程 睿

(深圳市如茵生態(tài)環(huán)境建設(shè)有限公司，廣東 深圳 518057)

截止2018年，我國礦產(chǎn)資源總產(chǎn)量已位居世界第一，超過全球總產(chǎn)量的30%[1]。作為全球最大的礦產(chǎn)資源生產(chǎn)國，我國90%的重點(diǎn)金屬礦山都是露天開采。因礦產(chǎn)資源開發(fā)造成的大面積土地破壞、土壤污染、生態(tài)退化等環(huán)境問題[2-3]，嚴(yán)重威脅人類生命健康，影響國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，礦區(qū)生態(tài)治理和土地復(fù)墾已經(jīng)成為我國礦山環(huán)境保護(hù)工作的重中之重。然而，礦區(qū)廢棄地土壤極度貧瘠和嚴(yán)重污染已成為全球礦山生態(tài)治理共同面臨的問題，其土壤質(zhì)量決定了生態(tài)復(fù)墾質(zhì)量甚至成功與否。因此，礦區(qū)廢棄地復(fù)墾的首要問題在于土壤改良修復(fù)和生態(tài)功能重構(gòu)。

土地復(fù)墾能夠顯著提高土壤質(zhì)量已成為學(xué)術(shù)界共識(shí)，而且學(xué)者們針對(duì)土壤質(zhì)量的評(píng)價(jià)也開展了廣泛研究[4]，但研究熱點(diǎn)主要集中在農(nóng)田土壤及林地土壤，土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)也以土壤肥力和退化為主。如鄭琦等[5]采用不同評(píng)價(jià)法對(duì)棉田土壤pH、有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分、重金屬等21項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，認(rèn)為綜合質(zhì)量指數(shù)評(píng)價(jià)法更合理；蔣俊等[6]利用pH、有機(jī)碳、OM、AP、AK、AHN、土壤微生物宏基因組豐度和香農(nóng)多樣性指數(shù)等指標(biāo)對(duì)森林土壤進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明較高的土壤養(yǎng)分含量和微生物多樣性有利于提高土壤質(zhì)量；禹樸家等[7]基于土壤MBC和酶活性指標(biāo)對(duì)土壤肥力進(jìn)行了評(píng)價(jià)，表明土地利用方式對(duì)MBC有極顯著的影響；張琪等[8]利用土壤CEC對(duì)上海市土壤質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，認(rèn)為在綠地土壤的綜合評(píng)價(jià)中應(yīng)加入CEC指標(biāo)；肖九花[9]利用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)永平銅礦排土場(chǎng)土壤養(yǎng)分和重金屬污染進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明高重金屬含量和低土壤養(yǎng)分是限制永平銅礦排土場(chǎng)土壤修復(fù)的主要因素；楊勝香[10]對(duì)大寶山礦排土場(chǎng)土壤分析表明，pH、NAG-pH和NAG等酸化因子直接影響著土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能，重金屬含量對(duì)土壤微生物具有顯著的抑制作用。

目前，國內(nèi)學(xué)者對(duì)礦區(qū)土壤質(zhì)量方面的研究主要集中在改良技術(shù)方面，關(guān)于土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)方面的研究相對(duì)較少，尤其是針對(duì)金屬礦山廢棄地土壤質(zhì)量缺乏一套針對(duì)性的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及合理的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。因此，本研究在充分分析影響我國金屬礦山廢棄地生態(tài)復(fù)墾的主要限制因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合大量復(fù)墾實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，初步提出了符合金屬礦山廢棄地特點(diǎn)的土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以期為礦山土壤改良修復(fù)和生態(tài)復(fù)墾提供指導(dǎo)。

