榮 穎，胡振琪，付艷華，李典謨，萬(wàn)旭生，Anna Waitkus

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)土地復(fù)墾與生態(tài)重建研究所，北京100083；2. 北京市東城區(qū)天恒可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100101；3. Environmental Consulting，Laramie 82070)

中美草原區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾技術(shù)對(duì)比案例研究

榮 穎1，胡振琪1，付艷華1，李典謨2，萬(wàn)旭生2，Anna Waitkus3

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)土地復(fù)墾與生態(tài)重建研究所，北京100083；2. 北京市東城區(qū)天恒可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100101；3. Environmental Consulting，Laramie 82070)

中國(guó)露天煤礦多處于生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，煤炭開采不可避免導(dǎo)致礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步惡化，草原區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾已成為焦點(diǎn)。以美國(guó)的北安特洛浦/羅切爾礦區(qū)和中國(guó)內(nèi)蒙古某露天煤礦為代表，系統(tǒng)對(duì)比兩國(guó)草原區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾在地貌重塑、土壤重構(gòu)、植被重建等過(guò)程中的主要技術(shù)措施。研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)較美國(guó)在露天煤礦土地復(fù)墾技術(shù)上存在一定差異，美國(guó)比較注重近似原始地形的地貌重塑、本土植物的調(diào)查與保護(hù)、土地復(fù)墾后期的監(jiān)測(cè)管護(hù)。研究認(rèn)為，中國(guó)在草原區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾過(guò)程中應(yīng)該注重地貌重塑的區(qū)域協(xié)調(diào)性、提倡本土植物的利用和種植、減少撫育管理工作量、強(qiáng)化土地復(fù)墾后期監(jiān)管，以保障礦區(qū)土地可持續(xù)利用。

美國(guó)；中國(guó)；草原區(qū)；露天煤礦；土地復(fù)墾

煤炭是中國(guó)的最主要的能源，占中國(guó)一次能源消費(fèi)的70%左右。目前中國(guó)露天煤礦產(chǎn)量大約占總產(chǎn)量的15%，露天開采需剝離煤層上方的全部表土和巖層，不僅摧毀了地表土層和原有植被，同時(shí)其排土場(chǎng)壓占了大量的土地，導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降、生態(tài)環(huán)境退化、生物多樣性減少等一系列問(wèn)題[1-4]。中國(guó)的大型露天煤礦大多處于干旱、半干旱的生態(tài)脆弱區(qū)，而這里又是中國(guó)重要的草原區(qū)之一，長(zhǎng)期的資源開發(fā)勢(shì)必會(huì)使已經(jīng)十分脆弱的草地環(huán)境進(jìn)一步惡化，生態(tài)系統(tǒng)和畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性將受到嚴(yán)重威脅，露天煤礦土地復(fù)墾已成為我國(guó)亟待解決的問(wèn)題[5]。中國(guó)礦區(qū)土地復(fù)墾工作起步較晚，且研究和實(shí)踐的重點(diǎn)是井工礦，露天煤礦土地復(fù)墾技術(shù)處于探索階段[6-7]。而美國(guó)露天煤礦土地復(fù)墾起步早，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究與實(shí)踐已形成相對(duì)成熟的法規(guī)和技術(shù)規(guī)范，是世界上土地復(fù)墾工作最為先進(jìn)的國(guó)家之一。本文以美國(guó)的北安特洛浦/羅切爾礦區(qū)和中國(guó)某礦區(qū)為例，從露天煤礦土地復(fù)墾的地貌重塑、土壤重構(gòu)、植被重建等方面開展比較研究，以期為我國(guó)草原區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾提供技術(shù)參考。

