安太堡露天煤矿废弃地生态重建研究与实践-生态人类.doc

安太堡露天煤矿废弃地生态重建研究与实践 (李晋川1 白中科2 柴书杰3 岳建英1 王文英1 （1.山西省生物研究所，山西太原 030006； 2.中国地质大学土地科学技术系，北京 100083；3.平朔安太堡露天煤矿，山西朔州 038506） 摘要：本文介绍了平朔安太堡露天煤矿废弃地生态重建的部分研究结果。内容包括：矿区生态系统受损分析；生态重建障碍因子分析；人工生态系统重建规划与设计；土地重塑工艺；土壤重构工艺和植被重建工艺的研究。同时提出今后研究的要点。 关键词：生态重建；露天煤矿; 废弃地 环境与发展是当今国际社会普遍关注的重大问题，而人类生产活动的经济增长所依赖的重要手段——矿产资源的开发和利用所引起的矿区环境问题则是环境与发展的焦点问题之一[1]。据统计在我国一次性能源消费结构中，煤炭占65%，在21世纪相当长的一段时间里，这个结构不会改变。随着煤炭资源日趋减少，资源回采率的要求已提上日程，为此，我国将大力发展露天采矿技术，在未来20年中,露采比例将由目前的4%提高到15%。然而，露天采矿对生态环境和土地资源的破坏是极为严重的。据有关资料不完全统计，我国露天开采每万吨煤约破坏土地0.22hm2，今后30年累计破坏土地将达13.5万hm2，这对于人均土地资源极少的大国来说，开展露天煤矿土地恢复的生态重建意义重大。矿业废弃地的生态恢复已成为我国当前所面临的紧迫任务之一，也是我国实现可持续发展战略优先关注的问题之一。我国露天煤矿土地复垦与生态重建研究起步较晚，由于受经济、社会和自然等因素的限制，国内研究无法套用国外成熟技术，使得该项研究的复杂性和技术的难度均高于国内外已有的同类研究。本文初步总结了平朔安太堡露天煤矿生态重建研究的部分工作,为构建适合中国国情的露天矿区生态重建理论提供依据。 1研究区概况 平朔安太堡露天煤矿位于山西省北部东经112°10′—113°30′，北纬39°23′— 39°37′，该区属温带半干旱大陆性季风气候，平均降雨量为428.2—449.0mm,年蒸发量1786.6—2598.0mm，超过降水量的4倍。平均气温4.8—7.8℃ ，无霜期约115—130天，年平均风速2.5—4.2m·s－1。该区地处丘陵缓坡区，黄土广布，植被稀少，水蚀风蚀严重，冲刷剧烈，形成典型的黄土高原地貌景观，土壤物理风化强烈，土质偏砂，土体干旱。矿区地带性植被属干草原类型。由于开发历史悠久，耕垦指数高，天然次生林已毁坏殆尽，亦很少见到大片草原群落，而且呈零星分布，植被覆盖率低。 2 研究结果 安太堡露天煤矿地处黄土高原脆弱生态区，由于采矿剧烈扰动，原地形地貌、地层结构、生物种群已不复存在。对如此极度退化的生态系统，要恢复重建一个结构合理、稳定健康的人工生态系统，须在遵循自然规律的基础上，通过人工措施，按照技术上适当、经济上可行、社会能接受的原则，使受害系统重新恢复，并有益于矿区清洁生产和社会可持续发展。按照安太堡矿生态重建的技术工艺流程，可将其分为六个部分，即矿区生态系统受损分析，生态重建障碍因子分析，生态重建规划优化设计，土地重塑工艺，土壤重构工艺，植被重建工艺。 2.1 矿区生态系统受损分析 平朔矿区特有的采排工艺、赋存的地理条件，引发矿区的生态系统演变过程和受损特征，既不同于原地貌自然灾害诱发的生态退化，也不同于因人类经济社会活动导致的井工采煤塌陷地的退化和中、小型露天煤矿产生的生态退化[2]。 平朔露天矿区属极度退化生态系统，按照其受损过程和重建目标可将其划分为3个阶段4个类型（见图1）： 由原脆弱生态演变为极度退化生态为第１阶段，即矿区生态系统破损阶段；由极度退化生态演变为生态重建雏形为第２阶段，即矿区生态系统雏形建立阶段；由重建生态雏形演变为重建生态相对稳定型为第３阶段，即矿区生态系统动态平衡阶段。第１阶段为结构、功能完全丧失过程；第２阶段为结构与功能骨架恢复与调整过程，其主要目的是重塑地貌、再造土体、改善生境；第３阶段为结构合理、功能高效的持续过程。 通过分析矿区生态受损过程，确定挖损、压占、占用和污染为主要诱发因子。生态受损特征表现为原生境在100年左右的时间尺度下，以每年约2×108m3的岩土搬运速度，累计消失面积约160km2，而所形成的生境与原生境相比，虽沟壑消失使地貌趋于简单，但重新组合堆置的固相岩土结构松散、地层层序紊乱，地表物质更趋复杂，而其平台地表因严重压实，容重1.6～1.9g .cm-3，0.2～0.5 g .cm-3；0.16～0.28mm .min-1，0.12～0.84 mm .min-1；30～60kg .cm-3，23.88～57.87 kg .cm-3；68.8%，是原生境的2.9～6.1倍。土壤性质更趋恶化，加之区域性气候干旱，天然植被和受损生态系统难以恢复，新的