寇曉蓉，白中科，2*，杜振州，3，張耿杰，4

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.國(guó)土資源部土地整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100035；3.北京市順義區(qū)木林鎮(zhèn)人民政府，北京 101314；4.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，昆明 650201）

黃土區(qū)大型露天煤礦企業(yè)土地復(fù)墾質(zhì)量控制研究

寇曉蓉1，白中科1，2*，杜振州1，3，張耿杰1，4

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.國(guó)土資源部土地整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100035；3.北京市順義區(qū)木林鎮(zhèn)人民政府，北京 101314；4.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，昆明 650201）

根據(jù)《中華人民共和國(guó)土地管理法》《土地復(fù)墾條例》《土地復(fù)墾質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》的要求，采用遙感影像解譯、實(shí)地監(jiān)測(cè)與室內(nèi)分析相結(jié)合的方法，以及中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）土地復(fù)墾團(tuán)隊(duì)1986—2016年在平朔礦區(qū)長(zhǎng)期試驗(yàn)示范、跟蹤監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)的成果，旨在建立符合地域特色、具有可操作性的煤礦企業(yè)土地復(fù)墾質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。分析礦區(qū)1986、1996、2000、2004、2009、2013年的土地利用變化，以及18個(gè)典型耕地、林地、草地土壤剖面的土壤環(huán)境質(zhì)量和土壤肥力指標(biāo)。結(jié)果表明，地貌重塑是復(fù)墾土地質(zhì)量的基礎(chǔ)，土壤重構(gòu)是復(fù)墾土地質(zhì)量的核心，植被重建是復(fù)墾土地質(zhì)量的保障。土地復(fù)墾質(zhì)量控制的基本要求是：地貌穩(wěn)定系數(shù)≥1.3，土壤侵蝕模數(shù)≤1000 t·km-2·a-1，控制在黃土區(qū)允許的土壤侵蝕量范圍內(nèi)，耕地面積比例占60%左右、林草用地面積占30%左右，海拔高程不超過(guò)1500m；土壤污染物含量達(dá)到《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（pH＞7.5），耕地和林草地的有效土層厚度不小于120 cm和60 cm，容重1.2～1.4 g·cm-3，pH值7.0～8.5，有機(jī)質(zhì)含量不低于10.0 g·kg-1；選擇先鋒植物與適生植物，進(jìn)行草、灌、喬不同復(fù)墾模式的合理配置，形成有效控制地表徑流的喬木層、灌木層、草本層、枯落物層和土壤層。

黃土區(qū)；露天煤礦；土地復(fù)墾；質(zhì)量控制；企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

從國(guó)際層面考慮，我國(guó)礦區(qū)土地復(fù)墾技術(shù)研究在黃土區(qū)大型露天開(kāi)采引發(fā)的損毀土地復(fù)墾以及黃淮海平原井工開(kāi)采引發(fā)的損毀土地復(fù)墾領(lǐng)域，處于世界領(lǐng)跑水平，但土地復(fù)墾標(biāo)準(zhǔn)體系很不健全，標(biāo)準(zhǔn)研制明顯落后于美國(guó)、澳大利亞、加拿大、英國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家，處于跟跑水平[1-2]。2011年3月國(guó)務(wù)院頒布《土地復(fù)墾條例》指出：生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)損毀的土地，按照“誰(shuí)損毀，誰(shuí)復(fù)墾”的原則，由生產(chǎn)建設(shè)單位或者個(gè)人（以下稱(chēng)土地復(fù)墾義務(wù)人）負(fù)責(zé)復(fù)墾[3]。目前，我國(guó)土地行業(yè)已經(jīng)頒布了《土地復(fù)墾方案編制規(guī)程》（TD/T 1031.1—2011）、《土地復(fù)墾質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（TD/T 1036—2013）、《生產(chǎn)項(xiàng)目土地復(fù)墾驗(yàn)收規(guī)程》（TD/T 1044—2014）等10項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于我國(guó)東北山丘平原區(qū)、黃淮海平原區(qū)、長(zhǎng)江中下游平原區(qū)、西南山地丘陵區(qū)、中部山地丘陵區(qū)、東南沿海山地丘陵區(qū)、西北干旱區(qū)、黃土高原區(qū)、北方草原區(qū)、青藏高原區(qū)10個(gè)不同地區(qū)的礦山土地復(fù)墾做出了質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)[4-6]。但就目前的情況而言，鮮有煤礦企業(yè)投入精力、物力、財(cái)力，來(lái)因地制宜地制定更加詳盡、具有可操作性、符合自身區(qū)域、企業(yè)特點(diǎn)的土地復(fù)墾質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，難以針對(duì)不同生物氣候帶、不同礦山類(lèi)型、不同采礦工藝、不同復(fù)墾目標(biāo)的土地復(fù)墾做出指標(biāo)約束與質(zhì)量控制。

