趙鵬，史興萍，尚卿，譚菁，王夕剛，黃占斌*

（1.中國礦業(yè)大學（北京）化學與環(huán)境工程學院，北京 100083；2.青海威斯特銅業(yè)有限責任公司，青海 瑪沁 814000；3.北京金元易生態(tài)環(huán)境產(chǎn)業(yè)股份有限公司，北京 100081）

我國是世界上人口最多和面積最大的發(fā)展中國家，是世界上最大的煤炭、黃金和稀土生產(chǎn)國，擁有1 萬多個生產(chǎn)礦山。據(jù)資料統(tǒng)計，2016—2020 年我國煤炭產(chǎn)量由34.1 億t 增加到39.0 億t，累計產(chǎn)煤近184億t[1]。雖然采礦業(yè)對我國經(jīng)濟貢獻巨大，但卻帶來嚴重的環(huán)境影響，包括植被破壞、土地廢棄和環(huán)境污染。廢棄土地復墾成為我國生態(tài)修復和實行土地置換政策的重要工作。所以，礦區(qū)環(huán)境恢復和土地復墾修復逐漸成為礦區(qū)綜合治理的重要方面，其中土壤結(jié)構(gòu)和肥力的恢復是土地復墾修復的核心[2]。

隨著礦產(chǎn)資源工業(yè)的逐步發(fā)展，因采礦而被破壞的土地面積不斷擴大，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境不斷惡化[3]。盡管土壤對采礦活動高度敏感，但它仍可以通過平衡土壤養(yǎng)分、水和能量流來確保生產(chǎn)力和維持生物多樣性，在土壤圈的物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[4]。在礦山開采與復墾過程中，開挖、運輸、傾倒和堆積會使原始礦區(qū)土體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生劇烈變化。最后，受采礦作業(yè)干擾的各種固體廢棄物（碎石、礦渣、粉煤灰、城市污泥、煤矸石等）重新排列，并經(jīng)過一系列物理、化學、生物和工程措施，快速熟化為人類可利用土壤（可以定義為礦土）[5]。因此，礦土的質(zhì)量和性質(zhì)會根據(jù)地理條件（如地質(zhì)、氣候、土地利用）而異。礦土系統(tǒng)作為礦區(qū)開采和復墾系統(tǒng)的重要組成部分，對于調(diào)節(jié)礦區(qū)的植物、水、景觀等子系統(tǒng)具有重要作用。事實上，礦土的質(zhì)量在很大程度上決定了礦區(qū)未來的復墾方向。因此，需要進一步了解礦區(qū)采礦和復墾過程對土壤性質(zhì)變化的影響。

礦區(qū)在連續(xù)開采過程中會破壞植被/土壤系統(tǒng)，降低土壤生產(chǎn)力和肥力，而復墾的目標是通過一系列復墾方法恢復土壤營養(yǎng)特征，使礦土恢復到原始狀態(tài)[6]。土地復墾作為一種將被擾動的土地恢復到有用狀態(tài)的方法，可以實現(xiàn)耕地總量的動態(tài)平衡[7]，且通過適當管理和保護，可以在短時間內(nèi)取得較高的生態(tài)和經(jīng)濟效益。然而，由于礦區(qū)土壤的異質(zhì)性和復雜性，利用它們來種植作物和恢復植被，以此提升土壤生產(chǎn)力和生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性，仍面臨一定挑戰(zhàn)。近十多年來，為改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，最大限度地利用礦區(qū)土地資源，學者開展了大量礦區(qū)土壤改良技術(shù)研究。在美麗中國、綠色礦山建設戰(zhàn)略和“綠水青山就是金山銀山”等生態(tài)文明理念的引領(lǐng)下，礦區(qū)土地復墾進一步形成了礦區(qū)生態(tài)修復模式。中共中央、國務院《關(guān)于加快推進生態(tài)文明建設的意見》中提出：以自然恢復為主，與人工修復相結(jié)合作為生態(tài)建設與修復的基本原則[8]。

早在20 世紀80 年代，我國就已開始有組織地對采煤塌陷地進行綜合治理。一些研究還評估了采礦、建立植被和開發(fā)再生礦土的影響[9]。這些研究使人們對礦土的性質(zhì)和生態(tài)系統(tǒng)服務功能有了初步認識。不同種類礦土具有不同的退化機制和性質(zhì)，需要采取適宜的改良措施。由于礦區(qū)廢棄物堆場等復墾地的土壤結(jié)構(gòu)和肥力較差，土壤改良成為礦區(qū)復墾的核心問題。為了充分理解礦區(qū)復墾地土壤改良的重要性，本文根據(jù)國內(nèi)外礦區(qū)土壤改良現(xiàn)狀，結(jié)合我國復墾地土壤特征，深入分析礦區(qū)土壤改良原理及其技術(shù)，并根據(jù)礦區(qū)復墾地土壤改良研究和應用中存在的問題，結(jié)合礦區(qū)生態(tài)修復的綠色、穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展導向，提出礦區(qū)土壤改良需要加強研究的改良方法、標準制定和管理對策，為今后礦區(qū)復墾地土壤改良與生態(tài)修復提供參考和借鑒。

1 礦區(qū)復墾地土壤改良的重要性

采礦業(yè)被認為是世界上最古老和最重要的活動之一?？v觀歷史，礦業(yè)活動為世界文明作出了巨大而重要的貢獻。但與此同時它也造成了嚴重的土地資源破壞和生態(tài)環(huán)境污染。據(jù)統(tǒng)計，我國的采礦業(yè)已破壞了近40 000 km2土地，而且僅廢棄礦區(qū)就以每年330 km2的速度增加[10]。多年來，采礦業(yè)對經(jīng)濟、環(huán)境和社會的影響引起了廣泛關(guān)注。圖1 概括了采礦業(yè)對這三個方面的影響以及每個類別下的凈效應[10]。雖然采礦業(yè)促進經(jīng)濟發(fā)展，但其對環(huán)境產(chǎn)生了負面影響，在某種程度上也對社會產(chǎn)生了負面影響。礦區(qū)開采過程中會產(chǎn)生大量尾礦庫，給人類健康和環(huán)境帶來很大風險[11]。由于尾礦庫土質(zhì)松散，堆積時容易流失和崩塌，經(jīng)常發(fā)生災難性的潰壩，造成財產(chǎn)損失和人員傷亡[12]。礦山尾礦中還含有大量難降解重金屬或有機污染物，會對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生有害影響。過量的重金屬往往會抑制植物根系的生長，導致葉片黃化和生物量降低。例如，高含量的重金屬會增加作物對重金屬的吸收，并對植物生長產(chǎn)生負面影響，有時會導致植物死亡[13]。因此，為了改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，最大程度地利用礦區(qū)土地資源，學者開展了大量的礦區(qū)土地復墾與土壤改良技術(shù)研究。

