行政区界划定的区域规划范围，这个范围是根据征地范围、待征地范围、施工开挖、弃渣堆垫地貌部位，弃渣堆垫方式以及洪水、沙害、泥石流的源地而确定的，可能是集中连片，也可能是零散分布。
同时，矿区范围内的乡镇、县市工业小区建设属典型的新兴城镇重建，而与生产作业区、影响区和预防保护区以种植业为主的生态系统重建不同。后者是土地复垦的主体和重点，复垦的时空尺度发端于采矿设计阶段，终止于矿山闭坑后的达到重建生态系统相对稳定的时期。但后者与前者紧密相关。
为便于分类指导土地复垦工程，根据不同依据和标准划分为若干类型：
（1）根据所在区域地貌特征可分为：黄土高原工矿区、东北缓丘漫岗工矿区、南方丘陵山地工矿区、黄淮海平原工矿区及西部风沙工矿区等。由于不同的区域地貌地面组成物质、坡度、地形等因子变化很大，造成的生态环境破坏程度和强度亦有明显差异。
（2）根据行业特征可分为：①采矿系统，包括煤炭开采业、铁矿山、铝土矿、石膏矿、金矿、铜矿、石棉矿、锡矿等。采矿系统以可根据开采方式分为露天开采和地下开采两大类。露天开采比地下开采地面扰动大，水土流失严重，但地下矿的水资源破坏和地面塌陷危害较大。②交通运输业，包括现有的和正在修建的铁路、公路、码头、海港、大型汽车站、火车站、飞机场等，以山区丘陵区公路、铁路建设造成的生态环境问题较为严重。③电力系统，主要包括火力发电厂、变电站等，以粉煤灰及其堆积场造成的污染流失为主。④冶金系统，包括钢铁联合企业、特殊钢厂、炼铁厂、其他金属工业企业，也可包括炼焦厂，主要是尾矿、炉渣及其他废弃物乱堆乱放造成的生态环境破坏。⑤化工系统，包括硫酸厂、烧碱厂、纯碱厂、磷肥厂、橡胶厂、造纸厂等，以环境污染为主，其次是水土流失。⑥建材系统，包括水泥厂、陶瓷厂、石料厂、挖砂场、石灰场、砖瓦窑等，以扰动地面、挖石取土取砂、破坏植被造成的水土流失为主。⑦水工程，包括水库、水电站、输水工程等。大型水库、水电站和引水工程在工程建设期间对河道、沟岸、水资源等造成的水土流失危害较为突出。⑧城市建设及其他系统，包括市政建设、居民区建设、风景旅游区开发、名胜古迹恢复重建等，城市建设过程中对水资源破坏、河道行洪障碍影响较大，特别是山区丘陵区的城市建设更要引起注意。
（3）按废弃物堆积形式可分为：平地堆山式、填凹（如填沟）堆垫式和河岸沟岸倾泻式三类。平地堆山式主要是容易造成滑坡、崩塌以及多种水力侵蚀；沟岸河岸倾泻式缩窄河道，影响行洪，河流输沙量剧增，相比而言填凹堆垫式较为妥当。
（4）按废弃物组成成分可分为：①粗颗粒废弃物工矿区，如铁矿、地下开采煤矿（矸石山）、采石场等，为砾石状排弃物。②细颗粒废弃物工矿区，如火力发电厂（粉煤灰）、砖厂（土状物）、铝厂（赤泥）、采沙厂、化工厂（废渣）、各种尾矿等。
（5）按废弃物含毒状况可分为：①有毒废弃物工矿区，如重金属矿、化工厂等。②无毒废弃物工矿区，如砖厂、水泥厂、采石场、低硫煤矿等。
（6）按生产建设规模可分：大、中、小型工矿区，各行业划分标准不同，一般是以生产能力、固定资产投资、职工人数、投入产出状况等综合划分。
（7）按权属关系可分为：国有工矿区（包括国家统配和地方国有）、乡镇工矿区、个体工矿区。一般国有工矿区为大、中型工矿区，造成的水土流失严重，但易管理，企业自身调控能力强，能在有关部门监督下，进行土地复垦工程，乡镇和个体工矿区属小型工矿区，数量多，分布广，难管理，往往以眼前利益为主，不考虑长远利益，土地复垦工作极为棘手。
2 土地复垦的学科交叉与科学问题
矿区土地复垦工程涉及自然科学、社会科学、经济科学等，其研究需要多学科交叉融合、多专家联手攻关。国内外从事土地复垦科学研究专家、学者的背景有土壤学、植物营养学、林学、测绘工程、土地管理、生态学、环境学、生物学、地理学、水土保持学、地球化学、管理学、经济学等，涉及的科研院所有农林院校、矿业院校、地质院校、综合性大学及中国科学院有关院所。土地复垦属于哪个学科曾有过争执，但土地复垦科学研究近20年来的事实证明，淡化土地复垦的学科问题，强化土地复垦的科学问题，更有利于土地复垦问题的解决。如下土地复垦不同阶段面临的问题，就是最好的佐证：