土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括地貌重塑、土壤重構(gòu)、植被重建等，其中，地貌重塑是復(fù)墾土地質(zhì)量的基礎(chǔ)，土壤重構(gòu)是復(fù)墾土地質(zhì)量的核心，植被重建是復(fù)墾土地質(zhì)量的保障[7]。因此，選擇排土場(chǎng)穩(wěn)定系數(shù)、梯田化率、土地利用結(jié)構(gòu)、土壤環(huán)境質(zhì)量、土壤肥力、植被覆蓋度等核心指標(biāo)，是復(fù)墾生態(tài)系統(tǒng)能否持續(xù)穩(wěn)定的關(guān)鍵。

平朔露天礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)人工生態(tài)系統(tǒng)，其建設(shè)初期完全是按社會(huì)需求和人為意愿來(lái)規(guī)劃設(shè)計(jì)的，有諸多不利因素影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。平朔礦區(qū)（以露天開(kāi)采為主）超過(guò)160 km2的原地形地貌、植被、土壤將在100年內(nèi)消失[8-9]，如何因地制宜地控制土地復(fù)墾質(zhì)量、提高土地復(fù)墾功能就顯得尤為緊迫?；谝陨夏康?，本文從礦山企業(yè)作為土地復(fù)墾義務(wù)人的角度出發(fā)，根據(jù)黃土區(qū)露天煤礦30年的土地復(fù)墾與生態(tài)重建的理論與實(shí)踐，進(jìn)行適合于我國(guó)黃土區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾質(zhì)量的控制研究。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山西省西北部，朔州市平魯區(qū)，礦區(qū)總面積380 km2，由安太堡、安家?guī)X和東露天3座大型露天煤礦和13座井工煤礦組成。該區(qū)地處大陸性季風(fēng)區(qū)，全年平均降水量450mm，年均蒸發(fā)量1 786.7～2598mm，無(wú)霜期120 d，全年平均氣溫4.5℃。該區(qū)地表水系屬于海河流域，永定河水系，地帶性土壤為黃綿土、栗鈣土，自然植被屬于干草原類(lèi)型[10]。截至2016年，礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)面積達(dá)3000 hm2，土地復(fù)墾率和排土場(chǎng)植被覆蓋率分別超過(guò)了50%和90%[11-13]。

1.2 研究方法

1.2.1 遙感影像目視解譯

以1986、1996、2000、2004、2009、2013年這6期遙感影像作為主要數(shù)據(jù)來(lái)源，在ENVI4.8中對(duì)各期影像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，主要包括大氣輻射校正、幾何校正、影像裁剪，得到研究區(qū)的影像數(shù)據(jù)。參考《土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 21010—2007），考慮礦區(qū)實(shí)際情況，將研究區(qū)的土地利用類(lèi)型分為耕地、林地、草地、農(nóng)村居民點(diǎn)、城鎮(zhèn)用地、交通運(yùn)輸用地、露天采坑、剝離區(qū)、排土場(chǎng)，工業(yè)場(chǎng)地等10類(lèi)，其中，露天采坑、剝離區(qū)、排土場(chǎng)、工業(yè)場(chǎng)地等是采礦過(guò)程中新形成的特殊用地。采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)與目視解譯相結(jié)合的方法進(jìn)行監(jiān)督分類(lèi)，獲得研究區(qū)的6個(gè)不同時(shí)段的土地利用信息，各期影像分類(lèi)結(jié)果的Kappa系數(shù)均在0.85以上，滿足本研究對(duì)數(shù)據(jù)精度的要求。

