張月峰，李 俊*，孫明書，張寶強(qiáng)，趙 發(fā)，馬夢玲

(1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南昆明 650051；2.云南永昌鉛鋅永德有色金屬有限責(zé)任公司，云南臨滄 677600；3.河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所，河北廊坊 065000)

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小送歸鉛鋅礦礦區(qū)土地復(fù)墾和生態(tài)重建研究

張月峰1，李 俊1*，孫明書1，張寶強(qiáng)1，趙 發(fā)2，馬夢玲3

(1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南昆明 650051；2.云南永昌鉛鋅永德有色金屬有限責(zé)任公司，云南臨滄 677600；3.河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所，河北廊坊 065000)

摘要以云南省永德縣小送歸鉛鋅礦為例，從礦山的土地復(fù)墾和生態(tài)重建出發(fā)，根據(jù)礦區(qū)的地質(zhì)、土壤及氣候條件制定出一套礦上土地復(fù)墾與生態(tài)重建的措施。結(jié)果表明，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的重建既可增加生態(tài)效益又可增加經(jīng)濟(jì)效益，礦區(qū)環(huán)境的恢復(fù)促進(jìn)了礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，具有巨大的潛在社會效益。

關(guān)鍵詞土地復(fù)墾；生態(tài)重建；地質(zhì)環(huán)境；社會效益

礦山在開采過程中對礦山生態(tài)環(huán)境的破壞是礦山生產(chǎn)所要面對的一個嚴(yán)峻問題。由于礦山的建設(shè)使得大量沃土良田被占用，而且隨著開采深度的增加這種破壞表現(xiàn)越為明顯[1]。因此礦山土地復(fù)墾是合理運用土地、提高土地利用率的有效方法；土地復(fù)墾既改善了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境又保證了周圍村民的生命財產(chǎn)安全；礦山土地復(fù)墾也是實現(xiàn)礦山綠色和諧生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)[2]。國內(nèi)針對礦山環(huán)境的恢復(fù)治理研究總體要落后于西方發(fā)達(dá)國家。我國最早的有關(guān)礦山環(huán)境方面的研究始于20世紀(jì)80年代中后期，但是由于近幾十年經(jīng)濟(jì)發(fā)展對礦產(chǎn)資源需求的增加，不少企業(yè)將目光集中到對資源的掠取上，而忽略對礦山環(huán)境惡化的思考和研究[2-3]。近幾年對礦山環(huán)境恢復(fù)治理的研究逐漸受到國家和研究學(xué)者的重視，黨和國家也相繼出臺了相應(yīng)的法律法規(guī)。其中土地復(fù)墾采取農(nóng)業(yè)復(fù)墾和林業(yè)復(fù)墾是最普遍的[4]，效果也較為突出?；诖耍P者選取云南省永德縣小送歸鉛鋅礦為研究區(qū)，根據(jù)礦區(qū)的地質(zhì)、土壤、氣候條件制定出一套礦上土地復(fù)墾與生態(tài)重建的措施，旨在有效地減輕在礦山開

采過程中對周圍環(huán)境的破壞，促進(jìn)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)的統(tǒng)一。

1土地?fù)p毀情況及復(fù)墾對象

礦區(qū)范圍為30.850 1 hm2，礦山運行期損毀土地面積11.785 9 hm2，損毀土地類型有旱地、有林地、灌木林地、其他草地、裸地，損毀土地的方式為挖損、壓占。損毀的耕地有3.595 4 hm2屬于基本農(nóng)田，礦山復(fù)墾區(qū)面積及復(fù)墾責(zé)任范圍面積均為11.785 9 hm2。復(fù)墾區(qū)面積由礦山建設(shè)及生產(chǎn)損毀土地面積和永久性建設(shè)用地面積構(gòu)成，復(fù)墾責(zé)任范圍面積由復(fù)墾區(qū)中損毀土地面積和不再留續(xù)使用的永久性建設(shè)用地面積構(gòu)成[5]。

2復(fù)墾區(qū)土地利用分析

根據(jù)收集的礦區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖并結(jié)合該礦山復(fù)墾區(qū)分布情況對其對應(yīng)的土地類型及面積進(jìn)行統(tǒng)計，復(fù)墾區(qū)及復(fù)墾責(zé)任范圍土地利用類型有旱地、有林地、灌木林地、其他草地及裸地(表1)。

