姚文藝 王文彪 申震洲 姚京威 楊才千

摘 要：探索生態(tài)治理與生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)與途徑，是促進(jìn)水土保持生態(tài)治理高質(zhì)量發(fā)展的重要課題。為此，以生態(tài)治理難度極大的黃河流域砒砂巖區(qū)為研究對(duì)象，基于生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)、生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的理論與方法，提出了生態(tài)治理－生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的基本原理和應(yīng)遵循的原則，探索了生態(tài)治理與生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)與模式，并開(kāi)展了示范應(yīng)用。１） 生態(tài)治理－生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的原理是行為互驅(qū)動(dòng)、效應(yīng)互補(bǔ)償，應(yīng)遵循的原則是“雙律適應(yīng)、適地適生、三方意愿”；２）鑒于砒砂巖覆土區(qū)、覆沙區(qū)、裸露區(qū)生態(tài)環(huán)境有明顯差異，分別構(gòu)建了小流域生態(tài)治理－生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的綜合治理措施體系和模式，以坡頂、坡面和溝道為水土保持措施配置的３ 個(gè)地貌單元，選擇兼具水土保持功能和飼用、藥用、食用等經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)價(jià)值的作物進(jìn)行生物措施配置，配合注漿固結(jié)、抗蝕促生、砒砂巖改性等新的工程技術(shù)措施進(jìn)行生態(tài)治理；３） 研發(fā)了物理－化學(xué)－生物綜合改良砒砂巖土壤、砒砂巖復(fù)配風(fēng)沙土＋生物改良提質(zhì)、灌草優(yōu)化平茬及飼料加工、煤矸石改性資源化利用、高陡邊坡抗蝕＋控滲＋植生固穩(wěn)、生態(tài)果園建植等關(guān)鍵技術(shù)；４）基于砒砂巖覆沙區(qū)“土壤改良固沙＋”（如土壤改良固沙＋經(jīng)濟(jì)林種植、土壤改良固沙＋梭梭草套種甘草等）生態(tài)治理模式的實(shí)踐與示范，探索實(shí)施了“政府支持，科技支撐，企業(yè)產(chǎn)業(yè)化＋公益性投資，農(nóng)牧民市場(chǎng)化參與” 的多元投資、多方參與、共同受益運(yùn)行機(jī)制與模式。通過(guò)灌草平茬飼料加工、土壤改良、經(jīng)濟(jì)作物種植等產(chǎn)業(yè)化中試，以及礦區(qū)回填區(qū)生態(tài)恢復(fù)、小流域生態(tài)治理－生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展示范性實(shí)踐，表明脆弱生態(tài)區(qū)治理中發(fā)展生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)具有廣闊的前景。

關(guān)鍵詞：水土保持；生態(tài)治理；衍生產(chǎn)業(yè)；生態(tài)經(jīng)濟(jì)；協(xié)同發(fā)展；砒砂巖區(qū)；黃河流域

中圖分類號(hào)：Ｓ１５７．２；ＴＶ８８２．１ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０５．００１

引用格式：姚文藝，王文彪，申震洲，等．砒砂巖區(qū)生態(tài)治理－生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)與模式［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（５）：１－１０．

０ 引言

生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展是黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略（簡(jiǎn)稱黃河重大國(guó)家戰(zhàn)略）的核心要義。如何在水土保持生態(tài)治理中提升生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)服務(wù)功能、協(xié)調(diào)生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，已成為新時(shí)期黃河流域高質(zhì)量發(fā)展亟待探索的重要課題，同時(shí)也日益成為人類世地球系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)研究前沿［１］ 。

生態(tài)系統(tǒng)為人類生存和發(fā)展提供了環(huán)境條件和自然資源，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重大影響［２］ 。關(guān)于生態(tài)治理與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，Ｍｅｋｅｎｚｉｅ 在２０ 世紀(jì)２０ 年代中期就將人類群落和社會(huì)行為引入植物和動(dòng)物生態(tài)學(xué)研究中［３］ ，肯尼斯·鮑爾丁在１９６６ 年提出“生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)”概念并闡述了人口增長(zhǎng)、環(huán)境污染、消費(fèi)品分配及資源開(kāi)發(fā)利用之間的關(guān)系［４］ ，之后有不少學(xué)者發(fā)布了研究成果，如Ｇｒｏｓｓｍａｎ 等［５］ 提出了生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展耦合關(guān)系符合環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線（Ｅｎｖｉ?ｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｋｕｚｎｅｔｓ Ｃｕｒｖｅ，ＥＫＣ）的假說(shuō)，Ｈｉｍａｙａｔｕｌｌａｈ［６］認(rèn)為生態(tài)脆弱區(qū)環(huán)境破壞對(duì)貧困區(qū)的危害指數(shù)是最高的，Ｄａｎｃｅａ 等［７］ 認(rèn)為只有結(jié)構(gòu)／ 組成完整、功能健全和可持續(xù)性的優(yōu)良生態(tài)系統(tǒng)才能與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)同，方世南等［８］ 認(rèn)為生態(tài)治理措施配置應(yīng)優(yōu)化其類型結(jié)構(gòu)、服務(wù)功能和空間布局以達(dá)到生態(tài)修復(fù)與拉動(dòng)生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)發(fā)展之目的。進(jìn)入新世紀(jì)，隨著社會(huì)發(fā)展和環(huán)境惡化問(wèn)題凸顯，全球變暖、環(huán)境污染、資源枯竭、生物多樣性受損等成為人類世時(shí)期的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)［９］ ，可持續(xù)發(fā)展成為協(xié)調(diào)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間矛盾的重大課題［１０］ 。