圖1 采礦業(yè)一般影響的概念化框架Figure 1 The conceptualized framework depicting the general impact of mining

礦區(qū)土地復墾一般被認為是一項持續(xù)進行的計劃，因為隨著采礦業(yè)的發(fā)展，其對環(huán)境的影響會逐漸增強。采礦是土地的臨時用途，從可持續(xù)發(fā)展的角度來看，礦區(qū)土地復墾顯然是合理的[14]。礦區(qū)土地復墾已成為許多國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，其可以提高土地的彈性、生產(chǎn)力和生物多樣性[15]。不同礦區(qū)對場地復墾有不同的原理和方法，因此想要對所有場地進行復墾是不可行的，但所有被采礦活動干擾的土地都具有經(jīng)濟、娛樂和美學潛力。因此，復墾的核心是識別礦區(qū)的獨特潛力，并選擇適當?shù)母牧技夹g(shù)和措施，將這種潛力轉(zhuǎn)化為可持續(xù)的能力[14]。在土地長期可持續(xù)性的范圍內(nèi)，復墾可提供生態(tài)調(diào)整或土地再利用的潛力。

經(jīng)開采擾動的礦區(qū)土壤通過適當?shù)膹蛪夹g(shù)和復墾管理措施可以得到恢復。然而，如果沒有適當?shù)膹蛪ㄒ?guī)程，礦區(qū)復墾地很難恢復到原來的狀態(tài)。一個滿意的礦區(qū)通常需要50年或100年才能完全開發(fā)，但完全恢復的情況并不多見[16]。土地復墾的終極目標是恢復礦區(qū)土壤的生產(chǎn)力、生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟價值以及礦區(qū)的綠色生態(tài)。植物是綠色生態(tài)的主題。土壤既是植物生長所需水分、養(yǎng)分和生存環(huán)境的基礎(chǔ)，還是地球大循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分。因此，土壤改良是土地復墾的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，進行礦區(qū)復墾地土壤改良對實現(xiàn)礦區(qū)生態(tài)修復和可持續(xù)綠色發(fā)展具有核心意義。

2 國內(nèi)外礦區(qū)復墾地土壤改良進展

2.1 國外

礦區(qū)開采造成的土地浪費和生態(tài)環(huán)境破壞已是全球面臨的重要問題，由此引發(fā)的礦區(qū)復墾改良研究受到國內(nèi)外學術(shù)界和政府的廣泛關(guān)注。美國、德國、英國、加拿大、澳大利亞等一些礦業(yè)發(fā)達國家，十分重視礦產(chǎn)資源開采后的土地復墾工作[16]，為礦區(qū)復墾地土壤改良的科學研究和治理工作投入了大量資金和技術(shù)。早在20 世紀20 年代初，美國和德國就開始在開采后的礦區(qū)進行植樹綠化試驗以恢復礦區(qū)植被[17]。20 世紀50 年代末，一些國家已系統(tǒng)地進行礦區(qū)土壤改良綠化活動。20 世紀60 年代，一些發(fā)達國家開始制定有關(guān)礦區(qū)復墾地土壤改良等方面的法律法規(guī)，依法開展土壤改良工作，研究復墾地的利用方向、復墾地土壤改良技術(shù)和改良效益等，制定復墾地土壤改良規(guī)劃和實踐路徑，并獲得突出的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益，自此進入復墾地土壤科學改良時代[18]。20 世紀70 年代，復墾地土壤改良工作已逐步發(fā)展成一門多學科、多行業(yè)、多部門聯(lián)合協(xié)作的系統(tǒng)工程，很多企業(yè)都自覺將土壤改良歸入設計、施工和生產(chǎn)實踐中。在國家法令和高科技的支持下，美國的礦區(qū)環(huán)保和恢復工作卓有成效，尤其是在粉煤灰改良土壤、矸石山植樹造林等實踐上積累了豐富經(jīng)驗。德國采用農(nóng)業(yè)復墾方法對萊茵露天煤礦和魯爾井工煤礦進行土地恢復，通過施肥和種植作物改良土壤，恢復礦土生產(chǎn)力，改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。2000 年德國因采煤而破壞的土地已被復墾62%。以采礦業(yè)為主題產(chǎn)業(yè)的澳大利亞，更是把土地復墾視為礦區(qū)開發(fā)活動的必要組成部分，在地表侵蝕防治和擾動土處置方面居世界前列。澳大利亞在礦區(qū)治理過程中，不但注重土地的恢復，還注重動物棲息地的恢復，目前已形成高科技指導、多專業(yè)聯(lián)合、綜合治理開發(fā)的土地復墾改良模式[19]。此外，法國、日本、加拿大等也在礦區(qū)復墾地土壤改良方面開展了大量研究。國外還對遙感和計算機信息技術(shù)指導礦區(qū)復墾地土壤改良進行了深入研究，如Bakr等[20]將GIS（地理信息系統(tǒng)）用于埃及礦區(qū)復墾地土壤改良的研究中，通過遙感監(jiān)測反映土地覆蓋變化，準確高效地評價人類活動對礦區(qū)環(huán)境的影響。20 世紀90 年代后，國外將土地復墾目標提升到一個新階段，轉(zhuǎn)向生態(tài)復墾和混合土地復墾[21]。例如：德國的北萊茵礦區(qū)開始轉(zhuǎn)向物種保護、休閑用地設施和循環(huán)體系建設等方面，形成了人與自然更加協(xié)調(diào)的混合土地復墾模式[22]；美國礦區(qū)土地復墾研究者通過一系列試驗表明，橡樹因具有較好的土壤密實性和積水耐受性，可作為濕地復墾的主要樹種，用以恢復礦區(qū)生態(tài)環(huán)境[22]。

2.2 國內(nèi)