1 礦山廢棄地生態(tài)復(fù)墾的主要限制因子

礦山廢棄地主要包括廢石場(chǎng)、露天采場(chǎng)、尾礦庫、塌陷區(qū)、壓占區(qū)等因采礦而破壞的土地[11]。由于采礦造成的破壞遠(yuǎn)超過礦山自身及生態(tài)系統(tǒng)的承受閾值，難以短時(shí)間內(nèi)依靠自然演替恢復(fù)生態(tài)植被。據(jù)研究測(cè)算[12]，通過自然演替來恢復(fù)礦山植被往往需要上百年的時(shí)間，若廢棄地土壤污染嚴(yán)重或缺乏表土則更需數(shù)百年時(shí)間甚至更久。然而，我國金屬礦山多為原生硫化物礦床，礦區(qū)土壤普遍存在嚴(yán)重酸化和重金屬污染問題[13]，對(duì)植被恢復(fù)造成嚴(yán)重困擾。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在土壤酸化嚴(yán)重的廢棄地直接進(jìn)行植被恢復(fù)幾乎難以成功，即便采取多種土壤改良措施，仍存在因土壤持續(xù)產(chǎn)酸而造成植被恢復(fù)難以持續(xù)、大量植物受毒害死亡的風(fēng)險(xiǎn)，即便存活也生長緩慢、長勢(shì)不良。土壤酸化不僅脅迫植物生存，而且會(huì)淋溶出重金屬，增加土壤重金屬的生物有效性，同時(shí)加速養(yǎng)分和鹽基陽離子流失，降低土壤肥力，破壞土壤理化性質(zhì)，造成土壤極度貧瘠。另外，礦區(qū)土壤酸化的主因是金屬硫化物在氧氣、水和微生物的共同作用下，通過一系列的氧化、淋濾、生物反應(yīng)釋酸[14]，此過程中產(chǎn)酸微生物是重要的觸媒劑，會(huì)大大加速硫礦物的產(chǎn)酸反應(yīng)過程[15]。因而，土壤酸化不僅抑制健康的土壤微生物活動(dòng)，還會(huì)促進(jìn)產(chǎn)酸、嗜酸微生物大量繁殖、活動(dòng)，造成礦區(qū)土壤酸化的惡性循環(huán)。

深入了解影響礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾的主要限制因子，是開展礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾最基本也是最關(guān)鍵的一步。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，影響礦區(qū)廢棄地生態(tài)復(fù)墾的環(huán)境因素包括土壤、水利、地形、氣候等，其中土壤質(zhì)量是最主要因素。根據(jù)礦區(qū)廢棄地特點(diǎn)，決定其土壤質(zhì)量的因素主要包括土壤理化性質(zhì)、產(chǎn)酸潛力、重金屬污染、微生物群落特征等。其中，極差的土壤理化性質(zhì)是首要因素：極端pH阻礙植物根系陽離子交換，加劇重金屬毒害；而極度貧瘠造成土壤缺乏基本的營養(yǎng)元素和有機(jī)質(zhì)，嚴(yán)重影響植物的生長發(fā)育。其次是土壤產(chǎn)酸潛力帶來的復(fù)酸化問題：礦區(qū)土壤硫礦物含量高，存在持續(xù)產(chǎn)酸潛力，進(jìn)而影響植被生態(tài)自然演替的可持續(xù)性。第三是重金屬污染對(duì)植物的毒害風(fēng)險(xiǎn)：重金屬含量過高會(huì)抑制植物的生理代謝功能，阻礙根系對(duì)營養(yǎng)元素的吸收，延緩植物的生長發(fā)育。第四是土壤微生物群落特征：由于健康的土壤微生物群落受到抑制，產(chǎn)酸、嗜酸微生物大量活動(dòng)，損傷甚至使土壤喪失基本的生態(tài)功能，土壤質(zhì)量日益惡化。

礦山廢棄地土壤介質(zhì)性能差，限制因子多，難以自然恢復(fù)植被和生態(tài)，不加以治理的話其污染狀態(tài)可持續(xù)數(shù)十年甚至上百年。礦山快速復(fù)墾必須借助人力，而消除影響植被恢復(fù)的限制因素是礦山復(fù)墾實(shí)踐中首要考慮的問題，對(duì)復(fù)墾過程中的土壤質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)也是必不可少的一步。此外，因土地利用方式不同對(duì)其質(zhì)量要求一般也不盡相同，礦區(qū)廢棄地土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)應(yīng)基于生態(tài)復(fù)墾的功能需要和主要限制因素。分析認(rèn)為，礦區(qū)土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)包括土壤地力和環(huán)境質(zhì)量兩個(gè)方面，評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)包含土壤理化性質(zhì)、產(chǎn)酸潛力、重金屬毒害、微生物群落特征等4個(gè)層面。

