王世東，郝成元，郭增長，劉昌華，樊良新

(河南理工大學(xué)測繪與國土信息工程學(xué)院，河南焦作454000)

潞安礦區(qū)位于山西省沁水煤田東部邊緣的中段，是我國重要的煤炭工業(yè)生產(chǎn)基地。多年來，隨著煤炭被大量開采，在采空區(qū)上方形成了大面積塌陷地，地表塌陷坑周邊出現(xiàn)明顯或較大的裂縫，破壞了地形地貌、地面景觀和地表植被;煤矸石、粉煤灰壓占土地、污染環(huán)境，造成水土流失;礦區(qū)廢水排放污染地表水和采煤致使地下水的疏干，從而導(dǎo)致礦區(qū)出現(xiàn)一系列的生態(tài)環(huán)境問題，包括生態(tài)結(jié)構(gòu)退化和功能退化、生態(tài)系統(tǒng)碎裂化、礦區(qū)和周邊地區(qū)環(huán)境嚴(yán)重污染、礦區(qū)污染源擴散、礦區(qū)和周邊地區(qū)水過程和生物棲息生境的破壞以及各種自然地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)等[1]。對于煤炭生產(chǎn)中出現(xiàn)的環(huán)境問題，潞安集團一直比較重視，但其重點主要放在礦區(qū)破壞和污染防治上，而對礦區(qū)原來已經(jīng)出現(xiàn)的生態(tài)環(huán)境問題，沒有引起足夠重視，使原先已經(jīng)很脆弱的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境進一步惡化。所以急需采取有效措施和建立適合潞安礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)模式來改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，促進礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

本研究以自然、社會、經(jīng)濟復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，結(jié)合潞安礦區(qū)煤炭資源開發(fā)與利用現(xiàn)狀，深刻辨識所面臨的生態(tài)問題及其產(chǎn)生機制，探討了礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)演變規(guī)律及其發(fā)展變化趨勢，本著“整體、協(xié)同、循環(huán)、再生”的生態(tài)學(xué)基本原則，集成國內(nèi)外礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)技術(shù)與經(jīng)驗，提出了適合潞安礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)模式。該研究將為潞安礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工作的開展提供科學(xué)依據(jù)，并為全國其它礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工作提供借鑒。

1 生態(tài)恢復(fù)模式研究的理論基礎(chǔ)

要全面、科學(xué)、系統(tǒng)地分析和研究礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式，就需在恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論的基礎(chǔ)上，深入了解礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的破壞機理、演替規(guī)律和各種生態(tài)恢復(fù)模式的特點?；謴?fù)生態(tài)學(xué)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的現(xiàn)代生態(tài)科學(xué)的分支，最早出現(xiàn)在麥迪遜植物園(1984)學(xué)術(shù)會議的論文集中。

20世紀(jì)80年代，隨著各類生態(tài)系統(tǒng)的退化及相繼引發(fā)的環(huán)境問題加劇，國外開始注重對不同退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建研究。在廢礦地恢復(fù)方面，澳大利亞對采礦地的生態(tài)恢復(fù)的研究較深入。1996年在美國召開了國際恢復(fù)生態(tài)學(xué)會議，專門探討了礦山廢棄地的生態(tài)恢復(fù)問題;在草地恢復(fù)方面，北美在20世紀(jì)30年代開始，同期歐洲開始研究非洲干旱引起的草原退化問題。目前國外在恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論和實踐研究方面走在前列的是歐洲、澳洲和北美。歐洲側(cè)重于礦山恢復(fù)，北美側(cè)重于水體和林地恢復(fù)，澳洲側(cè)重于草原管理與恢復(fù)。

我國的恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究，前期主要以土地退化，尤其是土壤退化為主。主要針對水土流失、草場退化及鹽漬化、土地污染及肥力貧瘠化、森林生態(tài)系統(tǒng)退化與恢復(fù)、草地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)改良、濕地恢復(fù)重建等。20世紀(jì)90年代以來，對礦山廢棄地復(fù)墾和植被對于重金屬污染的修復(fù)研究也開始增多。其生態(tài)恢復(fù)途徑是改換土壤、進行物理和化學(xué)改良、去除有害物質(zhì)、種植先鋒物種等。

礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)往往是對原有農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)進行一定程度破壞之后建立起來的，在礦區(qū)生產(chǎn)和建設(shè)過程中由于農(nóng)林植被絕大部分被破壞，導(dǎo)致生態(tài)平衡失調(diào)，人類生存環(huán)境惡化。本研究針對采礦活動造成區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化問題，對礦區(qū)自然經(jīng)濟條件、環(huán)境破壞程度和土地利用現(xiàn)狀進行調(diào)查與分析，以恢復(fù)改善生態(tài)環(huán)境為目標(biāo)，對礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式進行研究。

2 研究區(qū)概況

潞安礦區(qū)位于山西省東南部，太行山中段西側(cè)、長治盆地西部，地理坐標(biāo)為東經(jīng) 112°3′53″—113°16＇35"，北緯 35°50′9″—36°33′49″，總面積約 4 015 km2，屬于我國13個大型煤炭基地之一——晉東煤炭基地的范圍內(nèi)。礦區(qū)地勢呈北高南低，西高東低之勢，整體上為向東南傾斜的低山丘陵—河谷平原，海拔在900～1 100 m之間;潞安礦區(qū)屬溫暖帶大陸性氣候，年平均降雨量為 583.9mm，年平均蒸發(fā)量為1 731.84 mm。礦區(qū)地表多為第四系黃土和沖積層覆蓋，在北部和東部邊緣有零星巖層出露;礦區(qū)土壤主要有黃土、棕壤、褐土、草甸土和水稻土5個種類，其中，褐土是礦區(qū)主要的地帶性土壤，分布較廣;礦區(qū)植被屬華北暖溫帶落葉闊葉林地帶的一部分，森林覆蓋率較低，僅為8%。潞安礦區(qū)現(xiàn)有國有重點生產(chǎn)礦井6對，在建礦井 5對，地方煤礦及鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦147處。此外，礦區(qū)現(xiàn)有6座礦井型選煤廠，5座在建選煤廠，4座地方煤礦選煤廠，2座資源綜合利用電廠，2座在建資源綜合利用電廠以及一系列的礦區(qū)輔助、附屬企業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施等。這些礦山企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了一系列的生態(tài)環(huán)境問題。

3 潞安礦區(qū)主要生態(tài)環(huán)境問題分析

雖然潞安礦區(qū)生產(chǎn)礦井及附屬的主要企業(yè)對生產(chǎn)過程中所造成的生態(tài)環(huán)境破壞也采取了積極的治理措施，如煤矸石、粉煤灰填溝、矸石山綠化、采后土地復(fù)墾等，取得了一定的效果。但是由于長期的煤炭開采以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對整個礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生了較大影響。

潞安礦區(qū)隨著開采規(guī)模的擴大，空氣污染情況有加重的趨勢，突出問題之一就是礦區(qū)燃煤、采煤、運煤等過程所造成的 TSP普遍超標(biāo)。根據(jù)近年監(jiān)測數(shù)據(jù)，潞安礦區(qū)空氣中污染物主要為二氧化硫、煙塵和粉塵。

煤炭資源的開采會對礦區(qū)地表水和地下水造成一定的影響，對水環(huán)境造成污染的因素主要有礦區(qū)井下排水、選煤廠煤泥水、工業(yè)場地生產(chǎn)生活污廢水，以及附近電廠排放的廢水。潞安礦區(qū)內(nèi)30多個地下水水質(zhì)監(jiān)測點數(shù)據(jù)表明，整個礦區(qū)有65%左右的監(jiān)測井中有超標(biāo)現(xiàn)象。這些礦區(qū)廢水的排放，對礦區(qū)水體、土壤和植被產(chǎn)生了較大影響。

在煤炭資源開采過程中會產(chǎn)生大量煤矸石，潞安礦區(qū)煤矸石壓占土地面積已達(dá)54.33 hm2。矸石在露天堆放時，易于風(fēng)化成較細(xì)顆粒，易于被帶到周圍空氣中，使空氣質(zhì)量下降。而且，日積月累，矸石山內(nèi)部的殘煤會自燃，放出大量 CO，CO2，SO2，H2S和NOx等有害氣體。另外，矸石堆積還造成地面景觀破壞。而且，矸石山露天堆放，經(jīng)受風(fēng)吹、日曬和雨淋等風(fēng)化剝蝕作用，矸石中的有毒元素可能通過雨水淋溶進入水域和滲入土壤，從而影響土壤環(huán)境和水環(huán)境。