（1）矿区土地（壤）受到破坏后，必须通过详细的调查测试，探讨土地（壤）退化的原因、类型、过程、阶段和程度，尤其和原地貌土壤退化有什么不同。这需要地质地貌学、土壤学、采矿学、测绘工程、水土保持学、水文地质学、环境科学、植物生态学等学科理论、方法的交叉融合。
（2）在矿区地形地貌、地层结构剧烈扰动、土壤质量极度退化的状态下，要重构一个高质量的土壤，就必须对复垦土壤的母质来源进行详细的诊断，特别是对环境和植物有影响汞、铬、镉、铅、砷、铜等污染元素，氮、磷、钾、硼、铁、钼等营养元素进行分析；对某些污染严重的土壤要进行生物修复等措施。这需要地球化学、土壤学、环境微生物学、植物营养学、植物生态学、植物生理学等学科理论、方法的交叉融合。
（3）当复垦土来源背景值清楚后，要对废弃土地的资源再利用目标做出规划设计，结合复垦的目标（优质耕地、林地、牧地等），采取相应的技术经济措施，重新进行土壤剖面重构、人为加速风化熟化、土壤培肥等。这需要土地利用规划学、土地资源学、资源环境经济学、土地利用工程学、作物栽培学、林木培育学、土壤改良学等学科理论、方法的交叉融合。
（4）为了在短时间内能复垦一个高质量的土壤，必须对重构土壤的水、肥、气、热进行动态监测，并对土壤质量的演变做出科学、合理的预测，如重构的土壤能否演变为地带性土壤类型，重建植被演变的顶级群落是什么？这需要土壤地理学、土壤改良学、植物生态学、植物群落学等学科理论、方法的交叉与融合。
（5）矿区生态恢复重建是一个时空跨度较大的持续经济投入工程，如平朔矿区生态恢复重建将可能在100年左右，重建160km2。因此，为了正在开采矿区和今后将要开采矿区的持续发展，尤其是能够较准确地估计和把握矿区生态重建与经济发展的后果，人工正确地诱导生态最终演替方向，保持生态恢复重建的最小风险，准确评价重建生态系统的结构、功能，科学预测未来空间的发展趋势，这需要借用现代空间分析技术手段（GPS、RS、GIS、ES技术），引入恢复生态学、景观生态学、环境美学、环境质量评价等学科理论与方法。
矿区土地复垦研究赋予学科新的内涵，研究的学科价值在于：为进一步揭示人类经济活动强度干扰下的极度退化生态系统演替的途径提供理论依据；应用价值在于：为矿区废弃地生态恢复重建、保障矿区生态安全、人居安全、粮食安全和食品安全提供可借鉴的方法和技术。
矿区土地复垦研究需要室内实验室分析、解释、论证野外发生的现象和规律，更需要大型的野外实验室确定生态恢复重建的模式和效果，该野外实验室为地学类相关专业构建野外大型教学、科研复合型基地提供了机会，也为国家土地、环保、林业等部门生态环境综合整治的试验示范基地建设，以及培养中小学生“热爱自然、保护环境、重建家园、以德治国、依法治国”教育基地的构建提供了机会。
3 土地复垦的基本论点
3.1 土地复垦的态势选择
对人类经济活动造成的生态系统破损，有3种态势：①不作处理、任其发展；②自然恢复或人工复制出破坏前的土地存在状态；③借助人工支持和诱导，在自然条件的许可下，恢复重建一个符合代际需求的价值取向的可持续发展的生态系统。第一种态度只会使已退化的生态系统进一步恶化，必将导致不可逆转的灾难，显然不可取；第2种态度只有在原生态系统尚未“超负荷”的情况下，系统有“自净”的能力，随着时间的推移，系统可自然恢复。但对目前现代工业造成如此大规模的土地破坏，不可能再靠“自净”而自我恢复，也不可能、更没必要靠人工恢复原状。因此，针对工矿区破坏前本来就十分脆弱的生态系统及其中国人多地少的国情，只有采取超前、主动、协调、高效的土地复垦与生态重建工程，才能保证工矿区社会经济的可持续发展。在一些矿区，要选择意义更为明确的“重建”。
3.2 土地复垦的技术核心
工矿区土地复垦工程包括生境建设和群落建设。
生境建设包括地貌重塑工程、土体再造工程和土壤培肥工程，其核心是“造地”，即为生物群落建造一个良好的生境。