我國人多地少，且耕地后備資源不足[23]，對農(nóng)業(yè)用地的需求高于大部分國家。因此，我國的土地復墾工作不僅要恢復礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，更要提升復墾耕地的質(zhì)量，即更強調(diào)對土地的珍惜和利用。我國對礦區(qū)土地復墾的研究滯后于發(fā)達國家。20 世紀50 年代末，我國最早開始研究礦區(qū)生態(tài)修復和土地復墾工作，當時土地復墾率還不足1%。我國的礦區(qū)土地復墾與生態(tài)恢復工作真正得到重視是在20 世紀80 年代[24]，國家先后頒布了《土地復墾規(guī)定》和《中華人民共和國環(huán)境保護法》，到80 年代末土地復墾率提高至12%，標志著我國礦區(qū)土地復墾研究得到了飛速發(fā)展。1999年，《中華人民共和國土地管理法》生效，進一步加強土地管理，切實保護耕地。2011 年，我國頒布實施《土地復墾條例》，土地復墾工作更加有序、科學地進行。2019 年6 月5 日，國務院常務會議通過《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法（修訂草案）》，明確指出我國對固體廢物污染環(huán)境的防治，實行減少固體廢物的產(chǎn)生量和危害性、充分合理利用固體廢物和無害化處置固體廢物的原則，促進清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展對土地資源的迫切需要，人們采用“超前式治理模式”，利用“補償設計”對采礦塌陷區(qū)進行回填整治和土地復墾。礦區(qū)開采過程會嚴重破壞區(qū)域碳平衡，使礦區(qū)碳固存能力下降甚至喪失[25]。在2020 年提出的“碳達峰、碳中和”目標下，研究者對礦區(qū)碳源/匯開展了大量研究，如礦區(qū)低碳土地利用[26-27]、露天礦碳源構(gòu)成[28]、礦區(qū)節(jié)能減排對策[29]等。2012 年，國土資源部土地整治中心與德國合作開展了“中德低碳土地利用項目”，借鑒德國低碳土地整治成熟經(jīng)驗，開展我國生態(tài)型低碳土地整治工作。礦區(qū)開采努力做到“少占地、少損毀、多造地、礦復墾”，實現(xiàn)礦區(qū)“低排放、高碳匯、高效益”的土地利用發(fā)展狀態(tài)[30]。20世紀末，我國礦區(qū)復墾主要是恢復耕地，如今隨著現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游、景觀規(guī)劃、生態(tài)修復以及“碳達峰、碳中和”等理念的引導，綜合生態(tài)復墾模式已逐漸形成。我國礦區(qū)復墾地土壤改良的方法主要有物理法、化學法、生物法以及后來的聯(lián)合改良法，主要用于研究土壤重構(gòu)問題。近年來，我國也逐漸開始將RS（遙感）、GIS和GPS（全球定位系統(tǒng)）等技術(shù)用于露天煤礦的土壤改良工作中。我國正處于工業(yè)化快速發(fā)展階段，雖已在礦區(qū)土壤改良研究中取得較多成果，但仍有許多亟待研究的方向，如提高土壤改良認知、加強土壤改良法制標準、加大土壤改良資金投入、創(chuàng)新土壤改良技術(shù)、闡述土壤改良原理等。

3 礦區(qū)復墾地土壤特征

礦山開采過程中，因挖損、塌陷、壓占等造成破壞的土地和未經(jīng)一定處理而無法使用的土地統(tǒng)稱為礦山廢棄地。根據(jù)廢棄物來源，礦山廢棄地可分為以下四種類型：一是由剝離的表土、開采的廢石以及低品位礦石堆積成的廢石堆廢棄地（排土場）；二是露天開采形成的采空區(qū)和地下開采形成的塌陷區(qū)；三是分選出精礦物后的剩余物排放形成的尾礦庫；四是被采礦作業(yè)面、機械設施、礦山輔助建筑物和道路交通等占用后廢棄的土地。這四種類型礦山廢棄地土壤的共同特征主要表現(xiàn)在表層土被破壞、物理結(jié)構(gòu)不良、持水保肥能力差、貧瘠、極端pH值、抑制植物生長、重金屬含量高。礦土作為礦區(qū)開采與復墾的重要組成部分，在很大程度上決定著礦區(qū)未來復墾的方向。因此，需要進一步了解復墾過程對礦區(qū)土壤性質(zhì)變化的影響。

3.1 物理性質(zhì)

礦區(qū)復墾地的物理特征主要體現(xiàn)在土壤結(jié)構(gòu)上。土壤結(jié)構(gòu)、容重、透氣性等物理性質(zhì)，可通過控制土壤水力性和水文穩(wěn)定性對土壤改良產(chǎn)生很大影響。礦土結(jié)構(gòu)因地而異，有些會與周圍未被破壞的土壤結(jié)構(gòu)相似，但有些會由于原狀土的材料被不同質(zhì)地的覆蓋層取代而有所不同。在相同條件下，采場的平均土壤粒徑小于未采場的平均土壤粒徑。此外，復墾過程中大型機械壓實會引起土壤聚集性的變化，使根系生長受到限制，從而導致水分和養(yǎng)分有效性、透氣性和植物產(chǎn)量下降[31]，造成實質(zhì)性的、長期的甚至不可逆轉(zhuǎn)的破壞，從而對土壤生產(chǎn)力和生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生負面影響[32]。土壤壓實是土壤退化的物理表現(xiàn)形式，可改變土壤的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力[33]，對采礦和復墾的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成潛在威脅。在礦區(qū)，容重是表征礦土壓實度最常用的參數(shù)。復墾土通常有較高的容重（1.55～1.86 mg·m-3）[34]，但隨著復墾的進行，更多的根會滲入土壤，使孔隙度增加、土壤容重降低。

3.2 化學性質(zhì)

有關(guān)采礦和復墾對特定土壤化學性質(zhì)的影響已有很多報道[35-36]。風化對土壤功能的影響是礦區(qū)的主要環(huán)境問題之一。礦渣內(nèi)的重金屬元素和酸液通過風化和溶解作用進入水體和土壤，可改變礦區(qū)土壤的化學性質(zhì)。風化過程會除去堿性礦物中的可溶性礦物，導致電導率和pH值降低。在大多數(shù)情況下，風化的腐壞物和回收的土壤有利于礦區(qū)恢復[37]。在礦區(qū)恢復過程中，土壤pH 可調(diào)節(jié)植物養(yǎng)分的有效性。含有碳酸鹽的未風化超載材料污染會引起pH值的變化[35]。復墾活動也會顯著改變土壤pH 值，從而影響特定樹種的生長。研究表明，電導率受土壤質(zhì)地、深度、復墾時間、基質(zhì)和風化條件等因素的影響，但在較長一段時間后（20 年以上），電導率和其他特性可以維持一個有利于本地物種生長的水平[35，38-39]。在礦區(qū)，不可持續(xù)的管理會導致土壤碳氮流失，這些地區(qū)很可能成為溫室氣體排放的凈源[40]。研究礦區(qū)土壤碳氮動態(tài)對理解土壤碳氮循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)功能具有重要意義。擾動土中碳庫的流失主要是由礦化、侵蝕和淋溶作用造成的。采礦和復墾活動后，礦土中土壤有機碳（SOC）含量呈下降趨勢。研究證實，開采復墾后氮的損失在0～15 cm 土層最大（＞60%）[41]。此外，人類活動在采礦過程中也添加了重金屬（As、Cd、Co、Cr、Hg、Ni、Pb、Se等）。因此，礦區(qū)廢棄物中金屬釋放產(chǎn)生的環(huán)境影響一直是復墾實踐中的一個重大問題。