潞安礦區(qū)另一個主要環(huán)境問題是采煤所造成的土地塌陷。目前潞安礦區(qū)塌陷地面積已達(dá)4 047 hm2，塌陷地中95%屬于耕地。地表塌陷形成下沉盆地，造成土地季節(jié)性積水或永久性積水;同時，地表變形不均衡，使耕地變得起伏不平，造成水、土、肥流失，土壤肥力下降，致使農(nóng)作物大幅減產(chǎn);塌陷造成土層松動，使低山丘陵區(qū)的土地產(chǎn)生不同程度的滑坡和水土流失。地表裂隙對水渠、公路等基礎(chǔ)設(shè)施造成不同程度的破壞。開采塌陷會疏干含水層，改變礦區(qū)水文地質(zhì)條件，進而也影響到礦區(qū)的地表水體，使地表水資源減少。采煤塌陷會導(dǎo)致動物棲息地的破壞與生境惡化，使種類和數(shù)量減少，加速動物多樣性喪失速率。

4 潞安礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式研究

4.1 穩(wěn)定塌陷區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式

4.1.1 矸石充填和灌、林、草覆蓋模式 該模式主要是在塌陷地充填煤矸石，并在此基礎(chǔ)上覆土造田，既減少矸石對環(huán)境影響，又可使塌陷區(qū)得以治理?？稍谥卫硗恋厣戏N植農(nóng)作物，也可營造用材林、經(jīng)濟林，還可在煤矸石回填塌陷區(qū)的基礎(chǔ)上，進一步采用灌漿覆土的辦法，種植牧草發(fā)展畜牧業(yè)[2]。

4.1.2 粉煤灰充填生態(tài)恢復(fù)模式 該模式主要是利用礦區(qū)電廠排放的粉煤灰充填塌陷地覆土造地，科學(xué)規(guī)劃設(shè)計可形成采煤—發(fā)電—充填復(fù)墾塌陷地的良性系統(tǒng)，具有保護環(huán)境和復(fù)墾土地的雙重效益。采取有效的管理措施，充填覆土后的塌陷地可以恢復(fù)成原來的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)田。

4.1.3 集約化農(nóng)業(yè)生態(tài)恢復(fù)模式 該模式主要適用于土地破壞程度較輕的區(qū)域，土層深厚、土壤肥沃、土壤養(yǎng)分狀況變化不大，地下水資源豐富，只要采取工程措施修復(fù)整平并改進水利條件即可恢復(fù)土地原有的使用價值[9]。治理后的土地主要執(zhí)行種植業(yè)生產(chǎn)功能，以高產(chǎn)、高質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)發(fā)展為目標(biāo)，建成以當(dāng)?shù)貎?yōu)勢農(nóng)作物為主，兼顧土特產(chǎn)種植和加工一體化的商品糧生產(chǎn)基地。

4.1.4 水土保持型生態(tài)恢復(fù)模式 對于潞安礦區(qū)周邊丘陵和山區(qū)地帶，塌陷地坡度較大，不適宜進行農(nóng)業(yè)復(fù)墾。可在坡度較大地區(qū)栽種適宜樹種，增加林木覆蓋率。對不適宜種樹的地段，可種植當(dāng)?shù)剡m宜牧草。對于山洪、泥石流自然災(zāi)害威脅的地段，應(yīng)修建相應(yīng)的防護工程，并在工程內(nèi)側(cè)營造防風(fēng)林帶。

4.1.5 農(nóng)林魚禽生態(tài)利用模式 該模式是充分利用塌陷形成積水的優(yōu)勢，根據(jù)魚類等各種水生生物的生活規(guī)律和食性以及它們所處的生態(tài)位，按照生態(tài)學(xué)的食物鏈原理，實現(xiàn)農(nóng)—漁—禽—畜綜合經(jīng)營的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。生物之間以營養(yǎng)為紐帶的物質(zhì)循環(huán)和能量流動，構(gòu)成了生產(chǎn)者、消費者和還原者為中心的3大功能群類，并在此過程中形成物質(zhì)的多級循環(huán)利用[3]。

4.1.6 設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)模式 設(shè)施農(nóng)業(yè)是利用現(xiàn)代先進科學(xué)技術(shù)，實現(xiàn)高產(chǎn)、高效的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。潞安礦區(qū)所在的長治市設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)較好，市場流通體系比較健全，潞安礦區(qū)有些礦井離市區(qū)較近，存在就近的技術(shù)優(yōu)勢和市場條件，因此設(shè)施農(nóng)業(yè)模式可以作為潞安礦區(qū)塌陷地地治理為農(nóng)地的利用方式之一。