群落建设包括植被重建工程、微生物引入和发展、动物引入和发展。其核心是植被，即在建好的生境上建立人工植被，形成人工群落，这种群落是按人的功利而建的，在一段时间后要获得一定的效益。
土地复垦最根本的是造地、造土。因为气候在破坏前和破坏后一般是不变的，如气温、降雨等。破坏的是土地资源、土壤资源、水资源、生物资源等，但它们之间是密切联系的，如地表水、地下水及植被都与土壤、土地有关。尤其是当今现代化大生产，在生产过程中扰动的面积少则数平方公里，多达数十、数百平方公里，导致地貌改变、河流改道、植物群落消失、土地不能再利用、土壤丧失生产力。所以造地、造土就成了土地复垦的基础工程。同时，新造地的熟化培肥和水土流失控制、污染土地的修复、地貌景观的美化与持续稳定，自始至终决定于人工植被的建立，故如何利用采矿移动岩土的便利条件进行填沟造地、地貌重塑、土体再造和植被重建，又如何正确地进行工矿区破坏土地的调查、预测并科学地做出新造土地的适宜性评价，将是造好土地、用好土壤的关键。
3.3 土地复垦的方案特点
工矿区土地复垦涉及自然、社会、经济等，是一项复杂的系统工程，故其方案应系统综合；工矿区土地复垦规划应能预测未来的变化趋势，可以指导人们适时、适地采取措施，故其方案应动态可调；工矿区土地复垦规划既要在理论上有指导意义，更重要的在实践上具有可操作性，故其方案不仅规划者认可，而且应得到决策者、工矿企业方和民众的认可；工矿区土地复垦规划应注重为改善当地环境质量、发展当地工农业生产、改善群众生活和促进社会进步创造必要条件，故其方案对施工过程中造成的不利影响和损失应以补偿。因此，工矿区土地复垦方案应具备系统综合、动态可调、实际可操作和损失可补偿的特点。同时，工矿区土地复垦应不断地将多学科专家的知识和经验，进行引进、组装、优化、配套、加上必要的创新构成专家系统，解决常规方法不能解决的问题。
3.4 土地复垦的研究趋势
国内外矿区土地复垦研究表现出如下趋势：①人性化趋势，即“以人为本”为指导思想，追求矿区土地复垦以适应人类发展和提高生活质量需求的趋势愈来愈明显。②可持续化趋势，即以社会经济可持续发展为目标，追求资源、环境、人类发展的协调与和谐的趋势愈来愈明显。③全程化趋势，即以循环经济为理念，追求资源勘探、评价、采选、开发、回收、综合利用、生态恢复重建一体化，实现经济、社会、环境效益最大化的趋势愈来愈明显。④产业化趋势，即以产业链条延伸为关键，体现矿区土地复垦的长期化、专业化、投资主体的多元化、复垦结果的多效益化以及枯竭城镇的产业转型的产业化趋势愈来愈明显。
4 土地复垦与生态安全、粮食安全
据概查，目前全国采掘工业，包括煤炭、冶金、有色、黄金、化工、建材、石油、天然气、铀矿、烧瓦制砖、电厂粉煤灰等，累计毁坏面积近400万hm2。而我国土地复垦率目前不到12%，即目前全国仅有40多万hm2的土地得到了复垦利用，仍有300多万hm2被破坏的土地荒芜，每年还以数十万公顷的速度在递增。矿山废弃地通过水土流失、风蚀沙漠化、下湿内涝、盐渍化、土壤污染等多种形式，严重影响着矿区及周边的生态景观，已经发生突变性的滑坡、泥石流等地质灾害，严重威胁着矿山生产安全和人们的生命财产。进入21世纪以来，我国国民经济处于快速发展时期，人均能源消费水平不断增长，拉动了电力、煤炭、石油等能源行业的高速增长。但随之带来以土地破坏为核心的生态环境问题愈加严重。
通过土地复垦，可缓解生态破坏和环境污染造成的经济损失，也可缓和企业和地方的矛盾，减轻了国家安置农民的负担，促进了社会安定。如把现有的400万hm2废弃地复垦利用，以50%为耕地，即为200万hm2，产量按5250kg/hm2计，每年增加粮食105亿千克，可使2625万人达到“小康水平”或2100万人达到“富裕水平”；30%复垦为林果、牧业、水产养殖用地，即为120万hm2；20%复垦为建设用地，即为80万hm2，可满足我国4～5年的非农业建设用地，等于节约耕地80万hm2。因此，我国工矿区土地复垦意义重大。
参考文献
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