1 美國(guó)草原區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾案例簡(jiǎn)介

北安特洛浦/羅切爾露天煤礦(North Antelope Rochelle Mine，簡(jiǎn)稱NARM)是美國(guó)褐煤生產(chǎn)和生態(tài)型土地復(fù)墾的典型代表之一。礦區(qū)位于美國(guó)懷俄明州吉列縣境內(nèi)，屬溫帶半干旱大陸性氣候[8]。區(qū)內(nèi)煤炭資源豐富，煤炭熱值19.9～20.4MJ/kg，含硫量小于0.5%，主采煤層厚度18.3～24.4m，該煤礦自1983年底投產(chǎn)以來(lái)已累計(jì)生產(chǎn)煤炭18億t。目前礦區(qū)開采面積22880hm2，擁有礦工1500人，2015年生產(chǎn)煤炭達(dá)1.11億t，是目前美國(guó)最大和產(chǎn)煤量最高的露天煤礦[9]。NARM礦區(qū)因行內(nèi)領(lǐng)先的最佳復(fù)墾管理實(shí)踐先后被授予了很多獎(jiǎng)項(xiàng)，其中包括2011年懷俄明州環(huán)境質(zhì)量局頒發(fā)的露天采礦卓越獎(jiǎng)和2012年美國(guó)內(nèi)政部頒發(fā)的露天采礦卓越獎(jiǎng)。

1.1 地貌重塑

1977 年美國(guó)《露天開采管理和復(fù)墾法》規(guī)定露天礦采后地形恢復(fù)要近似原始地形(AOC)，即對(duì)土地地表綜合布局，融合和補(bǔ)充完善周圍地形和排水系統(tǒng)，僅在證明適宜的情況下可與原始地形有所差異[10]。采礦前礦業(yè)公司需要詳細(xì)了解和調(diào)查擾動(dòng)區(qū)或周邊的氣候、水文、地質(zhì)、土壤、植物、生物、濕地等基本信息，并且將此部分基本信息作為采后地形設(shè)計(jì)的重要參考。另外，還需要明確開采計(jì)劃、回填材料的數(shù)量和來(lái)源、土方平整量、客土量等信息，同時(shí)充分利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)和相關(guān)軟件(如Vulcan、AutoCAD、Quick Surface等)，來(lái)科學(xué)設(shè)計(jì)有利于生態(tài)恢復(fù)的采后地形，以此達(dá)到“自然平整”。采用吊斗鏟無(wú)運(yùn)輸?shù)苟压に嚰皢味?卡車間斷工藝，地貌重塑主要包括邊坡構(gòu)筑和修建排水系統(tǒng)等工程，復(fù)墾后的土地利用類型主要為耕地、牧場(chǎng)、草地或作為野生動(dòng)物棲息地。

1.1.1 邊坡構(gòu)筑

NARM采用分層剝離與分層壓實(shí)的方式對(duì)邊坡進(jìn)行復(fù)墾。上覆巖層剝離時(shí)應(yīng)進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，選擇適宜的上覆巖層作為充填物，對(duì)局部重金屬等其他污染相對(duì)富集的巖層采取特殊處理。自排土場(chǎng)底部由下至上分層壓實(shí)，邊坡坡長(zhǎng)不超過(guò)150m，臺(tái)階坡面角在20～25°之間，形成邊坡較短、坡度較緩、上凸下凹的邊坡構(gòu)型(圖1)，使坡面長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。邊坡構(gòu)筑完成后對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，統(tǒng)計(jì)分析采前與采后邊坡數(shù)據(jù)，用最小邊坡、最大邊坡、邊坡中值、邊坡比例等4個(gè)指標(biāo)來(lái)表示地形開采前后變化情況，并在地形圖上予以描繪。

圖1 邊坡構(gòu)型

1.1.2 排水系統(tǒng)

需建立與批準(zhǔn)的采后地形匹配的排水系統(tǒng)，即依據(jù)地形設(shè)計(jì)的排水系統(tǒng)應(yīng)接近自然排水系統(tǒng)的幾何形態(tài)。排水渠道多沿坡面等高線開挖，同時(shí)布設(shè)連續(xù)的集水坑，以降低水流過(guò)快沖刷邊坡，防止田間徑流和水土流失。

1.2 土壤重構(gòu)