表1　復(fù)墾責(zé)任范圍土地利用現(xiàn)狀面積統(tǒng)計

復(fù)墾區(qū)及責(zé)任范圍內(nèi)的旱地面積為3.595 5 hm2，土壤類型主要為紅壤，土層厚度為1.5～5.0 m，耕作層厚度為0.4～0.5 m，土壤pH為5.5～6.2，有機(jī)質(zhì)含量適中，約1.0%～1.2%。現(xiàn)狀旱地主要種植玉米、小麥等旱作物，單位產(chǎn)量低。此次恢復(fù)擬將原廢石場、原礦山道路占用基本農(nóng)田部分復(fù)墾為高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田，并對廢石場、礦山道路進(jìn)行重新選址，避免占用基本農(nóng)田；而項目塌陷影響范圍不可避讓的農(nóng)田，待項目開采結(jié)束，穩(wěn)沉期結(jié)束后，將其復(fù)墾為高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田。復(fù)墾區(qū)及責(zé)任范圍內(nèi)的有林地面積為4.325 2 hm2，占總面積的36.70%，土壤類型主要為紅壤，地形坡度為25°～30°，土層厚度為1.5～3.0 m，腐殖層厚度為0.1～0.2 m，土壤pH為5.0～6.5，有機(jī)質(zhì)含量約2.0%，樹種主要有云南松、栗樹、旱冬瓜等。復(fù)墾區(qū)及責(zé)任范圍內(nèi)的灌木林地面積為3.319 3 hm2，占總面積的28.16%，土壤類型主要為紅壤，地形坡度為25°～35°，土層厚度為1.0～2.0 m，腐殖層厚度為0.1～0.2 m，土壤pH為5.0～6.5，有機(jī)質(zhì)含量約2.0%，樹種主要有火棘、小灌木等。復(fù)墾區(qū)及責(zé)任范圍內(nèi)的草地面積為0.446 0 hm2，占總面積的3.78%，全部為其他草地，土壤類型主要為紅壤，地形坡度為20°～30°，土壤pH為5.0～6.5，有機(jī)質(zhì)含量約1.6%，草種主要有黑麥草、狗牙根、白三葉等。

3生態(tài)環(huán)境影響分析

3.1土壤資源的影響礦山排出的固體廢棄物主要是廢土、廢石。該礦山產(chǎn)生固體廢棄物和尾礦屬于Ⅰ類一般工業(yè)固體廢物，通過完整的自流水力運輸系統(tǒng)集中堆放，不會造成廢土流失、污染環(huán)境[6]。礦山生產(chǎn)過程中，現(xiàn)有辦公生活區(qū)、工業(yè)場地、排土場、礦山道路建設(shè)等活動嚴(yán)重?fù)p毀了原地貌和地表植被，形成人工邊坡，將加劇復(fù)墾區(qū)水土流失。生產(chǎn)損毀土地引發(fā)的水土流失將導(dǎo)致復(fù)墾區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和土壤養(yǎng)分流失，降低了土壤保肥、保水性及灌溉能力，增加了水土向地下流失的風(fēng)險，造成地表土壤生產(chǎn)能力下降，影響植被生長。在復(fù)墾過程中，通過生物化學(xué)措施，土壤培肥，經(jīng)過1～2年后，可使土壤達(dá)到或超過損毀前土壤肥力。

3.2水資源的影響礦區(qū)地形高差相對較大，礦區(qū)地形坡度較陡，地表流水通暢，對礦體補充水量極為有限，雨季大氣降水多以山洪形式自然排泄，還有少量可以補給基巖風(fēng)化裂隙帶潛水，或沿采空區(qū)裂縫充入礦井，因大氣降水具有明顯季節(jié)性，故而其對礦床充水影響有限。礦區(qū)地處斜坡地帶，設(shè)計最低開采標(biāo)高均高于當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面1 300 m，礦區(qū)內(nèi)沖溝平時無水流，只有雨季雨后有少量洪量，且行洪時間較短，因此礦床開采對地表河流水體基本無影響；綜合分析認(rèn)為，未來礦山地下開采破壞含水層對地表水的影響較輕。根據(jù)實際情況，V1、V2礦體開采，含水層破壞范圍僅限于上三疊統(tǒng)大水溏組下段中的厚層狀灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r巖性段。該巖性段夾層厚度一般為200～250 m；該巖性段成窄條帶狀分布，范圍較小。同時，礦區(qū)及其附近無居民區(qū)，因此，礦山含水層破壞對居民用水無影響。礦山廢水主要是生產(chǎn)、生活用水，采用石灰乳中和、沉淀池澄清等工藝進(jìn)行處理，經(jīng)取樣監(jiān)測相關(guān)指標(biāo)達(dá)標(biāo)后排放。區(qū)內(nèi)礦石中不含放射性元素。礦井涌水有害成分含量不高，排放到地表對地表水體的影響小。