3.3 生物學性質(zhì)

土壤生物活動可以為監(jiān)測礦區(qū)土壤質(zhì)量提供有用的信息，而且微生物特性已越來越多地用于評價土壤恢復力[42]。微生物群落對土壤環(huán)境非常敏感，其敏感性與多種土壤過程有關(guān)，包括有機殘體的分解、養(yǎng)分循環(huán)、有毒化合物和污染物的降解等，因而微生物群落已被許多研究人員作為嚴重擾動礦區(qū)的生態(tài)指標[43-45]。微生物群落是土壤養(yǎng)分循環(huán)和有機質(zhì)積累的重要驅(qū)動力，為復墾植物的生長提供基礎(chǔ)。對礦區(qū)微生物特性的野外調(diào)查研究表明，在復墾場址測量的大多數(shù)土壤微生物參數(shù)與未受干擾場址的土壤微生物參數(shù)相當[46]，證明復墾活動對土壤微生物沒有顯著影響。土壤酶調(diào)控著生態(tài)系統(tǒng)功能，在土壤系統(tǒng)有機質(zhì)轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分循環(huán)等生化過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。礦質(zhì)土壤的擾動容易影響酶的活性。隨著復墾演替年限的增加，大部分酶活性提高，且復墾地的酶含量高于對照組，但不同植被處理復墾地的酶活性差異不顯著[47]。土壤動物在土壤有機質(zhì)的分解與融合中具有重要作用。未開墾地中動物群落發(fā)育較差，而開墾地中動物群落豐富。土壤動物多樣性能夠反映生態(tài)系統(tǒng)的新陳代謝，可作為礦區(qū)土壤質(zhì)量的評價指標來評價礦區(qū)的恢復狀況。

4 礦區(qū)復墾地土壤改良原理及技術(shù)

4.1 改良原理

礦區(qū)復墾地的土壤改良可依靠恢復生態(tài)學原理及理論，其相關(guān)原理的研究還會涉及到群落演替理論、限制性因子理論、生物多樣性理論、景觀生態(tài)學理論等[48]，其中群落演替理論是指導礦區(qū)土壤改良和生態(tài)恢復的基礎(chǔ)理論，即礦區(qū)植被恢復過程中引入的先鋒植物經(jīng)過一系列演替，最終達到頂級群落，并以整體性原理、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與功能協(xié)調(diào)原理、自生原理和循環(huán)再生原理為核心原理[49]。礦區(qū)生態(tài)恢復的目標是使一個結(jié)構(gòu)復雜的多層次系統(tǒng)實現(xiàn)多樣的功能。礦區(qū)復墾地的土壤改良應持有生態(tài)學視角，以植被恢復和生物多樣性保護為目標，選用適宜的技術(shù)改良土壤。礦區(qū)生態(tài)恢復可采納白中科等[50]提出的礦區(qū)恢復重建的“五階段”法，即地貌重塑、土壤重構(gòu)、植被重建、景觀重現(xiàn)、生物多樣性重組與保護。地貌重塑主要是通過有序排棄和土地整形等措施，重新塑造一個與周邊景觀協(xié)調(diào)的新地貌，提高土地利用率。土壤重構(gòu)的主要目的是應用工程措施及物理、化學、生物等改良措施，恢復或重構(gòu)礦區(qū)損毀土地的土壤，其是礦區(qū)生態(tài)恢復的核心。植被重建是在地貌重塑和土壤重構(gòu)的基礎(chǔ)上，針對礦區(qū)不同土地損毀類型和程度，綜合外界環(huán)境條件，進行不同損毀土地類型物種篩選（先鋒和適生植物）、植被配置、栽植及管護，使重建的植物群落持續(xù)穩(wěn)定。景觀重現(xiàn)則是遵循“山、水、林、田、湖、草”生命共同體理念，重建一個與周邊景觀相協(xié)調(diào)的生態(tài)系統(tǒng)。生物多樣性重組與保護主要是借助人工支持和誘導，調(diào)控生物種群的組成和結(jié)構(gòu)，逐步修復生態(tài)系統(tǒng)功能，誘導生態(tài)系統(tǒng)最終演替為一個符合代際（間）需求和價值取向的可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)。胡振琪等[51]總結(jié)出礦區(qū)生態(tài)修復目標遵從的6 條原則：尊重自然，以人為本；因地制宜，宜林則林、宜耕則耕、宜水則水、宜建則建、宜荒則荒；安全高效、可持續(xù)利用；注重生態(tài)環(huán)境效益，經(jīng)濟合理；恢復耕地、草地、林地優(yōu)先；控制源頭和過程，末端治理。

4.2 改良技術(shù)

穩(wěn)定的土壤結(jié)構(gòu)對維持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和減少水土流失具有重要意義。然而，礦區(qū)具有極端pH值、高鹽度、低保水能力、高含量重金屬、土壤有機質(zhì)和肥力不足等物理化學特性，不利于植物的自然生長。因此，應采取適當?shù)母牧即胧纳频V區(qū)的物理、化學和生物特性，以促進植物定植。目前，礦區(qū)土壤改良技術(shù)主要包括物理、化學、生物和聯(lián)合改良技術(shù)。

4.2.1 物理改良技術(shù)

物理改良是礦區(qū)復墾的基礎(chǔ)，是幾乎所有類型礦區(qū)恢復最簡單的修復方法，同時也是土壤重建的核心，對礦區(qū)景觀和地形的發(fā)展有巨大的影響。改良礦區(qū)土壤的物理方法有回填、傾倒、覆蓋和固化等，物理改良可以快速有效地改善土壤條件和防止污染物遷移，并為植物生長提供適宜的基質(zhì)。但該技術(shù)處理效率低、成本高，不適合處理大規(guī)模污染土壤。此外，物理處理也無法利用礦區(qū)土壤中有價值的成分?；靥畋硗潦悄壳白畛Ｓ们矣行У奈锢砀牧挤椒ǎ诘V區(qū)開采前先剝離保存好0～30 cm和30～60 cm的土層，以備回填時使用，有利于為植被恢復提供富含高質(zhì)量生物群落的土壤[24]。很多研究都證實回填表土可以有效減少風蝕和水蝕，產(chǎn)生很好的改土和修復效果。Holmes 等[52]研究發(fā)現(xiàn)，回填10 cm 和30 cm 表土都可以高效提高植物蓋度。Redente 等[53]的研究也表明，回填15 cm 表土即可達到很好的恢復效果。也有研究表明，越厚的回填土層越可以有效避免根系長入有毒的礦土，但超過一定厚度范圍后，對礦區(qū)的修復效果提升不顯著[54]。因此，礦區(qū)回填表土厚度建議為10～15 cm，具體厚度可根據(jù)礦區(qū)不同的物理、化學、生物特性實際調(diào)整。但回填表土涉及到表土的剝離、存放、二次倒土等很多工作，費用高、難管理，且大部分礦區(qū)位于山區(qū)，土源少，有些礦山企業(yè)甚至花巨資進行異地熟土覆蓋。因此，這種技術(shù)的應用會受到材料適用性低和運輸費用高的局限性。物理改良技術(shù)的總體目標是：①減少侵蝕；②在改善土壤質(zhì)量的同時減少土壤壓實；③創(chuàng)造恢復礦山廢棄地的適宜條件。