生態(tài)健康維持與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾以礦山開(kāi)采區(qū)最為突出，國(guó)外學(xué)者較早注意到了這一問(wèn)題，且為實(shí)現(xiàn)礦區(qū)生態(tài)修復(fù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)，先后探索了諸如英國(guó)的“田園牧歌模式”、西班牙的“人工地質(zhì)公園模式”等［１１］ ，建立了一系列較為系統(tǒng)的生態(tài)修復(fù)理論，以及諸如礦山土壤生物菌改良、生物復(fù)田、土壤綜合修復(fù)、高邊坡防護(hù)、煤矸石利用等生態(tài)修復(fù)技術(shù)［１２－１６］ 。近年來(lái)一些新概念被陸續(xù)提出，如“經(jīng)濟(jì)社會(huì)生態(tài)活力－生命經(jīng)濟(jì)”“社會(huì)生態(tài)轉(zhuǎn)型”等［１７－１８］ 。然而，國(guó)外近年在生態(tài)治理－生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展技術(shù)與模式方面的研究卻相對(duì)較少。

我國(guó)自２０ 世紀(jì)５０ 年代開(kāi)始就以黃土高原為重點(diǎn)對(duì)水土流失治理與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)同發(fā)展的理論與實(shí)踐開(kāi)展了持續(xù)探索，在理論上提出了黃土高原山水林田路綜合治理的“２８ 字方略”、以小流域?yàn)閱卧亩喈a(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展、水土保持產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)、高效農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控等概念與內(nèi)涵［１９－２３］ ，在實(shí)踐上分別提出了黃土丘陵溝壑區(qū)、黃土高塬溝壑區(qū)、風(fēng)沙區(qū)、石質(zhì)山區(qū)、三江源區(qū)等不同類型區(qū)水土保持型生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶、多元小生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)恢復(fù)與生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)發(fā)展等綜合治理模式與技術(shù)體系［２０，２４－２７］ 。隨著綠水青山就是金山銀山“兩山”理論和“生態(tài)環(huán)境也是生產(chǎn)力”理念付諸實(shí)踐，對(duì)生態(tài)治理與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系［８］ 、生態(tài)治理與生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合評(píng)價(jià)［２８］ 、基于生態(tài)治理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)生態(tài)化轉(zhuǎn)型機(jī)制［２９］ 、“兩山”理論實(shí)踐機(jī)制與途徑［３０－３１］ 等開(kāi)展了大量研究，分別探索了諸如黃土丘陵溝壑區(qū)生態(tài)－生產(chǎn)－社會(huì)耦合發(fā)展的鄉(xiāng)村可持續(xù)振興［３２］ 、石漠化地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展［３３］ 、“生態(tài)修復(fù)＋”有效平衡經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)治理［３４］ 等多種模式。我國(guó)礦山生態(tài)修復(fù)實(shí)踐大體有２種模式，一是以單純“復(fù)墾、復(fù)綠”為特征的修復(fù)模式，二是以生態(tài)旅游區(qū)建設(shè)為特征的修復(fù)模式［３５］ 。從整體上看，目前有關(guān)生態(tài)治理與生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的模式還處于水土流失防治和單一產(chǎn)業(yè)附庸性的發(fā)展階段，發(fā)展的協(xié)同性、產(chǎn)業(yè)的系統(tǒng)性均不夠完善，未能實(shí)現(xiàn)多產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)健⒍鄬蛹?jí)式的協(xié)同發(fā)展，難以適應(yīng)黃河重大國(guó)家戰(zhàn)略的目標(biāo)需求。

位于黃河流域的砒砂巖區(qū)是我國(guó)北方生態(tài)安全屏障的關(guān)鍵帶，其生態(tài)系統(tǒng)極度脆弱、“生態(tài)致貧”現(xiàn)象尤為突出，盡管近年來(lái)關(guān)于砒砂巖區(qū)生態(tài)治理的理論與關(guān)鍵技術(shù)研究取得了多項(xiàng)創(chuàng)新性成果［３６］ ，但是該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)還不協(xié)調(diào)［３７］ ，因此創(chuàng)新砒砂巖區(qū)生態(tài)快速修復(fù)與生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的技術(shù)與模式顯得尤為重要。本文基于水土保持學(xué)、生態(tài)學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，在前期對(duì)砒砂巖區(qū)復(fù)合侵蝕規(guī)律和生態(tài)退化機(jī)制研究與認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上［３６－３８］ ，提出砒砂巖區(qū)生態(tài)治理與生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展原理、砒砂巖區(qū)和露天煤礦開(kāi)采區(qū)生態(tài)修復(fù)與衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)和模式，以期為黃河重大國(guó)家戰(zhàn)略的全面實(shí)施提供科技支撐。

１ 研究區(qū)概況

黃河流域砒砂巖區(qū)主要分布在鄂爾多斯高原東北部的晉陜蒙接壤區(qū)（見(jiàn)圖１）， 介于北緯３８° １０′—４０°１０′ 、東經(jīng)１０８°４５′—１１１°３１′，面積１．６７ 萬(wàn)ｋｍ２［３９］ ，涉及１０ 個(gè)縣（旗、市、區(qū)），其中準(zhǔn)格爾旗分布面積最大（面積占比在１／３ 以上）。