3.3生物資源的影響礦山在開采過程中清除地表植被、開挖土地造成礦區(qū)辦公生活區(qū)、工業(yè)場地、廢石場、礦區(qū)道路、輔助設(shè)施區(qū)等地表植被的完全損毀影響了礦區(qū)內(nèi)的植被群落種類組成和數(shù)量分布，降低了礦區(qū)內(nèi)植被覆蓋度和生物多樣性指數(shù)。因而在礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)過程中需注意保護(hù)植被，減少植被損毀面積，并在開采結(jié)束后盡快進(jìn)行土地復(fù)墾。礦山開采過程中將損毀地表植被，這必將對野生動物的生存與繁衍產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致其群落組成和數(shù)量發(fā)生變化。因此在開采結(jié)束后應(yīng)盡快進(jìn)行土地復(fù)墾，人工誘導(dǎo)自然恢復(fù)發(fā)生作用后，生態(tài)環(huán)境的改善將減緩這種負(fù)面影響。

4土地復(fù)墾措施

土地復(fù)墾工程主要包括土壤的重構(gòu)工程、植被的重建工程以及后期的檢測管理工程?？焖倩謴?fù)植被可有效控制水土流失并改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，是實現(xiàn)土地復(fù)墾的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而植被的發(fā)育關(guān)鍵在于土壤改良和品種的篩選[7]。

4.1土壤培肥礦區(qū)覆蓋土或平整后的土地肥力低下，且伴有土壤酸化的危害，存在一些植物生長的限制因子。因此，應(yīng)著重消除“危害物質(zhì)”并圍繞水、肥、氣、熱四大肥力要素進(jìn)行土壤改良和培肥。根據(jù)該礦山復(fù)墾區(qū)情況，研究區(qū)選用施肥法進(jìn)行土壤培肥，施肥標(biāo)準(zhǔn)為7 500 kg/hm2。

4.2復(fù)墾區(qū)種植物種的選擇選擇適宜的種植物種是生態(tài)重建的關(guān)鍵，根據(jù)礦區(qū)的地理位置和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件[5-6]，總結(jié)所種植物應(yīng)具有以下特征：①適應(yīng)復(fù)墾區(qū)氣候，具有耐旱、喜陽等特性。②生長、繁殖能力強(qiáng)，最好具有固氮能力，提高土壤中氮元素含量，要求實現(xiàn)短期內(nèi)大面積覆蓋。③根系發(fā)達(dá)，萌芽能力強(qiáng)，能夠有效固結(jié)土壤，防止水土流失。這在復(fù)墾工程的早期階段尤其重要。④播種、栽植容易，成活率高。⑤所選草本植物要求具有越冬能力，以節(jié)約成本。

依據(jù)上述原則對當(dāng)?shù)刂参锓N類進(jìn)行調(diào)查，最終確定適宜復(fù)墾的喬木、灌木、草本及藤本植物。研究區(qū)選擇當(dāng)?shù)剡m宜性較強(qiáng)的樹木，喬木主要選擇旱冬瓜，灌木主要選擇火棘，草本選擇白三葉。

4.2.1旱冬瓜。旱冬瓜屬樺木科，礦區(qū)長勢良好，為鄉(xiāng)土樹種，落葉喬木，生長迅速，適應(yīng)性強(qiáng)，木質(zhì)較好，枝條紫褐色，心材、邊材界線不明顯，有光澤，無特殊氣味；紋理直，結(jié)構(gòu)細(xì)至中等，材質(zhì)輕軟；木材不易開裂變形，干燥快，易加工，切面光滑，油漆及粘膠性能好[4]；葉為優(yōu)質(zhì)綠肥，皮含單寧可提取栲膠；是較好的家具、木模、農(nóng)具、建筑、栲膠原料等用材；屬于喜光樹種，幼樹稍耐庇蔭；對土壤要求不嚴(yán)，中性或酸性土壤均能生長，喜疏松、濕潤、肥沃的土壤，稍耐干旱、瘠??；抗寒能力強(qiáng)，天然更新能力較強(qiáng)，可萌芽更新。旱冬瓜適生區(qū)年均氣溫12～18 ℃，年降雨量800 mm以上，相對濕度在70%以上。旱冬瓜廣泛分布于全省各地，生于海拔500～3 600 m的濕潤坡地或溝谷臺地林中，西藏東南部、四川西南部、貴州亦有分布。對于人工造林來說，其可適用的造林范圍廣，宜于發(fā)展的地區(qū)較多。旱冬瓜為當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹種，較適宜當(dāng)?shù)厣L。