4.2.2 化學改良技術(shù)

化學改良的目的是改變礦土的不平衡狀態(tài)，以及采取一定措施調(diào)節(jié)土壤pH、緩解其重金屬毒性、提高土壤肥力等?；谥参锏淖罴焉L條件，利用有機和/或無機材料在礦區(qū)進行土壤改良已被廣泛嘗試。研究表明，石灰、粉煤灰、磷酸鹽材料和有機材料（如生物固體、凋落物、堆肥和糞肥等）都可用于礦區(qū)的土壤改良。石灰處理是氧化礦區(qū)中最廣泛采用的中和酸性和降低金屬毒性的方法之一[55]，但由于浸灰劑的溶解和浸出，特別是在酸性環(huán)境下，其作用逐漸受到限制[56]。Mcgowen等[57]報道，添加磷酸鹽基材料可以有效固定土壤中Cd、Pb、Zn。Moreno等[58]進一步提出浮石是改善細粒礦區(qū)排水的優(yōu)良無機材料?？偟膩碚f，無機改良劑主要改善礦區(qū)土壤的物理性能（如排水性能）或有限的化學性能（如pH 值和過量的可溶性金屬含量）[59]。Alcantara等[60]對礦區(qū)重金屬進行提取，研究表明使用75%的生物固體和25%的礦土組合可以最大化促進印度芥菜和胡蘿卜的生長，并可最大化進行汞（Hg）和金（Au）的植物提取。Asensio等[61]在污泥改良劑對銅礦土壤質(zhì)量的影響研究中證實，污泥可以中和土壤pH值、降低金屬含量和提高土壤肥力，對植物生長發(fā)育也有顯著影響。此外，污泥的添加還可以改善銅礦土壤的生物特性和生物群落結(jié)構(gòu)。Fellet等[62]提出，生物炭作為有價值的有機物質(zhì)來源，可以通過提高土壤營養(yǎng)和改善礦山結(jié)構(gòu)（包括pH值、陽離子交換量、持水能力和Cd、Pb、Ti、Zn的生物有效性）幫助建立植被的覆蓋。與無機材料相比，有機材料可以緩沖土壤pH值，從而間接影響金屬在礦區(qū)土壤中的吸附和絡合作用，也可以改善土壤性質(zhì)、營養(yǎng)狀況、水分入滲和持水能力。化學改良技術(shù)的總體目標是提高植物對養(yǎng)分的吸收，調(diào)節(jié)土壤pH值，改善土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)，提高重金屬的生物有效性和溶解度等，最終改善土壤的整體理化性質(zhì)，減少土壤污染[63]。但化學改良方法的應用會由于缺乏持久性和需要定期檢查而受到一定限制。

4.2.3 生物改良技術(shù)

礦區(qū)土壤改良也會采用一些生物改良方法，主要有土壤動物改良、植物改良、微生物改良、植物-微生物聯(lián)合改良。土壤動物作為生態(tài)系統(tǒng)中的消費者和分解者，在改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力和促進生態(tài)恢復等方面具有重要的作用。Boyer 等[64]研究了蚯蚓對露天開采后生態(tài)系統(tǒng)服務的恢復潛力，發(fā)現(xiàn)蚯蚓不僅可以改良礦土的理化性質(zhì)，而且能富集重金屬，提升表土肥力從而加速土地復墾，促進礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復。植物改良是一種利用植物移除、解毒和累積土壤中有機和無機污染物的生物修復技術(shù)，是一種高效、廉價、環(huán)境友好的改良策略[12]。礦區(qū)植被恢復是通過穩(wěn)定土壤來降低全球環(huán)境風險的有效方法。此外，還可以通過提高土壤有機質(zhì)、養(yǎng)分含量和生物活性來改善土壤質(zhì)量[65-66]。植物改良技術(shù)在礦山尾礦和污染土壤修復中的應用已得到證實。植物在清除環(huán)境污染物方面具有排毒作用。根據(jù)不同的植物特性，植物改良技術(shù)可以劃分為三種：植物提?。ㄍㄟ^根部吸收污染物或金屬）、植物穩(wěn)定（冠層減少風擴散，根防止水蝕、固定重金屬和防止淋失）和植物揮發(fā)（植物與水一起吸收污染物并通過氣孔將其釋放到大氣中）。微生物改良主要是利用微生物的生命代謝活動使礦土中有毒有害物質(zhì)減少或無害，幫助實現(xiàn)礦區(qū)的生態(tài)恢復。微生物可以產(chǎn)生某些有機酸，通過改變重金屬的土壤環(huán)境（pH 值和氧化還原電位）提高重金屬的溶解度。微生物分泌的部分多糖易與土壤顆粒結(jié)合，從而改善土壤團聚體結(jié)構(gòu)，增強土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。例如，球囊霉素和叢枝菌根真菌釋放的其他糖蛋白可通過增加顆粒聚集和穩(wěn)定團聚體抵抗風蝕和水蝕來改善土壤結(jié)構(gòu)。此外，一些土壤細菌能夠降解礦物加工過程中產(chǎn)生的有毒有機化合物，包括溶劑。Zhu 等[67]將滴滴涕降解菌接種到Cd 超富集植物——景天屬中，培養(yǎng)超過18 個月后，土壤Cd 和滴滴涕含量分別下降32.1%～40.3%和33.9%～37.6%，而未種植和未接種的對照土壤Cd 和滴滴涕含量分別下降3.25%和3.76%。Wu 等[68]研究表明叢枝菌根真菌接種到Pb/Zn 尾礦中，可以減少土壤中Pb/Zn 的遷移，顯著降低香根草根系中重金屬含量，有效緩解重金屬對植物的毒害作用。樓駿[69]篩選出兩株對菲具有較高降解能力的變形菌門下的馬賽菌，通過液體培養(yǎng)降解菲實驗得出，菌株在48 h 內(nèi)可以完全降解100 mg·L-1的菲，可以作為修復礦區(qū)菲污染土壤的環(huán)境友好型生物材料。生物改良技術(shù)可以最大程度地減少現(xiàn)有和潛在污染物的有害影響。盡管該技術(shù)在處理重金屬和其他污染物污染的礦山廢棄地方面具有潛力，但仍有一些局限性，尤其是植物修復，例如：①大多數(shù)自然發(fā)生的超富集草木和灌木物種生長緩慢，生物量低；②污染土壤修復周期長；③如果不建立適當?shù)奶幹脵C制，存在將重金屬重新釋放到環(huán)境中的風險；④金屬生物利用度有限；⑤適用性有限，并不是所有的超富集植物都適用于含有中高含量毒性金屬的土壤[70]。