根據(jù)懷俄州環(huán)境質(zhì)量局土地質(zhì)量處的《煤礦法規(guī)》和其他礦產(chǎn)資源法規(guī)，礦業(yè)公司在進(jìn)行煤炭開采前，必須對(duì)采礦許可范圍內(nèi)所有受干擾區(qū)域的表土進(jìn)行剝離，除非管理者允許的特殊情況。表土剝離作為一項(xiàng)專業(yè)化的活動(dòng)，對(duì)礦區(qū)土地表土剝離過(guò)程嚴(yán)格控制，制定關(guān)于表土剝離的規(guī)劃，且對(duì)表土的界定、表土的剝離技術(shù)、剝離深度、剝離后表土的存儲(chǔ)及表土回填等都有很高的要求[11]。

1.2.1 土壤剝離

表土剝離前技術(shù)人員需要對(duì)土壤的顏色、結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、鹽分含量等進(jìn)行專業(yè)的土壤調(diào)查，以識(shí)別所有適宜剝離的土壤。如果該土壤適宜剝離，還需確定其剝離的深度，用小土堆予以實(shí)地標(biāo)記。通過(guò)保留一定數(shù)量的標(biāo)有剝離土壤厚度的小土堆(一般是每0.8hm2或者是每150m一個(gè))，以方便機(jī)械設(shè)備操作人員進(jìn)行施工與監(jiān)管人員核查剝離土壤的厚度。一般采用裝載機(jī)+卡車+推土機(jī)；反鏟挖掘機(jī)+卡車+鏟運(yùn)機(jī)；鏟運(yùn)機(jī)等方法剝離表土。為避免剝離過(guò)程中上下土層混合，應(yīng)選擇白天進(jìn)行施工。

1.2.2 土壤存儲(chǔ)

當(dāng)剝離出的土壤層不立即使用時(shí)，則必須在規(guī)定的地點(diǎn)堆存，并與其他挖掘出來(lái)的上覆巖層加以隔離，以保證不會(huì)被破壞或侵蝕。通過(guò)種植臨時(shí)植被或其他技術(shù)，使堆存的土壤快速覆蓋植被。為盡量減少水土流失和土壤壓實(shí)度，剝離土壤以緩坡的形式進(jìn)行堆存，并在土堆四周修建截水溝。除此之外，需要在土壤堆存處設(shè)立木樁標(biāo)記。

1.2.3 土壤回填

在剝離土壤回填之前對(duì)地基進(jìn)行處理，以防止發(fā)生滑坡及促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)。沿等高線方向進(jìn)行1.8～2.4m深的翻松和0.6～0.9m深的耙地，或采取其他措施有效地抑制風(fēng)力和水流對(duì)土壤的侵蝕。最小覆土厚度沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)擾動(dòng)區(qū)域地形設(shè)計(jì)不同的厚度，實(shí)際厚度不超過(guò)開采許可證中的±25%。為緩解覆土過(guò)程中機(jī)械碾壓帶來(lái)的土壤壓實(shí)，最大限度地縮短機(jī)械設(shè)備的工作半徑，并選擇土壤較干燥時(shí)進(jìn)行施工。另外，剝離土壤數(shù)量不足時(shí)，需要從煤層上覆巖土層中尋找與篩選適宜的土壤替代材料。土壤替代材料的篩選從上覆巖土層基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)、勘探期間的歷史采樣及操作人員的經(jīng)驗(yàn)等方面進(jìn)行，尤其注意這些巖土層的污染、水土流失、泥沙能否得到正確處理。

1.3 植被重建

植被重建的目標(biāo)是開采后植被覆蓋率和生物量達(dá)到或高于開采前水平，植被群落組成和物種多樣性能夠滿足采后土地利用的需要。美國(guó)的植被重建工作通常有礦業(yè)公司的復(fù)墾部門或者由礦業(yè)公司委托給植被恢復(fù)與管理公司完成。礦區(qū)植被重建一般考慮以下幾點(diǎn)：苗床的準(zhǔn)備；品種的選擇；種植技術(shù)。

1.3.1 苗床

在干旱環(huán)境下，苗床對(duì)植物出苗、生長(zhǎng)和水分利用率具有重要影響。苗床準(zhǔn)備的常用方法有耕作、覆蓋作物、地表覆蓋、添加土壤改良劑、放牧等。