2 礦區(qū)土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇

2.1 土壤理化性質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇

礦區(qū)土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的目的主要是為污染土壤改良修復(fù)、生態(tài)復(fù)墾提供科學(xué)依據(jù)。礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾對(duì)土壤質(zhì)量的要求不同于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也相對(duì)要低，但決定礦區(qū)污染廢棄地生態(tài)復(fù)墾能否成功的限制因素較多，對(duì)其理化性質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇不同于農(nóng)田土壤。土壤嚴(yán)重酸化，pH過低一般是礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾的首要脅迫因子，其次是土壤肥力。土壤肥力是土壤持續(xù)供給植物生長發(fā)育所必需的礦質(zhì)營養(yǎng)的基本保障。因此，土壤pH、肥力可作為礦區(qū)土壤理化性質(zhì)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中，土壤肥力水平一般可選擇AHN、AP、AK及OM含量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。已有研究表明，土壤CEC含量越大其保肥、供肥能力越強(qiáng)[16]，還能促進(jìn)土壤重金屬向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化[17]，進(jìn)而降低其生物有效性。Mcfee等[18]也研究認(rèn)為，CEC的大小可表征土壤的酸化敏感性，當(dāng)CEC<6.2 cmol/kg時(shí)土壤為敏感土壤，6.2 cmol/kg≤CEC<15.4 cmol/kg的土壤為微敏感性土壤，CEC≥15.4 cmol/kg的土壤為非敏感性土壤，因此，CEC含量也是反映礦區(qū)土壤理化性質(zhì)的一個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.2 土壤酸化潛力評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇

極端的土壤酸化不僅是礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾的重要限制因素，也是全球范圍內(nèi)礦山生態(tài)治理共同面臨的問題。在礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾實(shí)踐中，對(duì)土壤進(jìn)行多種改良雖然可以使其pH暫時(shí)性達(dá)到中性狀態(tài)以滿足植被恢復(fù)需要，但因后期土壤再產(chǎn)酸往往造成植被大量死亡而難以持續(xù)恢復(fù)。因此，土壤再產(chǎn)酸能力評(píng)價(jià)也是礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾地土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。目前，常用的酸化預(yù)測(cè)技術(shù)是地化學(xué)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)法即凈產(chǎn)酸量試驗(yàn)(net acid generation test)。凈產(chǎn)酸量試驗(yàn)通過利用H2O2將樣品中的S徹底氧化成硫酸后測(cè)得的pH即為NAG-pH，當(dāng)NAG-pH<7時(shí)再利用NaOH滴定測(cè)得樣品凈產(chǎn)酸量(NAG)。NAG試驗(yàn)中因部分酸會(huì)被樣品中的堿性物質(zhì)所中和而更符合實(shí)際情況，其對(duì)產(chǎn)酸潛力的預(yù)測(cè)相比其它方法更準(zhǔn)確，而且快速、方便，用于酸化預(yù)測(cè)較為廣泛和成熟[19-20]。NAG與NAG-pH有極顯著相關(guān)性，NAG-pH可直接用于判斷樣品的產(chǎn)酸潛力[10]。此外，造成土壤酸化的主因除了土壤所含硫礦物氧化釋酸外，還有土壤酸性中和能力(ANC)下降的因素。ANC代表土壤固相(礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì))和液相的酸中和能力[21]，對(duì)維持土壤pH平衡起到重要的緩沖作用。分析認(rèn)為，NAG-pH和ANC是用于土壤酸化潛力評(píng)價(jià)的兩個(gè)重要指標(biāo)。

2.3 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇

重金屬污染也是礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾的一個(gè)重要限制因素。重金屬對(duì)植物具有較強(qiáng)的毒性，對(duì)植物生長造成脅迫，抑制種子萌發(fā)和葉綠素合成，阻礙光合作用[22-24]，影響植物蛋白結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致過量的活性氧(ROS)積累[25-26]，輕則造成代謝紊亂、生長發(fā)育受阻，重則導(dǎo)致植物死亡[27]。因此，土壤重金屬含量也是礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。目前，國內(nèi)針對(duì)礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾地的土壤重金屬污染管控并沒有專門的標(biāo)準(zhǔn)，一般參照《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618─2018)[28]。該標(biāo)準(zhǔn)中列出了8個(gè)重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)篩選基本項(xiàng)目及不同條件下的評(píng)價(jià)閾值?；谠u(píng)價(jià)的便宜性及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)取值的合理性，礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾地重金屬污染評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇可參照GB 15618─2018，直接將Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn等8個(gè)風(fēng)險(xiǎn)篩選基本項(xiàng)目作為礦區(qū)重金屬污染的基本評(píng)價(jià)指標(biāo)，能夠滿足生態(tài)復(fù)墾實(shí)踐的需要。