1.2.2 土壤采樣與監(jiān)測(cè)

根據(jù)實(shí)地調(diào)查情況，設(shè)計(jì)了18個(gè)土壤剖面樣點(diǎn)（圖1），分層采樣深度0～65（120）cm。類(lèi)型包括剛排土未復(fù)墾的排土場(chǎng)，不同復(fù)墾年限的耕地、復(fù)墾林地、復(fù)墾草地，以及原地貌耕地、林地、草地等作為對(duì)照。采樣時(shí)間為2012年7月上旬，土壤環(huán)境質(zhì)量與土壤肥力相關(guān)指標(biāo)按照NY/T 1123.1-11規(guī)定的土壤樣品采集、處理和監(jiān)測(cè)的方法進(jìn)行[14]。

1.3 土地復(fù)墾質(zhì)量控制的原則與依據(jù)

1.3.1 土地復(fù)墾質(zhì)量控制原則

（1）階段控制原則。根據(jù)黃土區(qū)大型露天煤礦土地?fù)p毀類(lèi)型，通過(guò)土地復(fù)墾工程、生物措施，從地貌重塑階段、土壤重構(gòu)階段、植被重建階段嚴(yán)格控制[3]。

（2）因地制宜原則。黃土區(qū)大型露天煤礦企業(yè)土地復(fù)墾標(biāo)準(zhǔn)必須具有分類(lèi)指導(dǎo)性，根據(jù)黃土區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、土地復(fù)墾技術(shù)的成熟狀況，充分考慮原地貌土地利用類(lèi)型、地區(qū)自然條件，確定土地復(fù)墾方向，綜合治理。在因地制宜的基礎(chǔ)上，優(yōu)先選擇的復(fù)墾方向?yàn)楦豙4]。

（3）環(huán)境保護(hù)原則。該原則體現(xiàn)在環(huán)境質(zhì)量保證、土地資源保護(hù)、水資源保護(hù)三個(gè)方面，要求保護(hù)與恢復(fù)生態(tài)，防止水土流失，防止次生地質(zhì)災(zāi)害，防止二次污染[5]。

（4）科學(xué)合理原則。根據(jù)《中華人民共和國(guó)土地管理法》《土地復(fù)墾條例》《土地復(fù)墾質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》《土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)》（GB/T 21010—2007）、《中國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、史崇文主編的《山西省土壤環(huán)境背景值》中的雁北地區(qū)土壤環(huán)境背景值、《全國(guó)耕地類(lèi)型區(qū)、耕地地力等級(jí)劃分》《全國(guó)農(nóng)業(yè)土地分等定級(jí)規(guī)程》，以及中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）土地復(fù)墾團(tuán)隊(duì)在平朔礦30多年跟蹤監(jiān)測(cè)結(jié)果與復(fù)墾實(shí)踐[6]。

圖1 平朔礦區(qū)土壤剖面采樣地分布示意圖Figure 1 Distribution ofsampling sitesofsoilprofiles in Pingshuomining area

1.3.2土地復(fù)墾質(zhì)量控制依據(jù)

（1）地貌重塑。針對(duì)我國(guó)黃土區(qū)梁、峁、溝、壑發(fā)育強(qiáng)烈等地貌特點(diǎn)，利用采礦大型設(shè)備的便利條件，依托采礦設(shè)計(jì)、巖土比例、剝采比等重要指標(biāo)，選擇合適的排棄場(chǎng)所，將巖性不同的物料有序排棄，消除和緩解對(duì)植被恢復(fù)和土地生產(chǎn)力提高有影響的、靠后期工程復(fù)墾無(wú)法解決的生存性限制因子，如非均勻沉降、崩塌、滑坡、泥石流、矸石自燃等[7]。

（2）土壤重構(gòu)。針對(duì)我國(guó)黃土區(qū)大型露天礦地貌形態(tài)損毀極其嚴(yán)重、排土場(chǎng)巖土侵蝕劇烈、土壤肥力貧瘠等特殊問(wèn)題，采用“采礦-剝離-排棄-造地-復(fù)墾”等一體化工藝，集成土體再造與人工熟化技術(shù)，人工再造復(fù)墾土地種植層[8]。