4.1.7 畜牧養(yǎng)殖模式 為了使塌陷區(qū)中的各種廢棄物在生產(chǎn)過程中得到循環(huán)利用，可利用農(nóng)田中的糧食、作物秸桿和廢棄菜葉作為家禽和家畜的飼料，家禽和家畜的糞便作為有機肥施加在農(nóng)田中提高農(nóng)田的肥力。這種模式將種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)緊密聯(lián)系起來，進一步提高了經(jīng)濟效益。

4.1.8 修建人工湖公園生態(tài)恢復(fù)模式 這種模式主要適用于塌陷面積大、塌陷深的區(qū)域，結(jié)合礦區(qū)周圍環(huán)境，利用大面積的塌陷水域修建人工湖公園，一方面為發(fā)展旅游業(yè)奠定基礎(chǔ)，同時給當(dāng)?shù)鼐用駝?chuàng)造怡人的生存環(huán)境，改善礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

4.2 潛在或動態(tài)塌陷區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式

4.2.1 牧草—農(nóng)田生態(tài)復(fù)合模式 煤炭開采過程中，大面積土地處于動態(tài)塌陷之中，對于動態(tài)塌陷耕地，可采取簡單的工程復(fù)墾措施，在受到地下采煤影響時能使破壞的耕地盡量提高生產(chǎn)能力，并在破壞嚴(yán)重區(qū)域和丘陵區(qū)域種植牧草，改善生態(tài)環(huán)境，減少水土流失，也可在牧草地進行畜牧養(yǎng)殖，使牧草—農(nóng)田形成一個復(fù)合的生態(tài)系統(tǒng)。

4.2.2 立體開發(fā)模式 該模式主要適用于積水的動態(tài)塌陷區(qū)，由于塌陷仍在進行，深淺不一，宜采取魚、鴨混養(yǎng)短期粗放式的立體開發(fā)模式。這種模式是指在塌陷區(qū)開挖的魚塘或深積水區(qū)栽培植物和養(yǎng)殖動物，按一定方式配置的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，并且在生物之間形成一種簡單食物鏈的養(yǎng)殖模式。

4.3 煤矸石山環(huán)境治理模式

4.3.1 煤矸石綜合利用模式 煤矸石對生態(tài)環(huán)境造成的破壞作用不容忽視，必須采取切實可行的治理措施，最好能綜合利用煤矸石，最大限度地發(fā)掘出煤矸石的經(jīng)濟價值。煤矸石綜合利用模式主要有:(1)矸石制磚;(2)煤矸石生產(chǎn)輕骨料;(3)煤矸石生產(chǎn)空心砌塊;(4)煤矸石作原燃料;(5)煤矸石作水泥混合材料;(6)煤矸石作筑路材料;(7)煤矸石作鹼摻合料;(8)煤矸石作燃料進行發(fā)電、供熱;(9)從煤矸石中回收部分煤炭;(10)利用煤矸石作充填、灌漿材料[4]。

4.3.2 煤矸石山綜合治理模式 該模式主要針對綜合利用不完的矸石山，為了減少其對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響，對矸石山進行綜合治理。主要包括:(1)矸石山土壤治理;(2)微生物恢復(fù)法;(3)矸石山的人工植被演替;(4)人工植物改良恢復(fù)法。

4.4 廢棄地生態(tài)恢復(fù)模式

4.4.1 礦區(qū)廢棄地林灌草生態(tài)恢復(fù)模式 該模式主要針對礦區(qū)廢棄地和矸石山污染區(qū)。該類型地養(yǎng)分貧乏，植被稀少，水土流失嚴(yán)重，造成礦區(qū)水體、土壤和大氣的嚴(yán)重污染。在該區(qū)域主要利用生物恢復(fù)技術(shù)，以植被恢復(fù)為主，采用林灌草結(jié)合種植的方式改善破壞區(qū)域的植被狀況。

4.4.2 村莊廢棄地“林果—畜禽”復(fù)合生態(tài)模式 受礦區(qū)采煤的影響，有些村莊不得不整體遷移，對于搬遷后的村莊廢棄遺址的生態(tài)恢復(fù)，可采取簡單的充填式或非充填式復(fù)墾技術(shù)和必要的整平措施，將其恢復(fù)為具有可耕種能力的土地。由于該類型區(qū)治理后的土壤肥力較差，土地生產(chǎn)能力較弱，可以選擇栽植對土壤條件要求不高，生命力強的林木，進行林果園區(qū)規(guī)劃，在林地或果園內(nèi)放養(yǎng)各種經(jīng)濟動物，以野生取食為主，輔以必要的人工飼養(yǎng)。