砒砂巖是由砂巖、砂頁(yè)巖和泥質(zhì)砂巖構(gòu)成的巖石互層，垂直分布呈現(xiàn)紅、黃、白、灰等多種顏色相間平行分層狀態(tài)（見(jiàn)圖１）。砒砂巖具有“無(wú)水堅(jiān)如磐石、遇水爛如稀泥”的顯著特點(diǎn)，復(fù)合侵蝕劇烈，粗泥沙產(chǎn)沙模數(shù)可達(dá)５ ８８０ ｔ／ （ｋｍ２ ·ａ）［３９］ 。砒砂巖質(zhì)地土壤極為貧瘠，為全國(guó)土壤養(yǎng)分等級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的５～６ 級(jí)，加之砒砂巖區(qū)處于由半干旱區(qū)向干旱區(qū)的過(guò)渡帶（地貌屬于低山丘陵），多年平均降水量?jī)H４００ ｍｍ 左右，治理前的植被覆蓋度僅２０％左右［４０］ 。砒砂巖區(qū)北、西兩側(cè)分別毗鄰庫(kù)布齊沙漠、毛烏素沙地，東、南接壤黃土區(qū)，因此地表覆蓋物質(zhì)具有明顯的空間分異性。依據(jù)覆蓋物的不同把砒砂巖區(qū)分為覆土區(qū)、覆沙區(qū)和裸露區(qū)３種類型區(qū)，其面積分別為０．８４ 萬(wàn)、０．３７ 萬(wàn)、０．４６ 萬(wàn)ｋｍ２，其中裸露區(qū)生態(tài)最為脆弱、地表幾乎沒(méi)有植被覆蓋［３７］ 。整個(gè)砒砂巖區(qū)因生態(tài)退化而致貧人口近３ 萬(wàn)人。砒砂巖區(qū)因煤炭資源豐富而露天煤礦較多，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重脅迫。因此，砒砂巖區(qū)生態(tài)治理難度極大，協(xié)調(diào)生態(tài)治理與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的融合關(guān)系尤為重要。

２ 生態(tài)治理－生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展基本原理與原則

生態(tài)治理－生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的本質(zhì)是水土保持生態(tài)治理與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展達(dá)到的一種有機(jī)融合的狀態(tài)，兩者具有互饋驅(qū)動(dòng)作用。在此狀態(tài)下，生態(tài)與產(chǎn)業(yè)已形成協(xié)調(diào)發(fā)展的生態(tài)經(jīng)濟(jì)體系，其中生態(tài)治理、生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)是該體系的２ 個(gè)子系統(tǒng)（見(jiàn)圖２），各要素構(gòu)成了具有協(xié)同功能的多層級(jí)結(jié)構(gòu)，其間相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)、相互影響、相互驅(qū)動(dòng)。也就是說(shuō)，生態(tài)治理、生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)不是２ 個(gè)孤立系統(tǒng)，而是具有密切互饋、互驅(qū)聯(lián)系的整體，通過(guò)科學(xué)配置具有經(jīng)濟(jì)衍生價(jià)值的生態(tài)治理措施，可以提高生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)服務(wù)功能，而生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又可以促進(jìn)生態(tài)治理措施可持續(xù)良性發(fā)展并吸引更多的治理投入，使生態(tài)治理質(zhì)量不斷提升。因此，通過(guò)這一生態(tài)經(jīng)濟(jì)體系內(nèi)部各子系統(tǒng)的耦合協(xié)同，不僅可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，而且能夠確保生態(tài)環(huán)境受到的干擾始終被控制在可自我修復(fù)的范圍內(nèi)，達(dá)到生態(tài)與經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展，整體系統(tǒng)的效益遠(yuǎn)大于２ 個(gè)子系統(tǒng)的效益之和，即具有“１＋１＞２”的效應(yīng)。

生態(tài)治理與經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展是一個(gè)辯證的變化過(guò)程，在發(fā)展過(guò)程中存在矛盾和沖突是必然的。要達(dá)到生態(tài)治理與經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展，須遵循生態(tài)學(xué)理論、經(jīng)濟(jì)學(xué)理論和社會(huì)學(xué)理論，在學(xué)科上實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域交叉，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)協(xié)同，在方法上實(shí)現(xiàn)多途徑融合，在實(shí)踐上實(shí)現(xiàn)多效益共贏。生態(tài)治理與經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展的理念強(qiáng)調(diào)把生態(tài)功能維持放在首位，關(guān)注的重點(diǎn)是生態(tài)的良性存在，人類活動(dòng)不能突破生態(tài)閾值，在生態(tài)閾值的約束下取得最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

建立生態(tài)治理－生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展模式，應(yīng)遵循如下原則：

１）生態(tài)治理措施配置符合“雙律適應(yīng)”原則。一是生態(tài)治理措施體系的類型、結(jié)構(gòu)、配置應(yīng)符合生態(tài)恢復(fù)、侵蝕阻控的原理和規(guī)律，二是應(yīng)適應(yīng)區(qū)域衍生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)律。一方面，不同區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的演變和土壤侵蝕過(guò)程具有分異性，應(yīng)在充分認(rèn)識(shí)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)退化機(jī)制和土壤侵蝕規(guī)律的基礎(chǔ)上，科學(xué)配置治理措施體系，構(gòu)成治理措施體系與侵蝕地貌單元相適配的治理模式；另一方面，要充分認(rèn)識(shí)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)、特色、布局、資源、走勢(shì)等基本特征，進(jìn)行生態(tài)治理措施配置與模式構(gòu)建時(shí)不僅要考慮生態(tài)恢復(fù)、侵蝕阻控的功能需求，而且要因地制宜考慮其衍生產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)的可行性和經(jīng)濟(jì)效益，并與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展基本特征相適應(yīng)。