（3）植被重建。針對(duì)我國(guó)黃土區(qū)大型露天礦原有植被完全損毀、排土場(chǎng)邊坡高陡、土石排棄混雜、立地條件差等特殊問(wèn)題，綜合氣候、海拔、坡向、坡度、坡型、地表物質(zhì)性狀等環(huán)境因素，常綠與落葉、陽(yáng)性與陰性、深根與淺根、固氮與非固氮等植物生態(tài)習(xí)性等，進(jìn)行不同立地類(lèi)型植物配置、栽植及管護(hù)[10]。

2 結(jié)果與討論

2.1 黃土區(qū)大型露天煤礦土地?fù)p毀與土地利用的變化分析

利用1986、1996、2000年的TM數(shù)據(jù)和2004、2009、2013年的SPOT數(shù)據(jù)，通過(guò)ENVI解譯、ArcGIS數(shù)據(jù)處理和地類(lèi)統(tǒng)計(jì)，得到平朔礦六期土地利用類(lèi)型的時(shí)空變化，如圖2所示[1]。

結(jié)果表明，1986年，平朔礦區(qū)建設(shè)之初，土地利用類(lèi)型以耕地為主，還有林地、草地，在西北部有少量的城鎮(zhèn)用地。1996年伴隨安太堡露天煤礦的開(kāi)采，呈現(xiàn)出露天采場(chǎng)、剝離區(qū)、排土場(chǎng)、工業(yè)場(chǎng)地增加的土地利用變化。安家?guī)X露天煤礦和東露天煤礦分別于1998年和2010開(kāi)始投產(chǎn)，露天采場(chǎng)、剝離區(qū)、排土場(chǎng)、工業(yè)場(chǎng)地進(jìn)一步增加。

1986—2013年的27年間，土地?fù)p毀主要體現(xiàn)在礦業(yè)用地上，露天采坑、剝離區(qū)、排土場(chǎng)、工業(yè)場(chǎng)地的利用面積整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)（圖3）[1]。

2.2 黃土區(qū)大型露天煤礦土壤環(huán)境質(zhì)量與土壤肥力比較分析

2.2.1 土壤環(huán)境質(zhì)量

煤矸石中往往含有有害的重金屬元素，將這些巖土堆墊到地表，從而造成土壤污染，影響植物的生存，如果隨徑流擴(kuò)散，還將污染更大范圍的土壤。毒性較大的Cd、Pb、Hg、As大量富集，沿食物鏈最后進(jìn)入人體，引起急性、慢性中毒，甚至能夠致癌、致畸、致死[15]。煤礦區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量主要以煤矸石與粉煤灰為主要的污染源，主要污染元素包括Pb、Cr、Hg、Cu、As、Cd等重金屬[16]。土壤污染是導(dǎo)致復(fù)墾土地?zé)o法利用的關(guān)鍵原因，只有嚴(yán)控土壤重金屬含量，達(dá)到相關(guān)土地利用類(lèi)型的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值后，才能考慮后續(xù)的土地利用問(wèn)題[17]。

圖2 平朔礦區(qū)1986—2013年土地利用類(lèi)型Figure 2 Land use types from 1986 to 2013 in Pingshuomining area

圖3 平朔礦區(qū)1986—2013年土地利用類(lèi)型面積百分比變化趨勢(shì)Figure 3 Change trend ofarea percentage of land use types from 1986 to2013 in Pingshuominingarea