按照耕作作業(yè)次序，礦區(qū)擾動(dòng)土地的耕作可分為最初耕作、二次耕作、末次耕作三個(gè)基本作業(yè)環(huán)節(jié)，因其作業(yè)對(duì)象、目的與內(nèi)容不同而對(duì)耕作機(jī)具與耕作深度有不同的要求?；疽鬄槿娓?、清除草根石塊、平整土地、土壤細(xì)碎，并達(dá)到一定深度，從而打破犁底層、疏松土壤、增加水分入滲與蓄積，防止土壤壓實(shí)與板結(jié)。

通過(guò)目標(biāo)植物以外的、人為種植的牧草或其它植物，用以控制雜草或覆蓋裸露地面，在正常植物沒能形成覆蓋層時(shí)，保護(hù)土壤免受風(fēng)蝕與水蝕。覆蓋作物可以是一年生的草本植物，也可以是不育的燕麥或者谷物。

通常選用秸稈、干草、木屑等各種有機(jī)生物體材料，通過(guò)粉碎、加工處理后進(jìn)行地表覆蓋，或者利用不同粒徑的沙石進(jìn)行鋪設(shè)，以達(dá)到防止徑流和土壤侵蝕、增加水分入滲、減少蒸發(fā)、抑制雜草等作用。掌握適當(dāng)?shù)母采w厚度是地表覆蓋中的重要環(huán)節(jié)，覆蓋物厚度不應(yīng)超于0.05m。

氮是美國(guó)北部草原土壤中普遍不足的元素。旱地環(huán)境下施氮的主要目的是提高一年生牧草和雜草的產(chǎn)量，減少植物的多樣性。一般情況下，播種本地草種時(shí)不需要補(bǔ)充氮肥，如果需要，在播前或播種中，可以施加相應(yīng)的肥料。

放牧是草地利用的主要方式之一，通過(guò)牲畜的踐踏，采食以及排泄物影響土壤結(jié)構(gòu)和植被特性。為避免過(guò)度放牧引起的草地生態(tài)系統(tǒng)受損問(wèn)題，必須規(guī)定適當(dāng)?shù)姆拍翉?qiáng)度。

1.3.2 植物篩選

植物品種選擇以本地物種為主，礦業(yè)公司提前規(guī)劃好植被類型和種植位置，并在地圖上予以標(biāo)記。植被類型和種植位置由采前植被群落類型和采后地形決定。NARM礦區(qū)的本地植物主要有紫花苜蓿、格蘭馬草、野牛草、鼠尾草、紫云英、雀麥草、草木樨、紅豆草等草本；山艾、鹽灌、金花矮灌木等灌木；燕麥、黑麥、小麥等農(nóng)作物?；觳シN植時(shí)綜合考慮播種方法、播種位置、種子及幼苗的特點(diǎn)、預(yù)期的植株密度及混播結(jié)構(gòu)等因素，確定合理的種子混播配比方案。不同配比的植物品種可直接向種子公司購(gòu)買。同時(shí)盡量避免將本地品種與引進(jìn)品種混合。

1.3.3 種植技術(shù)

采用撒播和噴播的方法進(jìn)行植被種植，按照“耙地-鎮(zhèn)壓-液壓噴播-滾壓-機(jī)械撒播-滾壓-覆蓋地表”等程序進(jìn)行操作。對(duì)于平臺(tái)或坡度較緩的邊坡草木種植，較多采用機(jī)械撒播、人工撒播等種植方式，人工撒播多適用于特定植物的小區(qū)域種植；對(duì)于灌木種植、坡度較陡或者鋪設(shè)有覆蓋物的邊坡，通常采用液壓噴播種植方式。

礦區(qū)新建植被區(qū)，必須進(jìn)行嚴(yán)格的管護(hù)，對(duì)采前、中、后礦區(qū)植被群落的生產(chǎn)力、變化周期及其穩(wěn)定性應(yīng)進(jìn)行調(diào)查、監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。燃燒、刈割、放牧和有選擇地施加肥料等管理措施，可以有效控制雜草的生長(zhǎng)，以防止它們對(duì)群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