２）植被恢復(fù)重建措施應(yīng)符合“適地適生” 原則。降水、土壤侵蝕、土壤類型、地形地貌等生境條件往往是植物發(fā)育和群落演替的主要限制性因子，砒砂巖區(qū)降水量少、復(fù)合侵蝕嚴(yán)重、土壤極度貧瘠、生態(tài)環(huán)境脆弱，植物生長(zhǎng)發(fā)育的生境條件極差，因此植被恢復(fù)重建的物種選擇極為重要，要在充分認(rèn)識(shí)植被群落演替規(guī)律和植被恢復(fù)重建關(guān)鍵障礙因子基礎(chǔ)上，篩選抗逆適生的優(yōu)勢(shì)鄉(xiāng)土物種，并考慮其經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)價(jià)值。

３）衍生產(chǎn)業(yè)培育與發(fā)展應(yīng)符合“三方意愿”原則。三方意愿指政府意愿、農(nóng)戶意愿、企業(yè)意愿。選擇生態(tài)治理衍生產(chǎn)業(yè)發(fā)展途徑應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)卣慕?jīng)濟(jì)發(fā)展愿景和區(qū)域經(jīng)濟(jì)空間規(guī)劃、種植制度、生產(chǎn)條件，考慮農(nóng)民對(duì)生態(tài)致富的意愿，考慮當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)企業(yè)對(duì)生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)的支撐狀況、特定企業(yè)布局狀況及其對(duì)生態(tài)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意愿，生態(tài)治理－生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)一體化發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈的形成應(yīng)具有一定社會(huì)基礎(chǔ)。以鄂爾多斯市為例，砒砂巖區(qū)是當(dāng)?shù)卣鷳B(tài)修復(fù)總體布局的重點(diǎn)治理關(guān)鍵區(qū)，切實(shí)提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值是該市國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)的重要指導(dǎo)思想［４１］ ，因此發(fā)展生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)契合政府意愿；早日擺脫“生態(tài)致貧”的困境，走致富之路是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的強(qiáng)烈愿望；在該市及砒砂巖區(qū)已建有涉及生態(tài)產(chǎn)業(yè)的大型企業(yè)，生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有充分條件。此外，建設(shè)綠色礦山、實(shí)施礦山生態(tài)修復(fù)已成為不少煤礦企業(yè)的共識(shí)和愿望。

３ 生態(tài)治理－生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)與模式

３．１ 生態(tài)治理措施配置技術(shù)與模式

根據(jù)３ 種砒砂巖類型區(qū)的土壤侵蝕環(huán)境、生態(tài)退化特征、土壤和適宜的衍生產(chǎn)業(yè)發(fā)展條件，分別構(gòu)建了小流域生態(tài)治理措施配置技術(shù)與模式。

３．１．１ 裸露區(qū)

裸露區(qū)的生態(tài)治理措施體系結(jié)構(gòu)是以灌草為主＋抗蝕固結(jié)＋集水設(shè)施＋經(jīng)濟(jì)林草＋材料工程，形成坡頂－坡面－溝岸－溝床－溝頭全方位立體多單元的復(fù)合侵蝕綜合治理措施空間布局模式。

３．１．１．１ 坡頂治理

針對(duì)雨水極易流失、難以利用的突出問(wèn)題，重點(diǎn)研發(fā)了坡頂雨水集蓄及利用技術(shù)。

１）雨水高效利用。建設(shè)集雨、輸水、儲(chǔ)蓄工程等，為高效利用雨水創(chuàng)造條件。開(kāi)挖３０ ｃｍ 寬、５０ ｃｍ 深的等高水平溝，水平溝間距為３．５ ｍ，在水平溝內(nèi)噴施自主研發(fā)的ＨＫＹＧＪ－１ 型固結(jié)材料［３６］ 以避免水平溝被沖蝕。在水平溝兩端沿溝緣線設(shè)置寬２５ ｃｍ、深４０ ｃｍ的截流溝，截流溝與水平溝連接處設(shè)置高４０ ｃｍ 的土埂以有利于雨水集蓄，并使多余的雨水匯至集水窖內(nèi)。沿水平溝每隔３ ｍ 開(kāi)挖寬６０ ｃｍ、長(zhǎng)１００ ｃｍ 的魚(yú)鱗坑，并在其周壁噴施固結(jié)材料，然后栽植經(jīng)濟(jì)林等。魚(yú)鱗坑呈“品”字形布置，以改變坡頂小地形、防止坡面徑流沖蝕。為截留水平溝和魚(yú)鱗坑未能攔蓄的徑流，在溝頭設(shè)置集水池（窖），在集水池（窖）出口處安裝控制閥和ＰＶＣ 五通分流閥，連接ＰＶＣ 微潤(rùn)滴灌帶用于澆灌經(jīng)果林，集水池（窖）容積按下式確定：