分別在平朔安太堡露天煤礦的內(nèi)排土場(chǎng)、南排土場(chǎng)、西排土場(chǎng)、西排土場(chǎng)擴(kuò)大區(qū)以及原地貌等18個(gè)樣地上進(jìn)行土壤剖面樣品的采集，并結(jié)合前期課題組在樣地內(nèi)采用五點(diǎn)采樣法或S形采集的混合土樣分析結(jié)果。土樣送往中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所分析測(cè)試中心，用原子熒光光譜法（Atomic fluorescence spectrometry，AFS）測(cè)定As、Hg含量，用等離子體質(zhì)譜法（Inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS）測(cè)定Cu、Pb、Cr、Cd含量。根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值（pH＞7.5）、《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值》（pH＞7.5）、史崇文主編的《山西省土壤環(huán)境背景值》中的雁北地區(qū)土壤環(huán)境背景值進(jìn)行比對(duì)分析，得到礦區(qū)復(fù)墾土地質(zhì)量對(duì)比圖（圖4）[1，18]。

2.2.2 土壤物理性狀

圖4 平朔礦區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量圖Figure 4 Soilenvironmentalquality in Pingshuomining area

（1）有效土層厚度。根據(jù)2013年平朔安太堡露天煤礦采樣，18個(gè)樣地有效土層厚度不完全統(tǒng)計(jì)分析對(duì)比得到如表1的結(jié)果，從原地貌耕地、林地、草地來(lái)看，有效土層厚度大于120 cm；復(fù)墾的耕地、林地、草地，有效土層厚度也大于120 cm[1]。

（2）土壤容重。根據(jù)2013年平朔安太堡露天煤礦采樣，18個(gè)樣地耕地、林地、草地的原地貌與復(fù)墾地的土壤容重最低值統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖5。

結(jié)果表明，原地貌耕地的土壤容重整體變化范圍在1.2～1.6 g·cm-3之間，復(fù)墾樣地在1.2～2.0 g·cm-3之間。原地貌林地的土壤容重在1.3～1.6 g·cm-3范圍內(nèi)變化，復(fù)墾樣地在1.2～1.8 g·cm-3之間。原地貌草地土壤容重在1.3～1.7 g·cm-3范圍內(nèi)，復(fù)墾草地的土壤容重恢復(fù)得較好，在1.0～1.5 g·cm-3范圍內(nèi)[14-20]?？梢?jiàn)，復(fù)墾耕地的容重偏大，要通過(guò)改變排土工藝調(diào)整[14]。

（3）土壤質(zhì)地。平朔礦區(qū)地處黃土丘陵區(qū)，當(dāng)?shù)赝寥李?lèi)型主要以黃綿土、栗鈣土為主，其中黃綿土偏粉質(zhì)壤土，栗鈣土偏砂壤質(zhì)。根據(jù)18個(gè)樣地實(shí)地調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)記錄統(tǒng)計(jì)，除第15號(hào)樣地為土石混排外，其他樣地的土壤質(zhì)地主要以沙壤、輕壤為主，粘土次之[18]。

表1 平朔礦區(qū)有效土層厚度統(tǒng)計(jì)Table 1 Effective thicknessofsoil layer in Pingshuomining area

圖5 平朔礦區(qū)土壤容重最低值統(tǒng)計(jì)Figure 5 Soilbulk density in Pingshuomining area

（4）pH值。根據(jù)2013年平朔安太堡露天煤礦采樣，18個(gè)樣地耕地、林地、草地的原地貌與復(fù)墾地的土壤pH值統(tǒng)計(jì)：研究區(qū)域內(nèi)耕地的土壤pH均高于7.5，整體呈弱堿或堿性，其中原地貌耕地pH值集中在7.9～8.2之間，已復(fù)墾土地的pH值大于7.5；林地的土壤pH值均高于8，整體呈弱堿性或堿性；草地整體的pH值呈弱堿性，范圍在7.95～8.30之間。其中排土場(chǎng)邊坡處的草地pH值恢復(fù)較好[19]。

2.2.3 土壤化學(xué)性狀

（1）有機(jī)質(zhì)。根據(jù)2013年平朔安太堡露天煤礦采樣，18個(gè)樣地耕地、林地、草地的原地貌與復(fù)墾地的土壤有機(jī)質(zhì)統(tǒng)計(jì)：研究區(qū)的原地貌平原區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量高于其他土地，平均值為6.5 g·kg-1，復(fù)墾耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量在2～6.5 g·kg-1之間；從整體來(lái)看，原地貌丘陵區(qū)林地的平均有機(jī)質(zhì)含量較高于原地貌平原區(qū)林地，復(fù)墾林地土壤中有機(jī)質(zhì)含量在表層最高，在1～9 g·kg-1之間浮動(dòng)；原地貌草地中有機(jī)質(zhì)平均含量為7.82 g·kg-1，整體高于復(fù)墾草地的5～12 g·kg-1[20]。