4.5 環(huán)境污染區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式

4.5.1 植物凈化模式 一些植物能凈化污水，它們的根可以吸收、富集和分解污水中的重金屬元素和磷、氮、酚等有害物質(zhì)[5]。礦區(qū)井下排水、選煤廠煤泥水、工業(yè)場地生產(chǎn)生活污廢水，以及附近電廠排放的廢水都可能對礦區(qū)水環(huán)境造成污染。所以，可以在礦區(qū)積水塌陷地和礦區(qū)污水排放區(qū)里種植水生植物，從而起到凈化污水的作用。

一些植物對大氣污染有很強的抵抗能力，在一定限度內(nèi)可以吸收大量的污染物而起到凈化作用。煤礦開采過程中會產(chǎn)生大量粉塵和有害氣體污染環(huán)境。所以，可以在車間及設(shè)備四周種植綠籬、喬、灌木和草坪構(gòu)成的綠帶阻擋氣流，減少粉塵在空氣中的漂浮時間，還可吸收部分飄塵;特別是種植草坪，既可降塵，又可防止地面起塵。

4.5.2 生態(tài)保護模式 為了減少礦區(qū)開采過程中對生態(tài)環(huán)境的影響，應(yīng)該根據(jù)煤炭開采的不同階段和不同礦區(qū)的地表、地質(zhì)和煤炭賦存等狀況采取相應(yīng)的沉陷控制和生態(tài)恢復(fù)工作，并輔助采取生態(tài)監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)理、生態(tài)綠化和生態(tài)影響補償?shù)却胧﹣肀Ｗo礦區(qū)生態(tài)環(huán)境[6，8]。

4.6 家園服務(wù)生態(tài)恢復(fù)模式

4.6.1 旅游景觀重建模式 該模式適用于離居民點較近的大型矸石山，可以通過對矸石山內(nèi)部進行滅火處理，并在外部進行階地化，在坡面修建階地，覆土，栽種樹木進行綠化。在此基礎(chǔ)上建設(shè)集休閑、娛樂為一體的生態(tài)園林區(qū)，形成不同地段，各具特色景觀的旅游景點。

4.6.2 生態(tài)農(nóng)莊建設(shè)模式 該模式是利用礦區(qū)特有的自然優(yōu)勢和當(dāng)?shù)靥厣r(nóng)業(yè)優(yōu)勢，建設(shè)具有生產(chǎn)、觀光、休閑度假、娛樂乃至承辦會議等綜合功能的經(jīng)營性生態(tài)農(nóng)莊，農(nóng)莊可以具備賞花、垂釣、采摘、餐飲、健身、寵物樂園等設(shè)施與活動。

4.6.3 濕地景觀再造與生態(tài)旅游模式 這種模式適于面積較大、水體深、水質(zhì)好的塌陷區(qū)水域，把積水區(qū)開發(fā)為濕地景觀，還可興建游樂設(shè)施，發(fā)展旅游業(yè)。該模式不僅可以改變煤礦區(qū)臟、亂、黑的形象，改善礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，而且可以為職工和當(dāng)?shù)鼐用裉峁┝己玫男蓍e場所。

4.6.4 科普園區(qū)模式 礦山關(guān)閉之后，有許多以前的井架和礦山建筑都頗具歷史價值，可以通過建立礦業(yè)博物館將這些礦山建筑物提供給游人參觀，并在周圍進行綠化，使其與建立的礦業(yè)博物館相融合，建成集教學(xué)、生態(tài)和旅游等多功能的特色旅游區(qū)。

5 潞安礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式空間分布格局

5.1 理論基礎(chǔ)和研究方法

空間分布格局劃分的方法論一般可分為定性和定量兩大類。定性以專家集成為主，包括疊置法、主導(dǎo)因素法、景觀制圖法;定量包括多變量聚類法、多元線性判別法、模糊判別法和數(shù)字成像法。本研究主要是以植被、土壤、降水、地形地貌、生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟等量化數(shù)據(jù)為主、并結(jié)合專家判讀的半定性半定量方法來進行生態(tài)恢復(fù)模式空間分布格局劃分。