Ｖ ＝ ｋ（Ｐ５０ － ＰＲ）Ｆ － Ｖｇ （１）

式中：Ｖ 為集水池（窖） 容積，ｋ 為系數(shù)，Ｐ５０ 為５０ ａ 一遇降雨量，ＰＲ 為降雨就地入滲量，Ｆ 為匯流區(qū)垂直投影面積，Ｖｇ 為已設(shè)置的水平溝、魚(yú)鱗坑等工程措施的蓄水量（體積）。

２）經(jīng)濟(jì)林模式。為兼顧衍生產(chǎn)業(yè)發(fā)展，結(jié)合魚(yú)鱗坑混交種植經(jīng)濟(jì)林，配置模式為紅棗＋蘋(píng)果＋長(zhǎng)柄扁桃＋山杏＋油松，其行距為３．５ ｍ，株距為３．０ ｍ；在經(jīng)濟(jì)林行間種植甘草等中草藥，其行間距為０．５ ｍ 左右、株距為０．６ ｍ 左右；在距溝緣線０．５ ｍ 處種植一行檸條＋錦雞兒，株間距為１．０ ｍ。

３．１．１．２ 坡面治理

根據(jù)坡面地形地貌、土壤侵蝕特征，按坡度將其分為＞６０°、３０°～６０°、＜３０°三部分，分別配置治理措施。

１）坡度＞６０°坡面。坡度＞６０°的坡面土壤侵蝕以重力侵蝕尤其是塊體狀重力侵蝕為主［３６］ ，其治理一是采取高聚物注漿措施以防止塊體狀重力侵蝕發(fā)生，二是噴灑ＨＫＹＧＪ－１ 型固結(jié)材料，以防止瀉溜、滑塌等重力侵蝕。

２）坡度為３０°～６０°坡面。一是采用植物籬笆治理匯流溝侵蝕，即編制６０ ｃｍ 高的柳條籬笆，沿溝道橫斷面埋設(shè)，每隔３０ ｃｍ 布設(shè)一道用沙柳條等制作的樁基；二是配合灌草等植被措施設(shè)置半月形小型魚(yú)鱗坑，以增加坡面雨水入滲，并將披堿草、蒙古蕕、花棒、沙棘、羊柴等混交栽植在魚(yú)鱗坑內(nèi)；三是噴施摻水１５０ 倍的ＨＫＹＧＪＺＳ－２ 型固結(jié)植生材料，以保持土壤水分含量、促進(jìn)植被生長(zhǎng)。

３）坡度＜３０°坡面。對(duì)于坡度＜３０°的坡面，采用砒砂巖改性材料六棱形空心砌塊進(jìn)行護(hù)坡，在砌塊空心處種植耐旱草本植物；或開(kāi)挖直徑５０ ｃｍ、深３０ ｃｍ 的半月形魚(yú)鱗坑，其行距３ ｍ、間距２ ｍ，在魚(yú)鱗坑內(nèi)栽植酸棗、自主培育的ＨＫＹ－１ 型紅棗和ＨＫＹ－２ 型紅棗、枸杞等經(jīng)濟(jì)效益較好的果樹(shù)，同時(shí)在混交灌木行間撒播披堿草、蒙古蕕等鄉(xiāng)土優(yōu)勢(shì)草種。坡面上如果沒(méi)有砒砂巖顆粒松散堆積體，那么一般不需要噴施固結(jié)材料。

３．１．１．３ 溝道治理

采用砒砂巖改性材料建設(shè)谷坊，其間隔不大于５０ｍ。谷坊底寬３．０ ｍ、頂寬０．５ ｍ、高２．０ ｍ。為防止谷坊表面遭受侵蝕，可噴灑ＨＫＹＧＪ－１ 型固結(jié)材料，其與水的配合比例為１ ∶ ５０。也可以采用植物柔性壩措施，在砒砂巖改性材料谷坊之間每隔１０ ｍ 布設(shè)一道植物柔性壩，其由５ 行混交的喬灌木樹(shù)種組成，每行喬灌木栽植成Ｗ 形或Ｖ 形，迎水面第１ 行為株距３ ｍ 的沙柳，第２ 行為株距２ ｍ 的酸棗與沙柳呈“品”字形排列，第３ 行為株距１ ｍ 的沙柳與酸棗呈“品”字形排列，第４ 行為株距１ ｍ 的檸條與沙柳呈“品”字形排列，第５ 行為株距１ ｍ 的沙棘與檸條呈“品”字形排列，行間距依次為２、２、１、１ ｍ，行間撒播草木樨、沙打旺、拉拉秧草種等。在流域面積大于１ ｋｍ２ 的小流域溝口，可建設(shè)小型砒砂巖改性淤地壩。

３．１．２ 覆土區(qū)

覆土區(qū)下墊面條件相對(duì)較好，為最大限度地達(dá)到徑流高效攔蓄利用、防蝕與生態(tài)產(chǎn)業(yè)高效協(xié)同，構(gòu)建的治理措施配置模式是：坡頂梯形溝網(wǎng)截流，溝間溝內(nèi)油松＋紅棗＋草被，開(kāi)發(fā)山杏＋甘草經(jīng)濟(jì)園；坡面陡坎固結(jié)防崩，緩坡灌草抗蝕植生；砒砂巖改性谷坊＋沙棘酸棗柔性壩交互封溝；溝口砒砂巖改性淤地壩攔沙淤地。