（2）全N含量。根據(jù)2013年平朔安太堡露天煤礦采樣，18個(gè)樣地耕地、林地、草地的原地貌與復(fù)墾地的土壤全N含量統(tǒng)計(jì)：原地貌耕地全N含量在0.2～0.65 g·kg-1之間，復(fù)墾耕地低于原地貌耕地水平，在0.1～0.4 g·kg-1之間；原地貌林地全N含量在0.2～0.6 g·kg-1之間，復(fù)墾林地較低于原地貌林地水平，在0.1～0.5 g·kg-1之間；原地貌草地全N含量在0.3～0.9 g·kg-1之間，復(fù)墾草地遠(yuǎn)差于原地貌草地水平，在0.1～0.5 g·kg-1之間[21]。

（3）有效P含量。根據(jù)2013年平朔安太堡露天煤礦采樣，18個(gè)樣地耕地、林地、草地的原地貌與復(fù)墾地的土壤有效P含量統(tǒng)計(jì)：原地貌耕地的有效P較低，在1～3mg·kg-1之間，復(fù)墾耕地遠(yuǎn)高于原地貌，控制在7～20mg·kg-1；原地貌平原區(qū)林地的全磷含量最低，在0.4～4mg·kg-1，復(fù)墾林地中全磷含量均高于原地貌林地，在2～15mg·kg-1之間；原地貌平原區(qū)的有效P含量低，在1～3mg·kg-1，復(fù)墾草地較原地貌土地高，在5～13mg·kg-1之間[22]。

（4）速效K含量。根據(jù)2013年平朔安太堡露天煤礦采樣，18個(gè)樣地耕地、林地、草地的原地貌與復(fù)墾地的土壤速效K含量統(tǒng)計(jì)：原地貌耕地速效K含量在40～110 mg·kg-1，復(fù)墾耕地速效K含量范圍在15～19mg·kg-1之間；原地貌平原區(qū)林地速效K含量在30～90mg·kg-1，復(fù)墾林地速效K含量高于原地貌，在30～180mg·kg-1之間；原地貌平原區(qū)草地速效K含量分布比較均勻，在20～80mg·kg-1，復(fù)墾草地土壤中速效K含量高于原地貌土壤，在60～220mg·kg-1之間[23]。

2.3 黃土區(qū)大型露天煤礦土地復(fù)墾質(zhì)量過(guò)程控制

2.3.1 地貌重塑階段的土地復(fù)墾質(zhì)量控制

根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部土地行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土地復(fù)墾質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（TD/T 1036—2013）中所確定的黃土高原區(qū)土地質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的基本要求[5]，結(jié)合平朔礦露天開(kāi)采損毀土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)30多年的效果，得到地貌重塑階段土地復(fù)墾質(zhì)量控制指標(biāo)體系見(jiàn)表2[3-6，24]。

通過(guò)表2中所列舉的地貌重塑核心指標(biāo)，達(dá)到如下效果：（1）排土場(chǎng)整體穩(wěn)定系數(shù)在1.3以上，控制崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生；（2）外排土場(chǎng)和內(nèi)排土場(chǎng)有效對(duì)接，有效控制大氣降水的無(wú)效蒸發(fā)和深層滲漏；（3）最終形成排土邊坡面積控制在30%以下，土地利用率由原地貌的70%提高到90%；（4）農(nóng)業(yè)綜合機(jī)械化作業(yè)：新造的排土場(chǎng)平臺(tái)面積20～66.7 hm2，比原地貌單塊地塊大10～30倍，適宜農(nóng)業(yè)機(jī)械化操作，徹底改變?cè)孛矀鹘y(tǒng)農(nóng)業(yè)耕作方式。