2 中國(guó)草原區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾案例簡(jiǎn)介

以位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾大草原腹地的某露天礦為代表。該礦屬溫帶大陸性氣候，氣溫年、日較差大，年平均氣溫-1.9℃，年平均降雨量301.98～388.13mm，降水主要集中在6～8月。該礦采區(qū)面積已達(dá)4235hm2，年生產(chǎn)能力2000萬(wàn)t，生產(chǎn)中低灰、特低硫、特低磷、發(fā)熱量在12～13MJ/kg的優(yōu)質(zhì)褐煤。截至2015年，礦區(qū)土地復(fù)墾率達(dá)98.55%，綠化率為98.38%。

2.1 地貌重塑

該露天礦采用“單斗-卡車” 剝離工藝；采煤以“單斗-自移式破碎機(jī)-帶式輸送機(jī)”半連續(xù)工藝為主，以“單斗-卡車-半固定式破碎站-帶式輸送機(jī)”半連續(xù)工藝為輔。排土場(chǎng)地貌重塑是土地復(fù)墾工程的重點(diǎn)，排土場(chǎng)主要由開挖出的少量土壤、泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖等構(gòu)成，復(fù)墾后的排土場(chǎng)多用于草地、林地。平臺(tái)、邊坡的穩(wěn)定處理和排水設(shè)施的建立是復(fù)墾過(guò)程中必須注意的。

2.1.1 平臺(tái)與邊坡

該露天礦采用分層壓實(shí)方式進(jìn)行復(fù)墾，一般將開挖出來(lái)的土石混合物作為充填物放在底層，土石混合物上面覆蓋0.5～1.0m的沙子后上覆0.3m的腐殖土。排土場(chǎng)平盤頂部、坡面達(dá)到設(shè)計(jì)排土要求后進(jìn)行推進(jìn)和平整，在排土場(chǎng)到達(dá)排土界限時(shí)一般要加固邊坡，形成的臺(tái)階坡面高度約15～20m，臺(tái)階坡面角不超過(guò)35°。為防止大氣降水時(shí)排土場(chǎng)頂部匯水直接流向邊坡對(duì)邊坡造成破壞，一般通過(guò)修建網(wǎng)格、植生袋法等工程技術(shù)達(dá)到穩(wěn)定邊坡、保存土壤水肥、截留種子等效果。

2.1.2 排水工程

對(duì)于影響礦山地質(zhì)安全的坡面，要布置排水溝、擋水圍埂、截流溝等水利工程，使地表徑流不能直接沖毀坡面，防止坡面被破壞形成大的沖擊溝。在排土場(chǎng)低洼處布置砌石排水溝，將排土場(chǎng)匯水引排至排土場(chǎng)底部。在排土場(chǎng)邊坡頂部設(shè)置底寬3 m、高度 1m、頂寬 1 m的梯形擋水圍埂。

2.2 土壤重構(gòu)

該露天礦土壤重構(gòu)的重點(diǎn)是對(duì)復(fù)墾土壤的母質(zhì)類型、剖面構(gòu)型等進(jìn)行重構(gòu)改良，主要包括土壤剝離與覆蓋和土壤改良等兩個(gè)方面。

2.2.1 土壤剝離與覆蓋

為了實(shí)現(xiàn)排土場(chǎng)復(fù)墾利用，用推土機(jī)或反鏟將地表0.1～0.3m的腐殖土進(jìn)行收集，用卡車運(yùn)輸至固定場(chǎng)地單獨(dú)存放，在堆放期間做好保護(hù)，防止水土流失和砂土混入。在生產(chǎn)過(guò)程中隨時(shí)掌握采掘進(jìn)度，及時(shí)把剝離的表土利用推土機(jī)和平路機(jī)均勻鋪覆到已達(dá)到平整和壓實(shí)要求的平盤頂部和坡面上，減少倒土覆土工序，覆土厚度一般為0～0.3m。另外，在排土場(chǎng)表面排棄泥巖位置覆蓋0.5～1.0m的沙子后再覆蓋0.3m的腐殖土，可以有效改善植被根系生長(zhǎng)環(huán)境。

2.2.2 表土改良

該露天礦在土壤改良方面從土層、土質(zhì)、土壤孔隙等多層次考慮，力求解決腐殖土數(shù)量短缺與腐殖土質(zhì)量下降問(wèn)題，使植被生長(zhǎng)所需的水、肥、氣三大條件得到滿足，提高植被成活率及生長(zhǎng)效果。一般通過(guò)施用農(nóng)家肥、菌根等改良土壤，制定適宜不同植被的土壤改良配方。