4.2.4 聯(lián)合改良技術(shù)

礦區(qū)污染程度不同且理化特性多樣，單一的改良技術(shù)已經(jīng)很難達到低成本、高效、穩(wěn)定和可持續(xù)的礦區(qū)生態(tài)修復效果。因此，結(jié)合多項單一改良技術(shù)的聯(lián)合改良技術(shù)逐漸成為我國礦區(qū)生態(tài)修復的發(fā)展方向。目前，應用較多的聯(lián)合改良技術(shù)主要包括化學/物化-生物、物理-化學、微生物-植物、物理/化學-植物等聯(lián)合改良技術(shù)。其中化學-植物、微生物-植物聯(lián)合改良技術(shù)最適于礦區(qū)的生態(tài)修復?；瘜W-植物聯(lián)合改良技術(shù)的原理是對污染土壤先進行原位化學改良，改善土壤環(huán)境，以防止污染元素進一步擴散轉(zhuǎn)移，再篩選具有特殊吸收富集能力的植物種植在污染土壤中，徹底吸附土壤中的污染元素，最后收獲并處理植物。該方法可將污染元素從土體中移除，達到礦區(qū)污染治理和生態(tài)修復的目的。蘇銀萍[71]通過室內(nèi)盆栽試驗，研究海泡石、沸石對短毛蓼修復錳礦區(qū)土壤效果的影響，結(jié)果表明海泡石、沸石可顯著提高短毛蓼對Mn污染土壤的修復效率。王靜雯等[72]研究表明，施加適量EDTA 可增強魚腥草對Pb、Zn、Cu、Cd 的吸收富集能力，即增強魚腥草對礦區(qū)重金屬復合污染土壤的修復能力，因而可用于礦區(qū)重金屬復合污染土壤的植物修復。微生物-植物聯(lián)合改良技術(shù)可通過微生物活動改變土壤pH 值，影響重金屬的生物有效性并改變其賦存形態(tài)，增加植物對重金屬的吸附特性，同時還可以通過微生物與植物之間的協(xié)同作用，高效降解土壤中的有機污染物。Zhu 等[67]將DDT 降解菌與Cd 超累積植物東南景天聯(lián)合改良重金屬-有機復合污染土壤，田間試驗結(jié)果表明該方法可使土壤中的Cd 和DDT 含量分別降低31.1%和53.6%。很多研究表明，微生物在植物修復技術(shù)中發(fā)揮著重要作用，微生物與植物的協(xié)同作用在植物修復過程中可促進對重金屬的去除和解毒。例如，生物降解菌、植物生長促進菌和絲狀真菌等微生物可以通過改變土壤環(huán)境、增加生物量和提升重金屬生物有效性來降低重金屬毒性，對植物修復具有一定作用[73]（圖2）。因此，可以將微生物和植物聯(lián)合用于礦區(qū)的土壤改良。

圖2 微生物對尾礦植物修復的貢獻Figure 2 Contribution of microorganisms to the phytoremediation of mine tailings

5 環(huán)境材料在礦區(qū)復墾地土壤改良中的應用

環(huán)境材料（Environmental materials 或Eco-materials）是20 世紀90 年代初由日本學者山本良一等最早提出的，定義為特別優(yōu)異的環(huán)境協(xié)調(diào)性材料或那些本身具有凈化環(huán)境、修復土壤等功能的材料。我國學者認為，環(huán)境材料是那些在加工、制造、使用和再生過程中資源消耗少、無二次污染、可循環(huán)再生利用、具有良好性能/功能并與環(huán)境協(xié)調(diào)的材料。因此，環(huán)境材料是一類要綜合考慮資源、能源和環(huán)境問題的材料總稱，既包括經(jīng)改造后的現(xiàn)有傳統(tǒng)材料，也包括新開發(fā)的環(huán)境材料。環(huán)境材料可分為天然材料、循環(huán)再生材料、高分子材料、低環(huán)境負荷材料等。由于具有功能性、環(huán)境協(xié)調(diào)性和經(jīng)濟性，環(huán)境材料已被廣泛應用于環(huán)保、工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。目前，環(huán)境材料在礦區(qū)的土壤改良中也得到廣泛應用，其對礦區(qū)土壤和植物的綜合影響如圖3所示。我國目前應用較多的環(huán)境材料主要有腐植酸、生物炭、保水劑、微生物菌肥等，它們在水肥保持和環(huán)境治理方面具有很好的實踐效果。

圖3 環(huán)境材料對礦區(qū)土壤和植物的綜合影響Figure 3 Comprehensive effects of environmental materials on soil and plants in mining area

腐植酸被稱為土壤的“生命核”，含有20 多種活性官能團（羥基、羧基、酚羥基、羰基等），這些官能團使腐植酸具有酸性、親水性、陽離子交換性，可與土壤中的污染物發(fā)生吸附、離子交換、絡合和氧化還原作用。目前，腐植酸及其各類產(chǎn)品被廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和污染土壤修復中。Liu 等[74]研究表明，向玉米種植地中施加腐植酸可以使土壤大團聚體增加77.59%～125.58%。候月卿等[75]研究了環(huán)境材料對豬糞堆肥中Zn 的鈍化效果，試驗表明嘉博文生物腐植酸對Zn 的鈍化效果顯著高于對照組，高達64.94%。Perminova 等[76]在研究不同來源腐植酸對多環(huán)芳烴的解毒特性時發(fā)現(xiàn)，土壤腐植酸、泥炭腐植酸和淡水腐植酸都可以降解蒽、熒蒽和芘，而且富含芳烴的腐植酸解毒潛力最高。于學勝[77]研究了生物腐植酸對礦區(qū)廢棄土壤微生態(tài)的重建作用，結(jié)果表明在生物腐植酸單施情況下，添加量為每畝（1 畝=667 m2）30 kg 的處理效果最好，與空白對照相比，其可培養(yǎng)微生物數(shù)量提高96%，植物量提高34%，真菌多樣性指數(shù)提高6.5%；在生物腐植酸與肥料混施的情況下，每畝30 kg生物腐植酸加50 kg 復合肥處理效果最好，與空白對照相比，其可培養(yǎng)微生物數(shù)量提高94%，植物量提高70%，真菌多樣性指數(shù)提高15%。