4.2.2火棘?；鸺瑢偎N薇科，為常綠灌木；分布較廣，產(chǎn)于秦嶺以南，南至南嶺，西至四川和云南，東達(dá)沿海地區(qū)；東部在海拔1 000 m以下有分布，西部在海拔2 800 m以下有分布；喜光，耐干旱瘠薄，常形成大面積石灰?guī)r灌叢；花期3～5月，果期8～11月，果實含淀粉和糖，可食用或作飼料，還可釀酒；根皮含鞣質(zhì)，可提制栲膠；藥用治消化不良、腸炎等；栽培常作綠籬。火棘在云南省內(nèi)分布較廣，在海拔500～3 000 m范圍內(nèi)均有生長，為當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹種，較適宜當(dāng)?shù)厣L。

4.2.3白三葉。白三葉屬豆科，耐寒性強(qiáng)，綠期很長；對土壤要求不嚴(yán)，可適應(yīng)各種土壤類型，在偏酸性土壤上生長良好；喜溫暖、向陽、排水良好的環(huán)境條件。

植被配置模式需適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和立地條件，符合復(fù)墾要求，適合植物生理生態(tài)習(xí)性，要求管理簡單易行、投資少、見效快，應(yīng)遵循植被生長的自然演替規(guī)律，以保證植被的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。

5管護(hù)措施

根據(jù)各個復(fù)墾單元的特點，確定各自的復(fù)墾植物，針對這些復(fù)墾植物的特性，主要有以下的管護(hù)措施：培壟、定株、修枝、施肥、澆水、噴藥、病蟲害防治。管護(hù)期為種植當(dāng)年及后1年(管護(hù)期2年)。針對廢石場平臺、部分原礦山道路以及部分塌陷影響范圍區(qū)擬復(fù)墾為水澆地，所種植物為當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物，其管護(hù)措施為施肥、澆水、噴藥等；而辦公生活區(qū)、工業(yè)場地區(qū)、廢石場邊坡、剩余原礦山道路及余下塌陷影響范圍區(qū)擬復(fù)墾為林地，其復(fù)墾植物以旱冬瓜、火棘、白三葉為主，主要管護(hù)措施包括施肥、澆水、噴藥、防凍、防人為損害等。

6社會效益

土地復(fù)墾不僅對生態(tài)環(huán)境和項目建設(shè)具有重要意義，而且是保證礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，有利于企業(yè)安全生產(chǎn)，實現(xiàn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展，保障社會、企業(yè)獲得最大利益[8-9]。首先，礦區(qū)道路作為鄉(xiāng)村道路使用，一方面可以提升當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的交通狀況，另一方面也為復(fù)墾區(qū)提供良好的交通條件；其次，復(fù)墾后的土地調(diào)整了土地利用結(jié)構(gòu)，發(fā)揮了生態(tài)系統(tǒng)的功能，合理利用了土地，提高了環(huán)境容量，促進(jìn)了生態(tài)良性循環(huán)，維持了生態(tài)平衡；最后，隨著復(fù)墾工程的實施可以聘用當(dāng)?shù)厥Ｓ鄤趧恿?，從而解決當(dāng)?shù)厣鐣Ｓ鄤趧恿栴}，為社會安定做出貢獻(xiàn)的同時也增加了當(dāng)?shù)鼐用竦氖杖?。另外，該礦山復(fù)墾前原土地利用類型為旱地、有林地、灌木林地、其他草地、裸地，復(fù)墾后土地利用類型為水澆地、有林地、灌木林地。復(fù)墾后耕地增加了0.981 0 hm2，且復(fù)墾后的旱地被改造為水澆地(4.476 5 hm2)，這樣在一定程度上增加了礦區(qū)的耕地質(zhì)量，提高土地利用率對礦區(qū)周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有一定的積極作用。