2.3 植被重建

2.3.1 植物篩選

利用合適的植物進(jìn)行植被恢復(fù)是重建穩(wěn)定生物系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，復(fù)墾植物的選擇是否合理，需要綜合考慮植被生長(zhǎng)特性、植物的抗逆特性及植物對(duì)土壤的改良能力。根據(jù)該露天礦連續(xù)30多年的復(fù)墾綠化實(shí)踐，礦區(qū)適宜的植物類型主要有沙棘、披堿草、羊草等。

2.3.2 種植技術(shù)

一般采用條播和移栽技術(shù)。沙棘采用移栽技術(shù)，披堿草和羊草均采用條播繁殖。在排土場(chǎng)頂部采用披堿草、羊草等進(jìn)行混播，在排土場(chǎng)邊坡采用沙棘(株行距3m×5m)與本地披堿草混交栽植。通常先在覆土后的邊坡種植披堿草，一年后在披堿草地再栽植沙棘，披堿草在沙棘栽植前和栽植初期固持土壤，防治水土流失，沙棘具有固氮效果且能提升土壤肥力，二者共同形成綠化景觀。

3 中美草原區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾技術(shù)對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)比中美兩國(guó)在草原區(qū)露天煤礦地貌重塑、土壤重構(gòu)和植被重建等土地復(fù)墾過(guò)程中的主要技術(shù)措施，可以發(fā)現(xiàn)中美兩國(guó)草原區(qū)露天礦土地復(fù)墾技術(shù)存在一定的差異，除了在土壤重構(gòu)技術(shù)方面中美兩國(guó)都比較重視表土資源的剝離與管護(hù)外，其他方面的技術(shù)并不相同。

3.1 地貌重塑

目前，我國(guó)礦山企業(yè)多通過(guò)征收方式取得礦業(yè)用地使用權(quán)，為減少排土場(chǎng)額外占地費(fèi)用，在地貌重塑時(shí)一般采用“水平梯形坡面，直渠排水”的地形設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)復(fù)墾為可利用狀態(tài)及復(fù)墾的土地利用類型，礦區(qū)原有地形基礎(chǔ)條件的恢復(fù)在復(fù)墾實(shí)踐中卻得不到應(yīng)有重視，區(qū)域系統(tǒng)性與協(xié)調(diào)性不足。美國(guó)露天礦采后地形恢復(fù)尤其強(qiáng)調(diào)要近似原始地形，使景觀地形各個(gè)構(gòu)成要素間相互協(xié)調(diào)，并與周邊景觀相融合。礦業(yè)公司在開礦之前必須做好有關(guān)土地復(fù)墾工作的調(diào)查和勘測(cè)工作，將搜集和監(jiān)測(cè)的地面、地下水、水生物、野生動(dòng)物和植物等礦山環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為采后地形設(shè)計(jì)的重要參考和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 植被重建

目前，我國(guó)可選擇的復(fù)墾適生苗木種類單一，在表土不足的情況下，植被種子庫(kù)保存較少，本土植物入侵較慢。另外，我國(guó)在植被重建過(guò)程中多選用外來(lái)的牧草，植被品種單一、組合簡(jiǎn)單，且多追求景觀效果，從而導(dǎo)致人工植被生態(tài)群落系統(tǒng)穩(wěn)定性差。美國(guó)的植被類型須與采前植被類型保持一致，且植物品種選擇以本土植物為主。礦業(yè)公司通常設(shè)有專門的植被重建部門，或者委托給植被恢復(fù)與管理公司完成植被重建。同時(shí)，本地草種的種類和混播配比都有成熟的固定的搭配供其選擇，不同配比的植物品種可直接向種子公司購(gòu)買。

3.3 后期撫育管理和監(jiān)測(cè)管護(hù)

