覃事婭，陳建宏，唐常春

(1.中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院，湖南長沙410083;2.長沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖南長沙410004)

土地適宜性評價是對某地塊在一定條件下對耕地、園地、林地、牧草地等不同用途的適宜與否及適宜程度的綜合評定[1]。礦區(qū)土地適宜性評價可分為復(fù)墾后土地的適宜性評價和待復(fù)墾土地的適宜性評價。復(fù)墾后土地的適宜性評價是對采空區(qū)復(fù)墾完成后的土地單元對某種土地用途的適宜性及適宜程度的評定，它可為用地者提供明確的土地利用方向，并為礦區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整提供一定參考;待復(fù)墾土地的適宜性評價是對采空區(qū)將要產(chǎn)生的土地單元對某種土地利用類型的適宜性及其適宜程度所做的一種預(yù)測性評價，正確合理的評價可為復(fù)墾指明方向，減少復(fù)墾的盲目性，節(jié)約復(fù)墾成本，使礦區(qū)有限的土地資源得到合理有效的利用。因此，待復(fù)墾土地的適宜性評價比復(fù)墾后土地的適宜性評價顯得更為重要，更符合兩型社會建設(shè)的要求。

目前常用的土地適宜性評價方法有指數(shù)和法[2-6]、模糊綜合評判法[7]、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[8]、可變模糊集方法[9]，但用于礦區(qū)土地適宜性評價的還很少。郭青霞等[10]采用最小限制因素法對安太堡露天煤礦復(fù)墾后土地適宜性進(jìn)行了評價，但運(yùn)用該方法評價土地適宜性不能充分發(fā)揮土地的生產(chǎn)潛能;張彩霞等[11]運(yùn)用指數(shù)和法對阜新礦區(qū)煤矸石山復(fù)墾后土地適宜性進(jìn)行了評價，但他們評價的是復(fù)墾后的土地;焦志芳等[12]采用5級分類指標(biāo)對露天煤礦待復(fù)墾土地適宜性評價單元類型進(jìn)行了劃分，但未對劃分出來的各種類型待復(fù)墾土地的適宜性進(jìn)行評價;潘元慶等[13]以河南省重點(diǎn)煤炭基地為例，對礦區(qū)待復(fù)墾土地適宜性進(jìn)行了評價，但他們采用的是定性分析方法，沒有進(jìn)行定量分析。從已有文獻(xiàn)來看，目前國內(nèi)還沒有學(xué)者對礦區(qū)待復(fù)墾土地適宜性進(jìn)行預(yù)測性定量評價。

筆者認(rèn)為待復(fù)墾土地的適宜性評價與常規(guī)土地適宜性評價不同，其特殊之處就是對未來空間將要產(chǎn)生的土地單元及其土地質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測性評價，其關(guān)鍵在于土地評價單元類型的劃分及各類型參評因素的選擇及指標(biāo)分級。鑒于此，本文以廣西壯族自治區(qū)平果鋁土礦區(qū)為研究對象，采用4層逐級分類指標(biāo)劃分土地評價單元類型，運(yùn)用權(quán)重指數(shù)和法對礦區(qū)待復(fù)墾土地的適宜性進(jìn)行定量評價，可為礦山企業(yè)制定復(fù)墾規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，有利于礦山企業(yè)節(jié)約復(fù)墾成本及平果鋁礦區(qū)土地資源的可持續(xù)開發(fā)與利用。

廣西壯族自治區(qū)平果縣是典型的喀斯特地貌區(qū)，巖溶地貌極其發(fā)育。平果鋁土礦位于平果縣(108°18′—107°53′E ，23°12′—23°54′N)縣城西北，礦區(qū)地貌為峰林及低山陡緩坡丘陵區(qū)，屬高溫多雨的亞熱帶季風(fēng)氣候，光照充足，雨量充沛。平果鋁土礦礦區(qū)分布范圍廣，約1 750 hm2，礦體面積203 hm2。礦體多，厚度不大，且埋藏淺，礦床開采推進(jìn)速度較快，占地速率高，平均每采出1.0×104t鋁土礦石需占用土地0.3 hm2。隨著一、二、三期工程的相繼投產(chǎn)，平均每年占用土地約100 hm2，全部生產(chǎn)期內(nèi)將占用土地達(dá)6 666.7 hm2，這使得礦區(qū)本來就很少的人均耕地面積(0.05 hm2)越來越少。因此，必須對開采后的采空區(qū)及時進(jìn)行復(fù)墾。但平果鋁土礦受礦床獨(dú)特的地質(zhì)特征以及其它多種因素限制，其采空區(qū)復(fù)墾具有客觀條件較差，復(fù)墾規(guī)模大，工程量大，技術(shù)難度大等特征;且復(fù)墾后的土地生態(tài)系統(tǒng)與開采前相比還存在一定差異。根據(jù)平果縣的土地利用總方針——保持耕地面積穩(wěn)定，大力增加林業(yè)用地，適當(dāng)增加園地和牧草地，嚴(yán)格控制非農(nóng)建設(shè)用地，所以復(fù)墾后的土地主要用于農(nóng)業(yè)。