2.4 土壤微生物群落特征評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇

健康的土壤應(yīng)該具備生物活力及自維持、自凈化功能，可承載多樣性的生物群落健康生長發(fā)育，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的生命維持系統(tǒng)。土壤中的微生物能夠促進(jìn)土壤有機(jī)碳代謝、養(yǎng)分循環(huán)、污染物凈化，是改善和維持土壤生態(tài)功能的重要驅(qū)動(dòng)力。土壤微生物被認(rèn)為是表征土壤質(zhì)量變化最敏感、最有潛力的指標(biāo)[29]，是土壤生態(tài)功能的重要維持者。土壤微生物量及其變化也是評(píng)價(jià)土壤肥力及其變化的重要依據(jù)。土壤中活的植物體體積小于5×103μm3的生物總量即為土壤微生物量，一般通過測(cè)定土壤MBC(微生物體干物質(zhì)含碳量47%)換算而來[30]。MBC作為土壤微生物量的直接代表，與土壤質(zhì)量密切相關(guān)[31]，常作為評(píng)價(jià)土壤生態(tài)功能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。而土壤微生物多樣性及群落組成直接影響著土壤生態(tài)多功能性[32，33]，所以土壤微生物多樣性也是評(píng)價(jià)土壤生態(tài)功能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。另外，礦區(qū)土壤酸化的重要因素就是硫礦物氧化釋酸，而鐵原體屬(Ferroplasma)、鉤端螺旋菌屬(Leptospirillum)、硫化桿菌屬(Sulfobacillus)、嗜酸硫桿菌屬(Acidithiobacillus)、嗜酸菌屬(Acidiphilium)細(xì)菌等產(chǎn)酸微生物是酸化反應(yīng)的重要觸媒劑。干凈的土壤應(yīng)以健康的微生物群落為主，產(chǎn)酸微生物群落應(yīng)該被抑制。從礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾實(shí)踐出發(fā)，土壤微生物中的產(chǎn)酸微生物占比也是評(píng)價(jià)礦區(qū)土壤生態(tài)功能的重要指標(biāo)。

3 礦區(qū)土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 礦區(qū)土壤理化性質(zhì)評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)全國第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[34-35]，土壤pH、CEC含量被劃分為5個(gè)等級(jí)，OM、AHN、AP、AK含量被劃分為6個(gè)等級(jí)。為便于礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾地土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)，土壤理化性質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)閾值選擇可參照此分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將各評(píng)價(jià)指標(biāo)按照“很好、較好、中等、較差、很差”劃分為5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)(表1)。在表1中，考慮礦區(qū)廢棄地復(fù)墾利用特點(diǎn)，OM、AHN、AP、AK的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是將全國第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)、二級(jí)統(tǒng)一評(píng)價(jià)為“很好”。采用此種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)礦區(qū)土壤理化性質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)不僅操作簡單，而且評(píng)價(jià)結(jié)果比較合理、有效。

表1 礦區(qū)土壤理化性質(zhì)評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3.2 土壤酸化潛力評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)外土壤產(chǎn)酸潛力研究[36-38]表明，當(dāng)NAG-pH≥5時(shí)一般不產(chǎn)酸或弱產(chǎn)酸，NAG-pH≤2.5屬于中度或高度產(chǎn)酸，2.5

表2 礦區(qū)土壤酸化潛力評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3.3 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