１）坡頂治理。在坡頂構(gòu)建山杏山桃經(jīng)濟(jì)林＋甘草＋串聯(lián)水窖徑流高效利用模式，經(jīng)濟(jì)林主要為山杏、山桃混交和油松，在魚(yú)鱗坑內(nèi)種植紅棗或油松，該模式既能豐富植物多樣性，又能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于匯水面積較大的坡頂，設(shè)置容積為１．５ ｍ３ 左右的ＰＶＣ 水窖；出露大片白色砒砂巖的坡頂不適宜建設(shè)水窖，可建設(shè)砒砂巖改性材料谷坊，用于蓄水、減蝕。同時(shí)，建設(shè)與坡頂截流溝網(wǎng)相連、經(jīng)過(guò)防滲處理的集水池（窖），并在連接集水池進(jìn)口的截流溝內(nèi)修建兩道高度為截流溝深度１／２ 的土坎［見(jiàn)圖３（ａ）］，其目的是盡可能在徑流進(jìn)入集水池前沉淀泥沙；將集水池內(nèi)的水通過(guò)虹吸裝置引入滴灌帶，用于坡面經(jīng)濟(jì)林灌溉，見(jiàn)圖３（ｂ）。

２）坡面與溝道治理。坡面與溝道治理措施及其配置模式同裸露區(qū)的。

３．１．３ 覆沙區(qū)

覆沙區(qū)的治理措施配置模式是：坡頂?shù)雀咄跍?，溝間沙柳＋甘草防風(fēng)或草障固沙，豎向節(jié)節(jié)設(shè)池蓄水，地衣結(jié)皮護(hù)??；溝坡宜草則草、宜灌則灌，輔以灌漿固溝；溝道灌草封溝。

１）坡頂治理。采取的措施包括水平截流溝＋縱向匯流溝攔蓄徑流、沙障＋檸條混交護(hù)坡、截流溝苔蘚基質(zhì)＋深根植物固埂、匯水出口集水桶收集徑流，形成檸條＋甘草＋草被＋截流溝綜合治理措施體系。由于沙棘不適宜在覆沙區(qū)生長(zhǎng)，因此可選取檸條＋甘草＋草被沿垂直等高線方向按“品”字形種植，其中檸條抗風(fēng)且耐旱耐寒、甘草適宜在覆沙區(qū)生長(zhǎng)。在坡頂邊緣開(kāi)挖截流溝，溝內(nèi)種植檸條以防止邊坡侵蝕，截流溝兩側(cè)土埂種植苔蘚以固埂防蝕。

對(duì)匯水面積較小且上覆沙較厚、風(fēng)蝕強(qiáng)烈但不易產(chǎn)生徑流的坡頂，可設(shè)置蜂窩狀沙障（沙障材料可選用稻草、麥草、披堿草等），并沿其內(nèi)緣線種植檸條等適生耐旱植物。

對(duì)于匯水面積較大且自然條件良好的坡頂，可建設(shè)徑流高效利用系統(tǒng)。在坡頂匯水線中點(diǎn)處修建容積為０．５ ｍ３左右的ＰＶＣ 蓄水窖（池），在坡頂匯水線末端修建容積為１．５ ｍ３左右的集水池；垂直坡頂匯水線方向挖數(shù)條水平溝以攔截坡頂徑流，其中一條連通坡頂蓄水窖（池）；種植“檸條＋紅棗＋甘草”經(jīng)濟(jì)林草，水平溝內(nèi)種植紅棗，并根據(jù)坡頂?shù)匦螚l件布設(shè)高度為水平溝深度１／３ 的土埂，以蓄積一定的雨水供紅棗生長(zhǎng)并減輕徑流沖刷，兩條水平溝之間種植檸條和甘草，檸條栽植在水平溝外沿以穩(wěn)固土埂。

２）坡面治理。坡面種植灌草，主要為檸條、胡頹子、沙打旺、沙蒿、百里香等水土保持先鋒樹(shù)草種。對(duì)于坡度＞６０°坡面上的塊體狀重力侵蝕，采用注漿固結(jié)措施治理［３６］ ；對(duì)于風(fēng)蝕形成的風(fēng)化層，采用ＨＫＹＧＪ－１型固結(jié)材料治理；對(duì)于坡度為３０°～６０°的坡面，可沿等高線設(shè)置間距為３ ｍ、寬度為２０ ｃｍ、深度為２５ ｃｍ 的小型水平溝，溝內(nèi)每隔２．５ ｍ 開(kāi)挖一個(gè)半月形魚(yú)鱗坑并種植檸條、蒙古蕕、羊柴、甘草等，以增加經(jīng)濟(jì)效益；對(duì)于紅色砒砂巖層，按照行距５０ ｃｍ、株距５０ ｃｍ 的“品”字形種植爬山虎、拉拉秧等藤本植物，生長(zhǎng)的藤條對(duì)其上下白色砒砂巖層形成良好的防蝕保護(hù)；對(duì)于坡度＜３０°的坡面，開(kāi)挖半月形魚(yú)鱗坑，坑內(nèi)混交種植自主培育的ＨＫＹ－１ 型紅棗和ＨＫＹ－２ 型紅棗、胡頹子、枸杞等經(jīng)濟(jì)效益較好的灌木樹(shù)種，在灌木行間混播沙蒿、沙蓬、百里香、草木樨、沙打旺、冰草等生命力較強(qiáng)的草種。需要說(shuō)明的是，坡度＜３０°的坡面一般不需要噴施固結(jié)植生材料，但是有砒砂巖顆粒松散堆積體的地方，仍需噴施濃度較低的固結(jié)植生材料。