目前，為了保護(hù)植物綠化成果，我國(guó)主要是通過(guò)簽訂綠化養(yǎng)護(hù)責(zé)任人的辦法，定期進(jìn)行補(bǔ)植、噴灌、剪枝、施肥、除草等工作，其中人工澆水是最主要的撫育管理措施。美國(guó)對(duì)于礦區(qū)新建植被區(qū)必須進(jìn)行嚴(yán)格的管護(hù)，通過(guò)燃燒、刈割、放牧和有選擇地施加肥料等管理措施，以達(dá)到有效控制雜草生長(zhǎng)的目的，而不需要人工澆水。另外，美國(guó)設(shè)有礦山土地復(fù)墾監(jiān)管部門，專門負(fù)責(zé)監(jiān)督檢查土地復(fù)墾計(jì)劃執(zhí)行和落實(shí)情況，監(jiān)管人員主要通過(guò)礦山企業(yè)的年度自檢報(bào)告資料審核，同時(shí)結(jié)合實(shí)地踏勘與調(diào)查的手段執(zhí)行監(jiān)管，部分地區(qū)已采用GIS系統(tǒng)來(lái)管理開采和復(fù)墾以及相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論與展望

美國(guó)露天礦土地復(fù)墾歷史悠久(20世紀(jì)初)，我國(guó)的土地復(fù)墾則開始于20世紀(jì)80年代，且主要是井工礦山、露天礦很少。美國(guó)露天礦土地復(fù)墾注重地貌重塑的區(qū)域協(xié)調(diào)性、倡導(dǎo)復(fù)墾中采用本土植物、減少撫育管理工作量、強(qiáng)化土地復(fù)墾后期監(jiān)管等，以保障礦區(qū)土地可持續(xù)發(fā)展。借鑒美國(guó)土地復(fù)墾實(shí)踐，我國(guó)在草原區(qū)露天礦土地復(fù)墾過(guò)程中應(yīng)注意以下問(wèn)題。

4.1 注重地貌重塑的區(qū)域協(xié)調(diào)性

地形穩(wěn)定是礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)重建的首要條件，因此應(yīng)改革礦區(qū)用地制度，注重地貌重塑的區(qū)域協(xié)調(diào)性。在礦區(qū)原有地形地貌、水文地質(zhì)及徑流情況等基礎(chǔ)信息調(diào)查和勘測(cè)的基礎(chǔ)上，制定地貌重塑的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，使景觀地形各個(gè)構(gòu)成要素間相互協(xié)調(diào)并與周邊景觀相融合。另外，采后地形設(shè)計(jì)不僅要盡量使工程中的挖填方量均衡和土方調(diào)配優(yōu)化，還要考慮后期的土壤重構(gòu)和植被重建，以提高區(qū)域景觀生態(tài)的穩(wěn)定性。

4.2 提倡本土植物的利用和種植

根據(jù)露天礦土地復(fù)墾特殊的生態(tài)環(huán)境，應(yīng)優(yōu)先選用本土植物。本土植物物種接近當(dāng)?shù)刂参锶郝?，通過(guò)采取適當(dāng)?shù)墓茏o(hù)措施可以促進(jìn)其更快地向穩(wěn)定化的植物群落發(fā)展，同時(shí)與未擾動(dòng)的周圍景觀保持一致。同時(shí)需合理的引入部分先鋒物種，為目標(biāo)植物提供良好的種植條件。根據(jù)不同的立地條件要求、生態(tài)要求、景觀要求、功能要求進(jìn)行植物選擇和搭配。

4.3 減少撫育管理工作量

由于我國(guó)大都未采用本土植物和修復(fù)為原始地貌，人工澆灌等撫育管理工作量很大，而且一旦不澆水，植物死亡率很高，導(dǎo)致土地復(fù)墾后很難通過(guò)驗(yàn)收和交付當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民使用。因此，應(yīng)借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)植物群落的篩選和種植等措施，減少澆灌，降低撫育管理成本。