首先將潞安礦區(qū)地形圖、SPOT影像、土地利用現(xiàn)狀圖等資料在ArcGIS 9.3平臺下進行矢量化、配準(zhǔn)、糾正以及疊加后建立潞安礦區(qū)空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);然后根據(jù)潞安礦區(qū)實地調(diào)查數(shù)據(jù)、長治市統(tǒng)計年鑒等相關(guān)資料進行分析并錄入數(shù)據(jù)庫;最后基于潞安礦區(qū)空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，結(jié)合礦區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞的特點與潞安礦區(qū)實際，根據(jù)每種生態(tài)恢復(fù)模式的功能特點和生態(tài)效益，在ArcGIS 9.3軟件下進行礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式空間分布格局劃分。

5.2 生態(tài)恢復(fù)模式空間分布格局劃分

根據(jù)潞安礦區(qū)目前存在的主要生態(tài)環(huán)境問題及其空間分布情況，以及每種生態(tài)恢復(fù)模式的特點和所能解決的生態(tài)環(huán)境問題[7]，并結(jié)合潞安礦區(qū)生態(tài)環(huán)境分區(qū)和自然概況，制作了潞安礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式空間格局圖(圖1)。經(jīng)過對潞安礦區(qū)近幾年不同區(qū)域采用的生態(tài)恢復(fù)模式的實際生態(tài)效益調(diào)查，表明生態(tài)恢復(fù)模式系統(tǒng)的建立和空間分布格局是科學(xué)合理的，符合潞安礦區(qū)實際情況，并取得了良好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

圖1 潞安礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式空間格局

6 生態(tài)恢復(fù)模式實施后生態(tài)效益評價

為了評價潞安礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式的選擇和實施給礦區(qū)帶來的生態(tài)效益，分別對潞安礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分:水、大氣、土壤及母質(zhì)、生物群落的變化進行了測定。

近幾年的治理實踐表明，潞安礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工作中的生態(tài)工程攔截泥沙、減少侵蝕、減少地表徑流的作用明顯。如塌陷地在修造梯田后，滯洪、攔沙的作用明顯，通過簡單的徑流和水文觀測可以推算出滯洪、攔沙的總量。通過對潞安礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式實施后數(shù)據(jù)量測，表明生態(tài)恢復(fù)工程對土壤基質(zhì)貢獻較大。另外，利用土壤溫、濕度傳感器對潞安礦區(qū)生態(tài)工程實施后土壤含水量、溫度、容重等指標(biāo)測量，對于土壤肥力，測量其有機質(zhì)含量、氮磷鉀等營養(yǎng)元素的含量變化。這些測量結(jié)果都表明，生態(tài)恢復(fù)工程實施后土壤肥力和土壤各項性能指標(biāo)都大幅提高。

礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式的實施對生物多樣性的變化影響顯著，首先表現(xiàn)在種類多樣性的變化，本研究按照Shannon的方法測算了潞安礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式實施后植物種類多樣性、豐富度和均勻度等指數(shù)，并利用回歸方程對生物量進行了推算[10]。測量結(jié)果表明，礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式實施后潞安礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式實施后，生物多樣性增加，生物量明顯提高。

生態(tài)效益的評價結(jié)果表明，潞安礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式的選擇和實施解決了礦區(qū)土地退化、生態(tài)破壞等一系列生態(tài)環(huán)境問題，給礦區(qū)生態(tài)環(huán)境帶來了良好的生態(tài)效益。

7 結(jié)論

對潞安礦區(qū)自然經(jīng)濟條件、環(huán)境破壞程度和土地利用現(xiàn)狀進行調(diào)查與分析以及在兼顧社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益的基礎(chǔ)上，以盡快恢復(fù)被破壞土地的原有生產(chǎn)能力為出發(fā)點，以恢復(fù)改善生態(tài)環(huán)境為目標(biāo)，對潞安礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式進行研究，提出了穩(wěn)定塌陷區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式、潛在或動態(tài)塌陷區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式、煤矸石山環(huán)境治理模式、廢棄地生態(tài)恢復(fù)模式、環(huán)境污染區(qū)生態(tài)恢復(fù)模式、家園服務(wù)生態(tài)恢復(fù)模式等6類適合潞安礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)模式，每類里面又包含幾種子模式。研究成果不僅可以解決礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展中的重要技術(shù)理論問題，也為礦區(qū)環(huán)境保護指明了方向，為改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境提供了科學(xué)依據(jù)和保障。

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