３）溝道治理。覆沙區(qū)溝道砒砂巖多是裸露的，可以在主干溝道內(nèi)每間隔５０ ｍ 設(shè)置一座砒砂巖改性材料谷坊，同時(shí)在溝道上方修筑護(hù)岸工程或者砒砂巖改性材料擋土墻，擋土墻設(shè)置在距滑坡前緣一定距離處，墻后填筑土、石料以增強(qiáng)抗滑力，擋土墻高度以２ ｍ 為宜，擋土墻橫截面為梯形（上、下底寬分別為３０、６０ｃｍ）；谷坊之間每隔１０ ｍ 布設(shè)一道植物柔性壩。此外，可在主溝道建設(shè)植被護(hù)岸工程，在砒砂巖堆積體坡腳處種植沙柳、檸條等以防止水流沖蝕堆積體，在溝道邊坡種植爬山虎以減輕溝坡侵蝕；對(duì)于支溝的治理，以植物措施和建設(shè)改性材料谷坊為主。

３．２ 生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)與示范

３．２．１ 灌草平茬與飼料加工

砒砂巖區(qū)降水量少，為維持生態(tài)良性發(fā)展，需要對(duì)沙棘、沙柳等進(jìn)行平茬復(fù)壯，否則灌草會(huì)退化、死亡，為此開(kāi)展了平茬參數(shù)優(yōu)選及平茬秸料飼料加工的技術(shù)研究。

１）灌草平茬參數(shù)優(yōu)選。選擇檸條、沙柳、花棒、梭梭、楊柴、華北駝絨藜等植物作為研究對(duì)象，通過(guò)大田試驗(yàn)，研究不同灌草平茬最佳時(shí)間、高度，以及平茬后鮮重、干容重、含水量等狀態(tài)參數(shù)，同時(shí)測(cè)定、分析不同灌草的飼用價(jià)值。研究表明，不同植物的粗纖維含量隨時(shí)間的變化規(guī)律是不一樣的，例如檸條、楊柴、梭梭、華北駝絨藜和甘草的粗纖維含量在９ 月最高，沙柳、梭梭、甘草和華北駝絨藜的粗蛋白含量在５ 月最高。因此，對(duì)不同植物應(yīng)在不同時(shí)間平茬，以確保其飼用價(jià)值最高：５—９ 月，沙生灌草檸條錦雞兒的粗脂肪含量呈增大趨勢(shì)，且在５—７ 月增速最快，７ 月以后至第二年１月增速較慢，因此在７ 月對(duì)其平茬較為合適（動(dòng)物的適口性好且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高）；同理，沙柳宜在７ 月或９月平茬，花棒、梭梭、楊柴宜在７ 月平茬，甘草和華北駝絨藜宜在５ 月平茬。通過(guò)留茬高度為１０ ｃｍ、植株高的１／３、植株高的２／３ 三個(gè)方案研究了最佳平茬高度，總體來(lái)說(shuō)，平茬高度與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值指標(biāo)的關(guān)系不大?？傊瑧?yīng)綜合分析植物營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、植被恢復(fù)情況、飼料開(kāi)發(fā)需求等，選擇適宜的平茬時(shí)間及留茬高度。

根據(jù)《飼料中中性洗滌纖維（ＮＤＦ）的測(cè)定》（ＧＢ／Ｔ ２０８０６—２００６） 等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定了酸性洗滌纖維ＡＤＦ、中性洗滌纖維ＮＤＦ、粗蛋白ＣＰ、粗脂肪ＥＥ 等飼用價(jià)值參數(shù)。相對(duì)飼用價(jià)值（ＲＦＶ）是評(píng)價(jià)飼料質(zhì)量的重要指標(biāo)，把盛花期苜蓿的相對(duì)飼用價(jià)值作為１００，分析表明：花棒的ＡＤＦ 和ＮＤＦ 含量較高，甘草的最低；梭梭、甘草華北駝絨藜的ＡＤＦ 含量較低，沙柳、梭梭、甘草的ＮＤＦ 含量較低；甘草的ＣＰ 和ＥＥ 含量較高，沙柳和梭梭的ＣＰ 含量相對(duì)較低，其他灌草的ＣＰ含量相對(duì)較高且相差不大，梭梭的ＥＥ 含量最低，其他灌草ＥＥ 含量相對(duì)較高且相差不大。各種灌草的ＲＦＶ，以甘草最大，梭梭、華北駝絨藜、沙柳處于中等水平，檸條、花棒、楊柴處于相對(duì)較低的水平。

２）平茬秸料飼料加工技術(shù)研究。平茬灌草飼料加工工藝流程主要包括確定優(yōu)良灌草原料、除雜、粉碎揉絲、混合、發(fā)酵、烘干及微生物發(fā)酵飼料原料準(zhǔn)備、混合、制粒等。