2.3.2 土壤重構(gòu)階段的土地復(fù)墾質(zhì)量控制

土壤重構(gòu)階段土地復(fù)墾質(zhì)量管理指標(biāo)體系見(jiàn)表3[3-6，14，24]。

通過(guò)表3中所列舉的土壤重構(gòu)核心指標(biāo)，達(dá)到如下效果：（1）新造的排土場(chǎng)平臺(tái)沉降后的土體厚度在60 cm以上，耕地?zé)o障礙層次，土質(zhì)適中，礫石含量少于5%，土壤容重小于1.2～1.4 g·cm-3，可耕性好；（2）土壤侵蝕模數(shù)控制在黃土區(qū)微度侵蝕的1000 t·km-2· a-1以下，小于原地貌的土壤侵蝕模數(shù)5000～8000 t· km-2·a-1；（3）復(fù)墾土壤污染元素含量低于無(wú)公害食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量要求；（4）復(fù)墾土地具有協(xié)調(diào)供給植物正常生長(zhǎng)所需要的水、肥、氣、熱的能力，土地生產(chǎn)力3～5年高于原地貌土地生產(chǎn)力。

表2 地貌重塑階段土地復(fù)墾質(zhì)量管理指標(biāo)體系Table 2 Index system of landform reshaping for land reclamation qualitymanagement

2.3.3 植被重建階段土地復(fù)墾質(zhì)量控制

植被重建階段土地復(fù)墾質(zhì)量管理指標(biāo)體系見(jiàn)表4[3-6，24-25]。

通過(guò)表4中所列舉的植被重建核心指標(biāo)，達(dá)到如下效果：（1）3～5年提高到40%～60%，6～8年提高到60%～100%；（2）復(fù)墾區(qū)鄉(xiāng)土植物侵入種類(lèi)是人工種植植物種類(lèi)的8～10倍；（3）復(fù)墾區(qū)野生動(dòng)物、昆蟲(chóng)及土壤動(dòng)物明顯高于原地貌；（4）形成有效控制地表徑流的喬木層、灌木層、草本層、枯落物層和土壤層五層結(jié)構(gòu)；（5）植物第一性生產(chǎn)力以及重建生態(tài)系統(tǒng)抗旱災(zāi)、澇災(zāi)、火災(zāi)、蟲(chóng)災(zāi)明顯強(qiáng)于原生態(tài)。

表3 土壤重構(gòu)階段土地復(fù)墾質(zhì)量管理指標(biāo)體系Table 3 Index system ofsoil reconstruction in land reclamation qualitymanagement

表4 植被重建階段土地復(fù)墾質(zhì)量管理指標(biāo)體系Table4 Index system ofvegetation reconstruction for land reclamation qualitymanagement

3 結(jié)論與應(yīng)用價(jià)值

（1）黃土區(qū)露天煤礦企業(yè)土地復(fù)墾質(zhì)量控制應(yīng)考慮土地挖損、塌陷（非均勻沉降）、壓占、占用、污染等五種類(lèi)型，土地復(fù)墾質(zhì)量控制應(yīng)從原地貌-損毀地-復(fù)墾地三階段來(lái)考慮，實(shí)現(xiàn)從源頭把關(guān)、進(jìn)程約束、標(biāo)準(zhǔn)控制的方式。

（2）黃土區(qū)露天煤礦企業(yè)土地復(fù)墾質(zhì)量控制主要從地貌重塑、土壤重構(gòu)、植被重建三方面約束。對(duì)要求最高的耕地來(lái)說(shuō)，地貌重塑階段要求面積比例不低于60%、地面坡度不超過(guò)5°，高程不超過(guò)1500m；土壤重構(gòu)階段要求污染物含量不超過(guò)《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》（pH＞7.5），有效土層厚度不小于120 cm，容重控制在1.2～1.4 g·cm-3，pH值控制在7.0～8.5，有機(jī)質(zhì)含量不低于10.0 g·kg-1；植被重建階段要求選擇先鋒植物與適生植物，進(jìn)行草灌喬不同復(fù)墾模式配置。