綜合國內(nèi)外研究成果，提出土壤重金屬污染評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。GB 15618─2018[28]中不僅規(guī)定了Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn等8個(gè)風(fēng)險(xiǎn)篩選基本項(xiàng)，同時(shí)也列出了不同環(huán)境條件下的風(fēng)險(xiǎn)篩選值，但其風(fēng)險(xiǎn)篩選值并不適宜直接用來評(píng)價(jià)礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾地土壤重金屬污染情況。研究認(rèn)為，其評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)閾值的選擇在參考GB 15618─2018中的重金屬風(fēng)險(xiǎn)篩選值的基礎(chǔ)上，應(yīng)結(jié)合礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾地土壤特點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。如表3所示，以江西永平銅礦廢棄地土壤重金屬污染評(píng)價(jià)為例，“很好”等級(jí)一般應(yīng)取當(dāng)?shù)赝寥乐亟饘俦尘爸担拜^好”等級(jí)一般取GB 15618─2018風(fēng)險(xiǎn)篩選值中的最小限值，“中等”等級(jí)一般取6.5

表3 礦區(qū)土壤重金屬污染評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) mg/kg

3.4 土壤微生物群落特征評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表征土壤生態(tài)功能的微生物生物量碳、多樣性和產(chǎn)酸微生物占比等評(píng)價(jià)指標(biāo)，目前尚無具體的評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，且微生物指標(biāo)在不同環(huán)境區(qū)域的差異也比較顯著[31]。在不同生態(tài)環(huán)境的土壤中，微生物數(shù)量及多樣性一般表現(xiàn)為草地>林地>耕地[30]。因此，基于生態(tài)復(fù)墾利用目的的礦區(qū)土壤微生物評(píng)價(jià)指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可參照當(dāng)?shù)馗鼗蛄值噩F(xiàn)有的背景微生物指標(biāo)研究數(shù)據(jù)。研究認(rèn)為，一般達(dá)到當(dāng)?shù)馗赝寥拉h(huán)境背景微生物指標(biāo)平均水平可被評(píng)價(jià)為“中等”或以上等級(jí)，并以30%左右的階梯劃分評(píng)價(jià)等級(jí)較為適宜。如表4所示，以江西永平銅礦為例，其土壤MBC[43]和微生物多樣性指數(shù)(16S RNA的群落結(jié)構(gòu)多樣性指數(shù))[44]評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)均參考鄰近的江西鷹潭地區(qū)土壤現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)；產(chǎn)酸微生物占比(相對(duì)豐度前10名屬中)參考臨近的武夷山地區(qū)土壤背景微生物數(shù)據(jù)[45]。其中，微生物多樣性指數(shù)和微生物豐度分析均是基于利用16S RNA的通用引物PCR擴(kuò)增、測(cè)序后，按照97%的相似性通過OTU(operational taxonomic units)分析得到[46]。研究認(rèn)為，土壤微生物生態(tài)功能評(píng)價(jià)參考當(dāng)?shù)鼗蚺R近農(nóng)田或林地土壤背景微生物標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)生態(tài)復(fù)墾實(shí)踐更具有指導(dǎo)意義，能最大程度避免因環(huán)境區(qū)域背景差異造成的評(píng)價(jià)結(jié)果的不可靠、不穩(wěn)定。

表4 礦區(qū)土壤微生物群落特征評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

4 討論

國內(nèi)學(xué)者對(duì)土壤質(zhì)量的研究主要集中在耕地及林地，盡管對(duì)土壤質(zhì)量的定義一般是指耕地質(zhì)量，但目前對(duì)耕地土壤質(zhì)量的概念并沒有形成統(tǒng)一的定義。《全國耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》認(rèn)為，耕地質(zhì)量包括耕地地力和土壤環(huán)境質(zhì)量兩個(gè)方面，將其定義為滿足作物生長和清潔生產(chǎn)的能力[47]。一般認(rèn)為，不同研究角度對(duì)耕地質(zhì)量的定義側(cè)重點(diǎn)是不盡相同的[48]，土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)應(yīng)結(jié)合地域差異、人文差異等因素進(jìn)行具體分析[49]。同樣，對(duì)礦區(qū)廢棄地土壤質(zhì)量的定義也應(yīng)該從生態(tài)復(fù)墾實(shí)踐出發(fā)，根據(jù)廢棄地土壤特征和生態(tài)復(fù)墾利用方式來定義。根據(jù)我國目前的礦區(qū)復(fù)墾治理現(xiàn)狀，礦區(qū)廢棄地主要是復(fù)墾為林地及草地，極少量適合于復(fù)墾為農(nóng)地。因此，以林草地復(fù)墾為主的礦區(qū)廢棄地對(duì)土壤的質(zhì)量要求不同于耕地土壤，其土壤質(zhì)量既要能滿足林草植被最基本的生存需要，不存在阻礙植物存活的毒害或脅迫因子，也不存在阻礙植被持續(xù)演替造成其退化或死亡的潛在毒害或脅迫因子；同時(shí)，也要滿足林草植被最基本的健康生長發(fā)育需要，不存在影響植物正常生長發(fā)育的土壤基礎(chǔ)地力或肥力等生產(chǎn)力缺陷。