1 評價系統(tǒng)

該評價中采用土地適宜類——土地適宜等2個等級的評價系統(tǒng)[3]。

1.1 土地適宜類

土地適宜類反映土地對某種特定用途適宜或不適宜。土地適宜類分設(shè):宜耕地類(包括水田和旱地)、宜園地類、宜林地類、宜牧草地類。

1.2 土地適宜等

土地適宜等是在土地適宜類范圍內(nèi)細(xì)分的、反映土地對評價用途的適宜性等級。本評價中對每一種土地適宜類均分4等。

Ⅰ等地:在利用上高度適宜，基本無限制，經(jīng)濟(jì)效益好，能持續(xù)利用。

Ⅱ等地:在利用上較為適宜，限制因素少，經(jīng)濟(jì)效益較好，對限制因素稍加改進(jìn)即可實現(xiàn)持續(xù)利用。

Ⅲ等地:在利用上中等適宜，有一定限制，經(jīng)濟(jì)效益一般，利用不當(dāng)會引起土地退化。

Ⅳ等地:在利用上有較大限制，勉強(qiáng)適宜，經(jīng)濟(jì)效益差，易產(chǎn)生土地退化。

2 土地評價單元類型的劃分

在常規(guī)的土地適宜性評價中，首先要劃分土地評價單元，而對待復(fù)墾土地的適宜性評價，重要的是劃分土地評價單元類型。

2.1 劃分原則

2.1.1 綜合分析原則 平果鋁土礦開采后待復(fù)墾土地單元的形成，除受區(qū)域氣候、地貌、土壤、水文、地質(zhì)等自然成土因素的影響外，還受到人為因素的強(qiáng)烈影響，如土地破壞程度、重塑地形坡度、新耕層土壤來源、有效覆土厚度等。因此待復(fù)墾土地單元的質(zhì)量狀況是多種自然和人為因素綜合作用的結(jié)果。這就要求在進(jìn)行待復(fù)墾土地適宜性評價單元類型劃分時，要對各因素以及它們的組合方式、相互關(guān)系以及它們對土地質(zhì)量的影響進(jìn)行綜合分析[13]。

2.1.2 主導(dǎo)因素原則 在影響待復(fù)墾土地單元質(zhì)量的多種因素中，有一種或兩種因素對土地單元質(zhì)量的影響起著決定性作用。因此，在進(jìn)行待復(fù)墾土地評價單元類型劃分時，要在綜合分析的基礎(chǔ)上，正確地找出1～2種主導(dǎo)因素，然后根據(jù)主導(dǎo)因素來劃分單元類型。

2.1.3 最佳效益原則 采空區(qū)復(fù)墾后可能會形成若干種土地單元類型，不同類型的土地復(fù)墾成本和效益是不一樣的。我們在劃分待復(fù)墾土地單元類型時，要遵循最佳效益原則，即以最小的復(fù)墾成本獲取最大的綜合效益(包括經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益)。

2.1.4 農(nóng)業(yè)用地(尤其是耕地)優(yōu)先原則 世界人均耕地為0.32 hm2，中國為0.2 hm2，而平果縣人均耕地面積只有0.05 hm2。因此，保持耕地總量動態(tài)平衡是保障平果縣糧食安全的重要前提，而土地復(fù)墾是實現(xiàn)平果縣耕地總量動態(tài)平衡的重要措施。因此，在待復(fù)墾土地單元類型劃分時應(yīng)盡可能劃分出農(nóng)業(yè)用地(尤其是耕地)單元類型。

