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我国土地复垦与生态修复30年:回顾、反思与展望长期有效

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信息编号:2020092267 发布

2020-09-18 09:54:31

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杨为先

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空气、水、土壤、蓝天等自然资源用之不觉、失之难续。中华文明历来强调天人合一、尊重自然。

土地复垦与生态修复,是实现矿区经济绿色发展的必经之路。1989年1月1日实施的《土地复垦规定》距今刚好30周年,尽管我国的土地复垦与生态修复工作取得了诸多成效,但在矿区土地复垦与生态修复的理论、技术、法规和监管等方面仍存在很多问题,我国的矿山土地复垦与生态修复率仅20%左右,与世界先进水平还有很大差距。

回 顾

《土地复垦规定》,标志着我国土地复垦与生态修复工作开始走上了法制的轨道。之后几年出台的政策、法规等对我国土地复垦方案、制度框架、复垦技术标准和规范均作出了明确的规定。

2018年自然资源部成立并设立国土空间生态修复司,使矿区土地复垦与生态修复有了统一的管理机构。

土地复垦与生态修复是一门涉及多学科的交叉性应用学科,相关学科的理论应为最主要的支撑理论,如开采沉陷学、恢复生态学、景观生态学、地理学、土壤学、植物学、土力学等。但在多年的研究与实践中,土地复垦与生态修复形成了较为独特的技术原理或理论

1.采复一体化(边采边复)理念与技术原理

2. 土壤重构原理与方法

3.地貌重塑理念

矿区土地与环境监测是有效地进行土地复垦与生态修复的前提条件和基本要求。由于矿区土地与生态环境监测对象、指标复杂多样,具有综合性、动态性、不确定性、隐性显性共存等特征,必须以地下采矿地质信息为先导,通过宏观、微观监测,空天地监测等多种技术手段。经过30年的研究发展,矿区土地与环境监测取得如下进展

1. 从传统地面监测手段发展到“星-空-地-井”一体化监测。

2. 从对土地损毁信息的监测发展到土地与环境损毁信息的综合监测,且关注隐性信息的监测。

3. 从对矿区土地与环境的损毁监测发展到损毁-治理等全过程的监测。

采煤沉陷地的治理一直是煤矿区土地复垦与生态修复的研究重点。在采煤沉陷地复垦高潜水位方面,由最初提出的疏排法、挖深垫浅法、泥浆泵法等非充填复垦的技术方法,到使用煤矸石、粉煤灰、黄河泥沙等作为充填材料的充填复垦技术,都有很大进展。

《土地复垦规定》颁布后的20年里,我国主要对东部高潜水位矿区进行了大量复垦技术研究和实践。近10年来在西部采煤沉陷地治理的研究才得到重视,并取得飞速发展:如西部风沙区采煤沉陷存在自修复现象及分区治理模式、保水采煤技术等,煤矿复垦方面7项国家科技进步奖中的5项都是近10年围绕西部矿区而产生的

近几年,我国采煤湿地的规划和治理方向主要是湿地公园、水产养殖、水库/蓄水池和人工湿地污水处理系统等。

煤矸石是煤矿生产的必然产物,是矿区的主要污染源之一。即使我国煤矸石的综合利用率有了大幅度的提高,但是仍有很多煤矸石堆积如山。目前煤矸石山的生态修复主要从非酸性煤矸石山绿化、自燃煤矸石山的综合治理等方面着手

我国露天煤矿相对较少,起步较晚,技术标准的要求与国外有一定差距。最初露天矿复垦没能有计划、有组织地进行复垦,只在排土场及采空区开垦种植,且多数为个体的“小开荒”,复田地块零落,没有统一规划。但随着复垦规划的不断完善,露天矿的复垦从过去的以外排土场复垦为主,发展为采矿—复垦一体化的治理技术

以煤矿区为例,经过相关研究人员30年的努力,煤矿区土地复垦与生态修复已经获得国家奖7项,具体为:

1. 西部干旱半干旱煤矿区土地复垦的微生物修复技术与应用(国家科学技术进步二等奖,2016年):利用微生物(主要为丛枝菌根真菌)复垦新技术从根本上挖掘土壤中潜在的肥力,改善废弃基质理化性质,修复受损根系,加速养分的生物循环,增加生态系统的多样性、稳定性与可持续性,为西部干旱半干旱煤矿区土地复垦和生态修复探索出一条高效可行的新路,形成了4项煤矿区微生物复垦关键技术,填补了国内外空白,并在陕西、内蒙古、宁夏和新疆等西部干旱半干旱矿区全面推广应用,获得显著的经济、生态和社会效益。

2. 生态脆弱区煤炭现代开采地下水和地表生态保护关键技术(国家科学技术进步二等奖,2014年):针对煤炭现代开采与水资源短缺和生态脆弱的矛盾,以神东现代煤炭开采为工程依托,创新研究方法,利用现代开采水资源的运移规律和地表生态“自修复”规律,首次开发了煤矿分布式地下水库技术和应用“自修复”规律的地表生态主动性减损及修复技术,建立了示范工程,为煤炭开采水资源和地表生态保护探索了一条新的技术途径。

3. 千万吨矿井群资源与环境协调开发技术(国家科学技术进步二等奖,2012年):首次以现代煤矿群的资源与环境协调开发为目的,创造并成功应用了超大工作面综采工艺与关键技术,开发了生态脆弱区生态环境协调控制与修复技术、协调开发评价与资源配置关键技术,建成世界上最大的千万吨矿井群,总产能超过2亿t,单矿平均1 258万t/a,开采效率、回收率、安全率、植被覆盖率和水利用率显著提高,总体达到国际领先水平。

4. 鄂尔多斯盆地生态脆弱区煤炭开采与生态环境保护关键技术(国家科学技术进步二等奖,2011年):首次提出了生态脆弱区必须实行“保水位开采”的新理念,揭示了煤水地质特征及组合类型,研发了固液耦合模拟实验装置和导水裂隙带高度实测新技术,编制了我国第一幅采煤方法规划图,发明了保水位采煤新技术,解决了保水开采区高效高回收率采煤与生态环境保护并重的技术难题,为绿色矿区建设提供了技术支撑,推广应用取得巨大经济、环境效益。

5. 荒漠化地区大型煤炭基地生态环境综合防治技术(国家科学技术进步二等奖,2008年):以神东矿区生态环境为研究对象,创建了荒漠化地区煤炭开采过程中的“井上井下互动,大范围生态环境防治,控制采矿沉陷造成的局部沙化”的主动型生态环境综合防治技术体系——神东环境防治模式;研究揭示了矿区水资源承载力与生态环境的关系,研发了控制地下水流失的开采技术、井下水采空区过滤净化技术与矿井污水回用技术,构建了矿区水循环利用系统,为大规模开采与生态建设用水提供了保障。

6. 煤矿区土地生态环境损害的综合治理技术(国家科学技术进步二等奖,2004年):研发了煤矿区土地生态环境损害的综合监测与预测技术,揭示了煤矿区土地生态环境损害的机理和规律;首次创立了以“分层剥离、交错回填”为核心的土壤重构原理、方法和数学模型,革新或提出了多种复垦工程技术,解决了构造适宜土壤介质的关键技术问题;提出了以“配土栽植”为核心的煤矸石山无覆土绿化技术和复垦土壤微生物改良和添加改良剂改良的实用技术,解决了迅速恢复植被与生产力的关键技术问题;提出了包括监测预测、管理、规划、工程和生物与改善等五大技术的土地生态环境损害治理的综合技术体系.

7. 采煤沉陷地非充填复垦与利用技术体系研究(国家科学技术进步三等奖,1997年):提出了以疏排法为核心的非充填复垦技术,具体包括建立防洪、排涝、降渍系统,挖深垫浅与台田相结合,较大幅度地提高了复垦土地的耕种率;复垦后的土地利用包括基塘利用模式、庭院生态利用模式、立体利用模式等,较大幅度地提高了沉陷区土地利用效益和当地的农民收入。

在中国知网以“土地复垦”、“生态重建”、“生态修复”为关键词,对1980—2017年期间发表的文献进行模糊检索,共检索出论文1 727篇,其中发文数量较高的期刊有:中国矿业(92篇)、煤炭科学技术(90篇)、农业工程学报(82篇)、煤炭学报(77篇)、金属矿山(75篇)、中国煤炭(68篇)、煤矿环境保护(57篇)、中国矿业大学学报(55篇)、中国土地科学(52篇)。