6.1生態(tài)效益研究區(qū)土地復(fù)墾方式按照“邊生產(chǎn)邊復(fù)墾”思路實施，首先將不再繼續(xù)利用的區(qū)域進(jìn)行土地復(fù)墾，再根據(jù)開采進(jìn)度情況將可復(fù)墾的區(qū)域及時進(jìn)行土地復(fù)墾，土地復(fù)墾率為80.05%。復(fù)墾為水澆地的區(qū)域復(fù)墾時需進(jìn)行土地平整，地表坡度變緩，一定程度上減少了復(fù)墾區(qū)域內(nèi)的水土流失，起到了保水的作用。另外，土壤改良增加了土地的有效土層厚度和土壤有機(jī)質(zhì)，從而改善了復(fù)墾區(qū)原有的土壤結(jié)構(gòu)，增加了土壤水分入滲，減輕了土壤侵蝕，也能起到保水保土作用，一定程度上可改善復(fù)墾區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)[10]。復(fù)墾為林地的區(qū)域其地形坡度也得到一定程度的減緩，但復(fù)墾后的郁閉度由原來的0.15增加到0.25，且采用喬木、灌木、草本結(jié)合的方式進(jìn)行復(fù)墾，說明復(fù)墾后的植被情況優(yōu)于復(fù)墾前，植被的枯枝落葉可以一定程度上改善土壤結(jié)構(gòu)，這樣更有利于植物生長及微生物、動物棲息，一定程度上可改善復(fù)墾區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)。

6.2經(jīng)濟(jì)效益復(fù)墾后耕地面積增加了0.981 0 hm2，根據(jù)調(diào)查，原來的耕地主要為旱地，種植作物主要以玉米、小麥為主，無灌溉設(shè)施，作物灌溉主要依靠天然降雨，玉米產(chǎn)量約為6 300 kg/hm2、小麥產(chǎn)量約為2 100 kg/hm2，復(fù)墾后的耕地為水澆地，復(fù)墾后水澆地的種植作物以玉米、小麥為例進(jìn)行計算分析，4年后的玉米、小麥產(chǎn)量分別為6 950、2 550 kg/hm2，分析結(jié)果顯示，復(fù)墾前耕地帶來的年經(jīng)濟(jì)效益約為8.66萬元，復(fù)墾后的年經(jīng)濟(jì)效益約為12.53萬元，說明復(fù)墾后耕地的經(jīng)濟(jì)效益大于復(fù)墾前。

7結(jié)語

礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用往往伴有環(huán)境和生態(tài)的破壞，礦山企業(yè)應(yīng)在關(guān)心經(jīng)濟(jì)利益的同時做到綠色開采，最大限度減小礦山開發(fā)對環(huán)境的影響。礦山土地復(fù)墾可以使礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境得到改善，使破損的山地、土地綠樹環(huán)繞，空氣清新，甚至可以使礦區(qū)成為不可多得的生態(tài)旅游景點。土地復(fù)墾技術(shù)可保證礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，具有潛在的社會經(jīng)濟(jì)效益，因此其將會得到更為廣泛地應(yīng)用。礦山植被重建方案的設(shè)計需根據(jù)礦山的具體情況選擇合適的植被進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，既要考慮生態(tài)效益又要兼顧經(jīng)濟(jì)效益，爭取達(dá)到多方效益的最大化。在礦區(qū)地質(zhì)條件應(yīng)許的條件下盡量將土地復(fù)墾為農(nóng)業(yè)耕地，以取得顯著的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

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作者簡介張月峰(1987-)，男，河北張家口人，碩士研究生，研究方向：地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境地質(zhì)。*通訊作者，副教授，博士，從事礦產(chǎn)地質(zhì)和工程地質(zhì)的研究。

收稿日期2016-04-08

中圖分類號S 181

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)14-087-03

Land Reclamation and Ecological Reconstruction of Xiaosonggui Lead-zinc Mine

ZHANG Yue-feng, LI Jun*, SUN Ming-shu et al

(College of Land and Resource Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming, Yunnan 650051)

AbstractWith Xiaosonggui Lead-zinc Mine in Yongde County of Yunnan Province as a case, a set of measures for mine land reclamation and ecological reconstruction were established according to the geology, soil and climate condition. Results showed that reconstruction of ecological environment in mining area enhanced both ecological benefit and economic benefit. Restoration of ecological environment in mining area promoted its sustainable development and had huge potential social benefit.

Key wordsLand reclamation; Ecological reconstruction; Geological environment; Social benefits