2.2 劃分方法

平果鋁土礦待復(fù)墾土地是還未出現(xiàn)的，評價單元類型的劃分只有根據(jù)礦山初步說明書中有關(guān)巖土特征、巖土比例、堆置形態(tài)以及水土保持、土地復(fù)墾和環(huán)境保護(hù)的要求來綜合推斷。

本研究中土地適宜性評價單元類型的劃分采用“四級指標(biāo)逐層推斷法”，即根據(jù)巖土污染程度、重塑地形坡度、新耕層土壤來源以及有效覆土厚度4級分類指標(biāo)逐級推斷，最后確定可能出現(xiàn)的類型。

2.3 劃分結(jié)果

2.3.1 以“巖土污染狀況”為第一級指標(biāo) 采空區(qū)復(fù)墾后土地的主要利用方向是農(nóng)用地，因此在劃分土地單元類型時首先要考慮新造耕作層的巖土對復(fù)墾后的種植物有無污染。根據(jù)環(huán)境保護(hù)的要求，若巖土對種植物有潛在污染必須采取壓埋、包埋和填埋工藝，而不能將其放在地表作為復(fù)墾耕作層[13]。因此，根據(jù)該指標(biāo)及環(huán)境保護(hù)的要求就只能劃分出一種待復(fù)墾土地單元類型，即無污染類型。

2.3.2 以“重塑地形坡度”為第二級指標(biāo) 根據(jù)礦區(qū)地形地貌及環(huán)境條件，礦山企業(yè)規(guī)劃復(fù)墾后地形坡度為0°～35°。所以根據(jù)重塑地形坡度指標(biāo)，在第一級指標(biāo)劃分的基礎(chǔ)上將待復(fù)墾土地單元劃分為兩種類型:無污染的平臺(0°～ 5°)和無污染的斜坡(6°～ 35°)。

2.3.3 以“新耕層土壤來源”為第三級指標(biāo) 通過2次實驗室新耕層土壤篩選盆栽試驗和模擬小區(qū)的田間考核結(jié)果，可進(jìn)一步將待復(fù)墾土地單元劃分為以下4種類型:無污染的4∶1頂板土+地表土平臺，無污染的3∶1底板土+粉煤灰平臺，無污染的4∶1頂板土+地表土斜坡，無污染的3∶1底板土+粉煤灰斜坡。2.3.4 以“有效覆土厚度”為第四級指標(biāo) 有效覆土厚度直接影響著種植物地下部分的水分和養(yǎng)分容量，所以根據(jù)“有效覆土厚度”對前面劃分的結(jié)果再次劃分為:無污染的4∶1厚層頂板土+地表土平臺，無污染的3∶1厚層底板土+粉煤灰平臺，無污染的4∶1薄層頂板土+地表土斜坡，無污染的3∶1薄層底板土+粉煤灰斜坡。

3 參評因素的選擇、因子權(quán)重的確定

3.1 參評因素的選擇

在選擇參評因素時，應(yīng)根據(jù)以下原則來進(jìn)行[14]:(1)不同土地用途對土地屬性的要求是不同的，因而應(yīng)針對不同的土地用途選擇相應(yīng)的參評因素;(2)選擇對特定土地用途有明顯影響和在該區(qū)域內(nèi)有明顯差異的因素作參評因素;(3)選擇那些持續(xù)影響土地用途的較為穩(wěn)定的因素作為參評因素;(4)考慮獲得資料數(shù)據(jù)的可能性，盡量選擇基礎(chǔ)資料較完整，可進(jìn)行計量或估量的因素作參評因素。根據(jù)以上原則分別對耕地(分水田和旱地)、園地、林地、牧草地這5種不同的土地用途有區(qū)別性地選擇了相應(yīng)的參評因子(見表1)。

3.2 因子權(quán)重的確定

由于不同的因子對某種土地用途適宜性的影響是不一樣的，因此我們要根據(jù)不同因子對土地適宜性的影響大小分別賦于一定的權(quán)系數(shù)，即確定各因子的權(quán)重。我們采用Delphy法來測定各參評因子的權(quán)重，結(jié)果見表1。

3.3 參評因素指標(biāo)分級

參評因子確定后，根據(jù)各參評因子對土地適宜性的影響程度進(jìn)行指標(biāo)分級，即劃分為不同級別的定量或定性的評判指標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)。各參評因子的指標(biāo)分級見表1。