4.4 強(qiáng)化土地復(fù)墾后期監(jiān)管

加強(qiáng)土地復(fù)墾監(jiān)管責(zé)任制，設(shè)立專門的土地復(fù)墾監(jiān)管部門，同時(shí)配備具有土地復(fù)墾專業(yè)知識(shí)的技術(shù)人員，設(shè)定明確的且可操作的技術(shù)監(jiān)管指標(biāo)，以強(qiáng)化土地復(fù)墾后期監(jiān)管。建立年度報(bào)告制度，要求礦山企業(yè)在年度報(bào)告中對(duì)復(fù)墾過(guò)程中的土壤、水、植被等復(fù)墾要素提供詳實(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。政府監(jiān)管人員應(yīng)基于礦山企業(yè)的年度自檢報(bào)告，結(jié)合實(shí)地踏勘與調(diào)查的手段執(zhí)行監(jiān)管，同時(shí)借助GIS系統(tǒng)來(lái)管理與復(fù)墾相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

[1] 胡振琪,位蓓蕾,林衫,等.露天礦上覆巖土層中表土替代材料的篩選[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29(19) :209-214.

[2] 王金滿,郭凌俐,白中科,等.黃土區(qū)露天煤礦排土場(chǎng)復(fù)墾后土壤與植被的演變規(guī)律[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29(21):223-232.

[3] 王金滿,張萌,白中科,等.黃土區(qū)露天煤礦排土場(chǎng)重構(gòu)土壤顆粒組成的多重分形特征[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2014,30(4):230-238.

[4] 胡振琪,龍精華,王新靜.論煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的自修復(fù)、自然修復(fù)和人工修復(fù)[J].煤炭學(xué)報(bào),2014,39(8):1751-1757.

[5] 王金滿,楊睿璇,白中科.草原區(qū)露天煤礦排土場(chǎng)復(fù)墾土壤質(zhì)量演替規(guī)律與模型[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,28(14):229-235.

[6] 胡振琪,魏忠義,秦萍.礦山復(fù)墾土壤重構(gòu)的概念與方法[J].土壤,2005,39(1):8-12.

[7] 胡振琪,肖武,王培俊,等.試論井工煤礦邊開采邊復(fù)墾技術(shù)[J].煤炭學(xué)報(bào),2013,38(2):301-307.

[8] State of Wyoming[EB/OL]. http://www.wyo.gov.

[9] North Antelope Rochelle Mine[EB/OL]. http://www.peabodyenergy.com

[10] 王云鳳,魏忠義.露天礦土地復(fù)墾的景觀地形恢復(fù)綜述[J].金屬礦山,2012(9):146-149.

[11] 譚永忠,韓春麗,吳次芳,等. 國(guó)外剝離表土種植利用模式及對(duì)中國(guó)的啟示[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29(23):194-201.

Comparative study on land reclamation technology in typical surface coal mine in steppe region between China and USA

RONG Ying1, HU Zhenqi1, FU Yanhua1, LI Dianmo2, WAN Xusheng2, Anna Waitkus3

(1.Research Institute of Land Reclamation and Ecological Restoration, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083,China;2.South-North Institute for Sustainable Development, Beijing 100101,China; 3. Environmental Consulting，Laramie 82070, USA)

The surface coal mine of China is mostly in the ecological environment fragile zone, and coal mining inevitably leads to a further deterioration of the ecological environment in mining areas. China faces the task of land reclamation and ecological restoration, which becomes a focus of researches. Based on the case study of North antelope Rochelle coal mine in USA and a surface coal mine of Inner Mongolia in China, the study has done the systematic research work on major technical measures on reconstruction of landforms, soil and vegetation etc. The study found that America laid emphasis on approximate the original landform reshaping, the investigation and protection of the native plants, post mining land monitoring. The study concluded that China should pay attention to regional coordination of landform reshaping, promote plantation of native plants, reduce tending management, strengthen post mining monitoring of land reclamation in surface mine in steppe region, so as to guarantee the sustainable use of the mine-area land.

the United States of America; China; steppe region; surface mine; land reclamation

2016-09-01

國(guó)家自然科學(xué)基金煤炭聯(lián)合重點(diǎn)支持項(xiàng)目資助(編號(hào):U1361203)

榮穎(1988-)，女，河南商丘人，博士研究生，主要從事土地復(fù)墾與生態(tài)重建方面的研究，E-mail：rongying0626@126.com。

F301.24

A

1004-4051(2017)01-0055-05