反 思

《土地复垦规定》颁布已经30年,关于“土地复垦”的名称概念一直不断受到质疑,直接影响着土地复垦与生态修复的稳定发展。许多学者提出用“生态重建”取代之。由于近年来“生态修复”比“生态重建”和“生态恢复”更多地用于生态系统的恢复治理,于是,“土地复垦与生态修复”就成为本学科领域的名称,其目的是再生利用损毁的土地、恢复破坏的生态环境。

胡振琪教授以国家有关土地复垦法律法规的颁布实施与煤矿区生态修复研究与实践的成就相结合,将煤矿区土地复垦划分为以下4个发展阶段:萌芽阶段(1980—1989 年)、初创阶段(1990—2000 年)、发展阶段(2001—2007 年)、高速发展阶段(2008—至今)。

土地复垦基本原则“ 谁破坏( 损毁)、谁复垦”的反思

实践中,矿山完全履行复垦义务的很少,破坏(损毁)土地面积不断增加,土地复垦率仅为15%~25%。有些企业想履行复垦义务,但涉及政府、农民等多方面的利益协调,困难重重,企业单一力量无法实现。为此,胡振琪教授建议:基于我国土地公有制性质,采用“政府牵头、企业履责、农民配合、科技支撑”的复垦原则来推动复垦工作。一定要由政府牵头和协调,作为政绩考核的重要内容。企业不仅要有履行复垦义务的意识,而且要在资金、人力等方面履行复垦责任。

土地复垦责任的反思

一些老矿山,责任主体明确,但由于其损毁的土地通常可以分为计划经济时期和市场经济时期,矿山企业通常会以计划经济时期利润上缴为由,不愿意承担,有时也无力承担这一部分复垦责任,导致复垦工作无法推进。

矿山地质环境保护与土地复垦方案的反思

10多年来,原国土资源部评审了大量的《矿山地质环境保护与恢复治理方案》和《土地复垦方案》,但许多矿山通常仅是为了获得许可证而编写。需要深入反思的是,那么多的矿山编制了相关的方案,为什么几乎没有按照方案实施呢?

土地复垦资金的反思

我国30年来,没有建立起很好的复垦资金筹措制度,值得深入反思。国际上对生产矿山一直采用“复垦保证金”制度来实现矿山完全履行复垦义务。我国曾经建立和实施了矿山地质环境保证金制度,很好地促进了矿山的环境治理和土地复垦,但在返还保证金等方面存在不足,如今也被取消了。

土地复垦与生态修复监管机制的反思

目前,自然资源部设立国土空间生态修复司,对矿山土地复垦与生态修复进行统一的监管,职责已经明确,监管效率会有提高,但应该加快完善政策法规和标准体系,尤其在可操作性层面做出战略部署。

露天矿土地复垦生态修复的反思

许多露天矿排渣存在自燃现象,修复后复燃率很高。国外专家考察我国露天矿复垦后提出了3个问题值得反思:为什么我国露天矿复垦的地貌不是原地貌、与周围地貌不一致?为什么要经常浇水?为什么不采用本土植物?

采煤沉陷地复垦的反思

采煤塌陷地治理工程技术很多还是20世纪80年代提出的技术。高质量耕地复垦的技术没有专门的技术标准。近年来休闲景观型采煤沉陷地治理技术得到广泛关注,但其中的关键技术和难点是什么?是不是需要静等沉陷稳定大量积水后再治理,在治理中如何处理生态与美观的协调,这都需要不断研究与发展。

展 望

绿色发展是我国的发展理念,矿区的土地复垦与生态修复是保障区绿色发展,构建绿色山的关键。展望未来,矿区土地复垦与生态修复将会蓬勃发展,并将在以下6个方面得到发展和关注:

1.矿区土地和生态环境损毁的监测诊断技术

2.资源开采与生态环境保护相协调的边采边复技术

3. 高质量耕地复垦技术

4.系统的生态修复技术

5.关闭矿山的生态修复技术

6. 矿区生态修复监管技术

来源:胡振琪.我国土地复垦与生态修复30年:回顾、反思与展望[J].煤炭科学技术,2019,47(1):25-35.

来源:煤炭科学技术