本研究提出礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾地土壤質(zhì)量的內(nèi)涵應(yīng)包括土壤生產(chǎn)力和環(huán)境質(zhì)量兩個(gè)方面，其綜合評(píng)價(jià)體系應(yīng)結(jié)合礦區(qū)廢棄地土壤特征和利用方式，充分考慮生態(tài)復(fù)墾的功能需要和主要限制因素。本研究認(rèn)為，從生態(tài)復(fù)墾實(shí)踐出發(fā)，選擇土壤理化性質(zhì)、產(chǎn)酸潛力、重金屬污染、微生物群落特征等4個(gè)具有一定主導(dǎo)性、實(shí)用性和相對(duì)獨(dú)立性的層次因素用于礦區(qū)土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)，能夠有效地表征礦區(qū)土壤生產(chǎn)力和環(huán)境質(zhì)量特征。同時(shí)，對(duì)具體評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)均是基于礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾地土壤的特殊性和已有研究成果的分析。由pH、OM、AHN、AP、AK、CEC等6項(xiàng)土壤理化性質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，NAG-pH、ANC兩項(xiàng)土壤酸化潛力評(píng)價(jià)指標(biāo)，Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn等8項(xiàng)土壤重金屬污染評(píng)價(jià)指標(biāo)，MBC、微生物多樣性、產(chǎn)酸微生物占比等3項(xiàng)微生物群落特征評(píng)價(jià)指標(biāo)所組成的含19項(xiàng)具體指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)體系對(duì)各自層次的評(píng)價(jià)因素均具有一定代表性、敏感性和穩(wěn)定性，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)閾值取值也具有一定的科學(xué)性、合理性，在多項(xiàng)生態(tài)復(fù)墾實(shí)踐中均具有較好的應(yīng)用效果。因此，本研究針對(duì)礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾地提出的土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系能夠客觀反映礦區(qū)土壤質(zhì)量水平，可以為金屬礦山廢棄地土壤改良修復(fù)和生態(tài)復(fù)墾提供可靠依據(jù)，且具有良好的操作性、實(shí)用性和指導(dǎo)性。

5 結(jié)論

影響礦山廢棄地生態(tài)復(fù)墾的首要限制因素是極差的土壤理化性質(zhì)，其次是土壤產(chǎn)酸潛力帶來的復(fù)酸化風(fēng)險(xiǎn)，第三是嚴(yán)重的重金屬污染，第四是土壤健康微生物群落遭受破壞而造成的土壤生態(tài)功能損傷。以林草地復(fù)墾為主的礦區(qū)廢棄地土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建應(yīng)基于生態(tài)復(fù)墾的主要限制因素和功能需要。礦區(qū)廢棄地土壤質(zhì)量的內(nèi)涵主要包括土壤生產(chǎn)力和環(huán)境質(zhì)量兩個(gè)方面，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括土壤理化性質(zhì)、產(chǎn)酸潛力、重金屬污染、微生物群落特征等4個(gè)層次因素及篩選的19項(xiàng)具體評(píng)價(jià)指標(biāo)。同時(shí)，結(jié)合礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾地的土壤特點(diǎn)和已有研究成果，提出了各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，按照很好、較好、中等、較差、很差等劃分為5個(gè)等級(jí)。生態(tài)復(fù)墾實(shí)踐表明，針對(duì)礦區(qū)廢棄地提出的土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系能夠有效指導(dǎo)礦區(qū)土壤改良修復(fù)和生態(tài)復(fù)墾實(shí)踐工作。