生物炭是有機廢棄物在完全或部分缺氧條件下熱解炭化生成的一種穩(wěn)定、富碳和高度芳香化的難溶高聚物。生物炭原料來源廣泛，植物、動物糞便、市政固體廢物等在熱解、水熱碳化和微波碳化等過程中均能制備成生物炭。生物炭因具有較大比表面積、豐富孔結(jié)構(gòu)以及大量無機灰分和極性官能團，對重金屬具有很好的吸附性，已被廣泛應用于土壤重金屬修復中。生物炭可通過靜電相互作用、離子交換、物理吸附、絡合和沉淀等反應，鈍化土壤中的重金屬，降低重金屬在土壤中的遷移性和生物有效性[78]。李光炫等[79]的研究表明，廢菌棒生物質(zhì)炭可以有效改良礦區(qū)土壤酸性，提高土壤速效養(yǎng)分和土壤酶活性，豐富細菌多樣性和有益菌群數(shù)量，降低TCLP 提取態(tài)Cd（12.1%～24.8%）、Zn（8.3%～31.4%）、Pb（32.9%～53.7%）含量。楊凱等[80]利用生物炭修復鉛礦區(qū)污染土壤，研究表明在30 d 恒溫恒濕、干濕交替和凍融循環(huán)3 種老化條件下，玉米稈生物炭的添加可使Pb 的有效態(tài)含量分別下降47.4%、16.1%和45.0%。

保水劑是一種三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，攜帶大量的親水基團，具有很好的吸水和保水性，短時間可吸收自身質(zhì)量400～600 倍甚至更高倍數(shù)的水。保水劑施加于土壤可改善土壤環(huán)境，為植物提供更多的水分，且用量少、見效快，已被廣泛應用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水土保持和環(huán)境治理等方面[81]。保水劑主要分為淀粉類、纖維素類和合成聚合物類，它們的共性是分子中都攜帶大量羧基和羥基，可以與重金屬發(fā)生絡合/螯合反應，從而降低其在環(huán)境中的生物活性[82]。秦端端等[82]的研究表明，在水溶液吸附試驗中，鎘濃度為200 mg·L-1時，保水劑對鎘的吸附量在120 mg·g-1以上；在培養(yǎng)60 d 的土盆試驗中，單獨添加保水劑處理組可使土壤鎘下降20%以上，添加保水劑且種植黑麥草處理組可使土壤鎘下降36%以上。Guiwei等[83]在高粱的盆栽種植試驗中發(fā)現(xiàn)，添加0.2%保水劑的處理組植株地上部Cd 含量、過氧化氫酶和抗壞血酸過氧化物酶活性均降低，且高粱的生長得到促進[84]。Santos 等[84]對礦區(qū)修復的研究表明，保水劑用量為75、150 mg·hm-2時，可顯著降低植物對重金屬的吸收，促進土壤保水保肥，增強與營養(yǎng)循環(huán)和微生物活性相關(guān)的酶活性。

微生物菌肥（微生物肥料）是以特定、可繁殖的微生物活動為核心，使植物獲得所需營養(yǎng)的一種綠色環(huán)保、高產(chǎn)高效、多功能的新型生物肥料或菌劑。微生物菌肥具有改善土壤肥力、促進植物生長和絡合重金屬等作用，同時，某些特定菌種還可以分解土壤中有機污染物，活化或鈍化土壤重金屬離子等[85]。我國礦區(qū)土壤存在重金屬污染嚴重、肥力低下等情況，可以通過施用微生物菌肥修復礦區(qū)復墾地土壤。微生物菌肥對重金屬的強化機制有兩種途徑：一是活化重金屬，促進植物吸收，減少土壤中重金屬含量以符合國家標準；二是鈍化重金屬，降低土壤重金屬污染，防止通過食物鏈二次傳遞[86]。李曉越等[87]的研究表明，微生物肥在添加比例為1.5%時，可使煙葉中降Cd 率（與CK 相比）最高達63.9%，添加比例為3.0%時，可使煙葉中降Cd率最高達66.6%。張淼等[88]的研究表明，微生物菌劑可以使水稻根部、莖鞘、谷殼和糙米中降Cd 率（與CK 相比）分別達46.19%、52.46%、38.39%和55.31%。楊繼飛[89]的研究表明，菌肥添加使玉米地上部對Pb 的吸收率（與CK 相比）提高17.0%～40.1%，玉米根部對Pb 的吸收率提高19.5%～20.6%。周普雄等[90]的研究表明，重金屬污染土經(jīng)12 d 生物淋濾（氧化亞鐵硫桿菌接種的淋濾液）后，Cu、Zn、Cd 和Pb 的去除率分別達到66.5%、55.1%、72.8%和35.6%。

6 礦區(qū)復墾地土壤改良存在的問題與發(fā)展方向

6.1 存在問題

礦區(qū)開采會對土地資源造成一系列影響，對生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力。礦區(qū)土地復墾與土壤改良已成為幾十年來備受科學家關(guān)注的世界性課題。但礦區(qū)的復雜性和脆弱性使復墾研究和改良實踐面臨多重困難，在實際研究過程中存在一些亟待解決的問題。

6.1.1 缺乏礦區(qū)復墾地土壤改良原理研究

目前對礦區(qū)復墾地土壤改良的研究主要針對土壤改良材料對礦區(qū)復墾地土壤性質(zhì)、植物生長、環(huán)境治理等的改良效果評價，而對土壤改良材料與土壤、植物以及微生物之間的相互作用機制研究很少。不同改良材料的改良機理不同，其改良效果會受重金屬離子種類、植物種類、土壤類型以及環(huán)境因素的影響。因此，今后應針對不同區(qū)域、不同類型礦區(qū)復墾地選用恰當?shù)母牧疾牧希⑦M一步深入系統(tǒng)地研究改良材料的改良機理。

6.1.2 缺乏礦區(qū)復墾地土壤改良技術(shù)研究

土壤改良技術(shù)是礦區(qū)土地復墾的核心基礎(chǔ)，經(jīng)過近幾十年的研究與實踐，我國礦區(qū)土壤改良技術(shù)已經(jīng)有了重要進展。從物理改良、化學改良、生物改良到多項改良技術(shù)聯(lián)合，每種改良技術(shù)都具有一定的實用性或先進性，但同時其又不可避免地具有某些局限性，仍未形成一種能高效、經(jīng)濟、穩(wěn)定、成熟的礦區(qū)復墾地改良技術(shù)。礦區(qū)土壤污染存在隱蔽性、累積性、不可逆性和難治理性等特點，因此更需要加強對礦區(qū)復墾地土壤改良技術(shù)的研究。