（3）通過(guò)地貌重塑、土壤重構(gòu)、植被重建技術(shù)，平朔礦區(qū)1986—2016年已經(jīng)重建的超過(guò)3000 hm2土地生態(tài)系統(tǒng)，其抵御旱災(zāi)、澇災(zāi)、火災(zāi)和蟲(chóng)災(zāi)等自然災(zāi)害的能力明顯強(qiáng)于原生態(tài)，為我國(guó)黃土區(qū)正在開(kāi)發(fā)和將要開(kāi)發(fā)的類(lèi)似礦山，運(yùn)用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)先進(jìn)技術(shù)，重構(gòu)“生產(chǎn)、生活、生態(tài)”三生空間，提供了一條可借鑒的成功模式。

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Land reclamation quality com pletion standards for largeopencast coalm ineenterprises in Loessareas

KOUXiao-rong1,BAIZhong-ke1,2*,DU Zhen-zhou1,3,ZHANGGeng-jie1,4
（1.Schoolof Land Scienceand Technology,China University ofGeosciences（Beijing）,Beijing 100083,China;2.Key Laboratory of Land Consolidation and Rehabilitation,Ministry of Land and Resources,Beijing 100035,China;3.Lumber Town Government,ShunyiDistrict,Beijing 101314,China;4.CollegeofWaterConservancy,Yunnan AgriculturalUniversity,Kunming650201,China）

On the basis of the requirementsof the Land Administration Law of the People′s Republic of China,the Land Reclamation Regulations and the Completion Standards on Land Reclamation Quality,the objective of this study was to establish completion standards for the land reclamation quality of coalmine enterpriseswith the features of regional characteristics and operability.Themethods of remote sensing image interpretation and a combination of fieldmonitoring and indoor analysiswere used in this study,and we adopted the accumulated experimental,demonstration,monitoring,and evaluation results for the period 1986 to 2016 in the Pingshuomining area,obtained by the land reclamation team of the China University of Geosciences（Beijing）.Land-use changes in themining area for the years 1986,1996,2000, 2004,2009,and 2013 were analyzed,aswere soil environmental quality and fertility indices derived from 18 soil profiles,including those from arable land,forest land,and grassland.Landform reshaping is the basis of reclaimed land quality,whereas soil reconstruction is the core,and vegetation restoration is the guarantee.The basic requirements of land reclamation quality completion are as follows：the geomorphic stability coefficientshould notbe less than 1.3;the soilerosionmodulus should notbe greater than 1000 t·km-2·a-1,which iswithin the permitted range of soil erosion amount in loess areas;the proportion of cultivated land area should be approximately 60%,and forest andgrassland should comprise approximately 30%;the elevation should be less than 1500m;soil contaminant contents should comply with the Green Food Origin EnvironmentalQuality Standards（pH＞7.5）,namely,an effective soil thickness ofarable and grasslands greater than 120 cm and 60 cm,respectively,a bulk density between 1.2 and 1.4 g·cm-3,a pH value between 7.0 and 8.5,and an organic matter content greater than 10.0 g·kg-1;pioneer and adaptable vegetation should be selected to configure different reclamationmodes of grass,shrub,and tree;moreover,the tree,shrub,herbaceous,litter,and soil layers should be established to effectively controlsurface runoff.

loessarea;opencastcoalmine;land reclamation,quality completion;enterprise standard

X53

A

1672-2043（2017）05-0957-09

10.11654/jaes.2017-0368

2017-03-14

寇曉蓉（1988—），女，山西朔州人，博士研究生，從事土地復(fù)墾與生態(tài)重建研究。E-mail：417786770@qq.com

*通信作者：白中科E-mail：baizk@cugb.edu.cn

國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)（201411017）

Project supported：SpecialScientific Research Fund ofPublicWelfare Profession of theMinistry of Land and ResourcesofChina（201411017）

寇曉蓉，白中科，杜振州，等.黃土區(qū)大型露天煤礦企業(yè)土地復(fù)墾質(zhì)量控制研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36（5）：957-965.

KOU Xiao-rong,BAIZhong-ke,DU Zhen-zhou,etal.Land reclamation quality completion standards for large opencast coalmine enterprises in Loessareas [J].JournalofAgro-EnvironmentScience,2017,36（5）:957-965.