4 待復(fù)墾土地適宜性評價方法

為了預(yù)測出待復(fù)墾土地復(fù)墾后的最佳適宜性，本研究中對每一種待復(fù)墾土地評價單元類型將進(jìn)行水田、旱地、園地、林地、牧草地5種土地利用類型的適宜性定量評價，即對每一評價單元類型進(jìn)行多宜性評價。

4.1 評價單元類型的因子取值及得分

對于待復(fù)墾土地的適宜性評價，雖不能象常規(guī)土地適宜性評價那樣劃分出一定的土地評價單元，但我們已根據(jù)環(huán)境保護(hù)的要求及其它依據(jù)劃分出了4種不同的評價單元類型。對于這4種不同的評價單元類型，根據(jù)礦區(qū)的地形地貌及環(huán)境特征，礦山企業(yè)制定的復(fù)墾規(guī)劃以及不同的采空區(qū)擬采用的復(fù)墾土源等情況，可以實測出不同評價單元類型各個因子的數(shù)值。因子實測值得出后對照參評因子分級指數(shù)表，就可以得知該評價單元類型該因子的得分。如無污染的4∶1厚層頂板土+地表土平臺類型，若測得該類型土壤有機(jī)質(zhì)含量為2.0，則該類型用于水田、旱地、園地、林地、牧草地時，該因子的得分分別為60，100，80，80，80分(本研究中對不同因子 1，2，3，4等級分別賦于100，80，60和40分)。

表1 平果鋁礦區(qū)待復(fù)墾土地適宜性評價參評因子、因子權(quán)重、分級指標(biāo)及指數(shù)

4.2 評價模型

當(dāng)確定了評價因子的權(quán)重，并得出某評價單元類型的因子得分后，即可根據(jù)以下模型得出某評價單元類型對某種土地用途的適宜性總分值。

式中:Fm n——第m種評價單元類型對第n種土地用途的適宜性總分值;m=1，2，3，4;n=1，2，3，4，5;Wni，Pni——第n種土地用途第i個因子的權(quán)重和得分;Nn——第n種土地用途的因子個數(shù)。

4.3 土地適宜等的劃分

當(dāng)不同的待復(fù)墾土地評價單元類型對不同土地用途的適宜性評價總分值計算出來之后，再根據(jù)不同土地類的土地適宜等的劃分標(biāo)準(zhǔn)劃分土地適宜等，劃分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 平果鋁礦區(qū)土地適宜等的分值標(biāo)準(zhǔn)

5 平果鋁礦區(qū)待復(fù)墾土地適宜性評價

5.1 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)平果鋁礦區(qū)4種不同的待復(fù)墾土地評價單元類型及公式(1)，可計算出4種不同評價單元類型分別對5種土地類的適宜性總分值(見表3)。

表3 平果鋁礦區(qū)不同土地評價單元類型的總分值

5.2 土地適宜等級劃分

根據(jù)表3中不同土地評價單元類型對不同土地類的適宜性總分值及表2中不同土地類的土地等的劃分標(biāo)準(zhǔn)，可得出平果鋁礦區(qū)待復(fù)墾土地的適宜性結(jié)果如表4。

表4 平果鋁礦區(qū)不同土地評價單元類型的土地適宜等級

5.3 結(jié)果分析

從表4可以看出，不同的土地評價單元類型對不同的土地類的適宜等級是不一樣的?？傮w來看，各種待復(fù)墾土地評價單元對各種土地類的適宜性等級都很低，這主要是因為:(1)復(fù)墾土源為含巖石碎屑的底板土和剝離的含巖石碎屑的頂板土，土壤質(zhì)地差，均為酸性黏壤;(2)有效土層較薄;(3)土壤有輕度鹽堿化;(4)地形坡度較大。

6 結(jié)論

根據(jù)表4中的結(jié)果以及平果縣土地資源狀況和其土地利用總方針，可以確定礦區(qū)待復(fù)墾土地的最佳用途為:(1)無污染的4∶1厚層頂板土+地表土平臺的最佳適宜性用途為Ⅲ等旱地;(2)無污染的3∶1厚層底板土+粉煤灰平臺的最佳適宜性用途為Ⅱ等旱地;(3)無污染的4∶1薄層頂板土+地表土斜坡的的最佳適宜性用途為一等園地;(4)無污染的3∶1薄層底板土+粉煤灰斜坡的最佳適宜性用途為Ⅲ等林地。

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