6.1.3 缺乏礦區(qū)復墾地土壤改良的相關(guān)標準規(guī)范

據(jù)統(tǒng)計，2020 年北京有20 個礦區(qū)土地復墾在置換驗收中基本不合格，正在完善相關(guān)標準。各地土地復墾改良的置換缺乏驗收評價標準。我國現(xiàn)行的有關(guān)綠色礦區(qū)構(gòu)建的法律條例和規(guī)范，也缺少針對礦區(qū)開采全過程動態(tài)的生態(tài)環(huán)境保護內(nèi)容。目前我國土地復墾技術(shù)標準建設相對落后，且國家技術(shù)標準存在共通性、整體控制的特點，缺乏因地制宜的、詳盡具體的規(guī)范性標準。因此，我國需要加強礦區(qū)復墾地土壤改良相關(guān)法律和標準的研究制定。

6.1.4 缺乏礦區(qū)土地復墾監(jiān)管體系

礦區(qū)土地復墾監(jiān)管是一個包括礦區(qū)開采、土地復墾與生態(tài)環(huán)境恢復全過程的監(jiān)測和管理活動。近年來，我國礦區(qū)土地復墾監(jiān)管體系已初步建成，但仍存在很多問題，如監(jiān)管體系較為單一、監(jiān)管機構(gòu)不明確、缺乏具體有效的監(jiān)管部門、監(jiān)管手段落后等。因此，我國需要加強監(jiān)管體系建設，盡快建立完備、可操作的監(jiān)管機制。

6.2 我國礦區(qū)復墾地土壤改良的發(fā)展方向

礦區(qū)開采伴隨的環(huán)境問題是土壤改良研究的難題，也是制約社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的障礙。在當今越來越重視環(huán)境保護的大環(huán)境下，我國礦區(qū)復墾地土壤改良研究已取得了一些成效，但與礦業(yè)發(fā)達國家相比，仍有很多不足之處。因此，我國應抓住當前科技快速發(fā)展的機遇，加大對礦區(qū)修復的支持和研究，做到技術(shù)創(chuàng)新，開創(chuàng)一條礦區(qū)開采與環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展的文明道路。

6.2.1 加強礦區(qū)復墾地土壤改良原理研究

今后，我國應針對不同礦區(qū)復墾地選用不同改良材料，分析其結(jié)構(gòu)組分和理化特性，結(jié)合礦區(qū)復墾地改良前后土壤的理化和生物特性變化以及植物的生長和品質(zhì)變化，揭示改良材料對礦區(qū)復墾地土壤的改良原理，在此基礎(chǔ)上研發(fā)針對不同類型礦區(qū)復墾地的環(huán)保低價的新型土壤改良材料。

6.2.2 加強礦區(qū)復墾地土壤改良技術(shù)研究和集成

在當今“碳達峰、碳中和”的戰(zhàn)略目標下，礦區(qū)復墾地土壤改良工作要做到減排增匯：以礦區(qū)固體廢棄物（粉煤灰、煤矸石等）為原料，因地制宜、就地取材地配制新型表土回填材料，還可以利用生產(chǎn)和生活廢物研究固體廢物充填技術(shù)，達到“廢物減排、以廢治退”的目標；盡量減少大型機械的使用，綠色施工，減輕土壤壓實，以減少碳排放；增施有機肥，增加土壤有機碳，提高植被覆蓋面積，以增加碳匯；優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，對積水坑進行濕地改造，建設郊野公園等。礦區(qū)復墾可發(fā)揮“3S”技術(shù)集成優(yōu)勢，即采用遙感技術(shù)（RS）獲取礦區(qū)復墾地影像，確定土壤改良范圍、面積和類型；采用全球定位系統(tǒng)（GPS）對礦區(qū)復墾地定位、測繪；采用地理信息系統(tǒng)（GIS）對礦區(qū)復墾地進行適宜性評價。復墾實踐中，應圍繞三大核心技術(shù)——地貌重塑、土壤重構(gòu)和植被恢復，恢復礦區(qū)復墾地生態(tài)功能，實現(xiàn)碳源向碳匯的轉(zhuǎn)變。此外，礦區(qū)復墾地土壤改良還可以采用截排水、邊坡穩(wěn)定、農(nóng)業(yè)調(diào)控等輔助措施，更好地實現(xiàn)礦區(qū)的土壤改良。

6.2.3 加強礦區(qū)復墾地土壤改良相關(guān)法律和標準的研究制定

礦區(qū)開采與修復是一項長期持久的工程，因此，為了降低礦區(qū)開采后修復的難度和對周邊環(huán)境造成的污染和損毀程度，要制定邊開采邊復墾的采礦計劃，并對周邊造成損毀的地區(qū)進行保護，同時堅持“開采與保護并舉、損毀與復墾并重”的采礦原則；應進一步修改完善相關(guān)法律體系，構(gòu)建以生態(tài)環(huán)境保護可持續(xù)發(fā)展礦業(yè)為核心的標準規(guī)范，包括礦區(qū)開采、土地復墾與環(huán)境保護、閉礦驗收等動態(tài)全過程；針對地區(qū)特點、礦區(qū)企業(yè)差異，因地制宜地制定符合自身區(qū)域特點、企業(yè)特點的土壤改良法律體系和標準規(guī)范；構(gòu)建以礦區(qū)環(huán)境保護、土壤改良和生態(tài)恢復為核心的礦區(qū)土壤改良標準體系。

6.2.4 加強礦區(qū)復墾地的土壤質(zhì)量管理和評價

礦山開采會產(chǎn)生大范圍的土地擾動和生態(tài)環(huán)境破壞，所以應在開采前先進行環(huán)境影響評價，依法編制土地開采、復墾與環(huán)境保護規(guī)劃，在開采、復墾過程中實時跟蹤監(jiān)測生態(tài)環(huán)境指標。礦區(qū)環(huán)境與社會利益密切相關(guān)，可建立公眾參與機制，鼓勵社會公眾和土地權(quán)益人積極參與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護工作，共同監(jiān)督、共同受益；加強礦區(qū)恢復目標的管理，建立“3S+N”生態(tài)目標評價和監(jiān)管機制，即努力構(gòu)建安全、穩(wěn)定、無污染、可持續(xù)的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境指標體系；建立一套管理法律政策完備、管理層級分明、部門職責清晰、管理方式多樣、管理指標健全的綜合管理體系；提出具有地區(qū)針對性的、過程控制的土地復墾質(zhì)量控制標準與管理要求，并根據(jù)礦區(qū)恢復過程中的實際情況，建立全面、科學、合理、實用、有效的礦區(qū)生態(tài)恢復質(zhì)量評價體系。