中試產(chǎn)生的平茬秸料有沙柳、楊柴、花棒、甘草和檸條。將楊柴和花棒平茬秸料混合作為一種處理；將未添加發(fā)酵劑的５ 種植物平茬秸料設(shè)置為對(duì)照組Ａ，分別添加１‰乳酸菌、１‰乳酸菌＋１‰纖維素酶、１‰乳酸菌＋３％ＤＭ 糖蜜、１‰纖維素酶、３％ＤＭ 糖蜜、０．５‰青貯專用復(fù)合酶、３０％水分、０．５‰青貯復(fù)合專用酶＋３％ＤＭ 糖蜜、１‰纖維素酶＋３％ＤＭ 糖蜜、１‰乳酸菌＋１‰纖維素酶＋０．５‰青貯專用復(fù)合酶＋３％ＤＭ 糖蜜作為Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｋ、Ｍ、Ｎ 試驗(yàn)組。在青貯發(fā)酵６０ ｄ后，各處理的ｐＨ 值均在合理范圍內(nèi)，水分含量變幅為３３．３４％～７３．０７％，其中甘草水分含量最高、花棒的偏低；不同植物和不同處理的氨基酸態(tài)氮含量差異較大，但整體含量較低，其中檸條、甘草的氨基酸態(tài)氮含量相對(duì)較高，配方調(diào)制時(shí)應(yīng)考慮其營(yíng)養(yǎng)情況適量添加發(fā)酵劑；不同處理的有機(jī)酸含量差異顯著，但均在合理范圍內(nèi)，所有樣品中均未檢出有害有機(jī)酸。目前，已在相關(guān)企業(yè)建立草灌平茬秸料飼料加工中試車(chē)間并投入生產(chǎn)。

３．２．２ 砒砂巖質(zhì)土壤改良提力

砒砂巖質(zhì)土壤極為貧瘠，其上覆蓋的風(fēng)沙土地力也極為低下，在生態(tài)建設(shè)中，須采用物理、生物等方式對(duì)砒砂巖質(zhì)土壤及其上覆風(fēng)沙土進(jìn)行改良，為植被恢復(fù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供基礎(chǔ)條件。

１）利用污泥改良土壤。采用脫水污泥改良風(fēng)化砒砂巖土壤，使用的脫水污泥符合《農(nóng)業(yè)污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（ＧＢ ４２８４—２０１８）等技術(shù)規(guī)范要求。分別把添加污泥５％、１０％、１５％、２０％和風(fēng)化砒砂巖記為Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、ＣＫ 試驗(yàn)組，把苜蓿、草木樨、披堿草作為供試植物進(jìn)行大田試驗(yàn)表明，添加污泥明顯改善了砒砂巖質(zhì)土壤的理化性質(zhì)、提高了其肥力水平，４ 組添加污泥的土壤容重、總孔隙度、非毛管孔隙度、保水性、ｐＨ 值、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀都有所改善，其中Ｓ２ 試驗(yàn)組的９ 項(xiàng)指標(biāo)改善均較為明顯，其他各試驗(yàn)組只有個(gè)別指標(biāo)得到改善。綜合考慮理化性質(zhì)及肥力的改良水平，認(rèn)為１０％的污泥添加量較適合，添加１０％污泥改良砒砂巖土壤種植的植物鮮重、干重、株高均明顯提高，與對(duì)照組比較，分別提高了６２．６５％、７３．０６％、８２．４６％。當(dāng)污泥添加量大于１０％時(shí)其效果反而呈下降趨勢(shì)。進(jìn)一步研究表明，種植植物可以與添加污泥起到協(xié)同改良土壤的作用，植物能進(jìn)一步降低土壤容重、ｐＨ 值，提高土壤總孔隙度、飽和持水量，改善土壤電導(dǎo)率，具有生態(tài)治理與土壤改良的雙效作用。

２）砒砂巖復(fù)配風(fēng)沙土改良。對(duì)砒砂巖復(fù)配風(fēng)沙土改良砒砂巖土壤的研究已有不少成果［４２］ ，但對(duì)改良土壤理化性質(zhì)多參數(shù)的耦合關(guān)系還有待研究。在已有研究基礎(chǔ)上，通過(guò)大田試驗(yàn)，系統(tǒng)分析了砒砂巖添加比例分別為０％、３０％、５０％、８０％、１００％等５ 種情況下，土壤黏粒含量、粉粒含量、容重、孔隙度、田間持水量、團(tuán)聚體含量、有機(jī)質(zhì)含量、速效磷含量、有效磷含量的變化及其相互耦合關(guān)系，結(jié)果表明：黏粒含量與團(tuán)聚體含量有顯著的正相關(guān)性，黏粒和粉粒含量與田間持水量、孔隙度、有機(jī)質(zhì)含量、速效磷含量、有效磷含量具有極顯著的正相關(guān)性（見(jiàn)表１），砒砂巖和風(fēng)沙土之間的理化性質(zhì)可以形成很好的互補(bǔ)。試驗(yàn)表明，隨著砒砂巖添加比例增大，土壤容重、毛管孔隙度及田間持水量的垂直變異性減弱，以５０％的添加比例對(duì)風(fēng)沙土進(jìn)行復(fù)配改良較為合適。

３）物理－化學(xué)－生物三元一體綜合技術(shù)改良土壤、提升地力。通過(guò)砒砂巖與沙土復(fù)配、添加生物菌肥［３６］和有機(jī)肥、種植植物等措施綜合改良土壤、提升地力。首先，按５０％的比例將砒砂巖與沙土復(fù)配；其次，為保證植物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在復(fù)配土壤中加入一定比例的發(fā)酵有機(jī)肥、微生物菌劑、高摩爾比緩釋肥［３７］ 等；最后，在改良土地上種植甘草等，以起到改良土壤理化結(jié)構(gòu)與微生態(tài)系統(tǒng)的作用，提高土壤中微生物種類及活性，從而保證土壤改良的有效性和可持續(xù)性。在杭錦旗阿木古龍甘草健康產(chǎn)業(yè)園區(qū)開(kāi)展了甘草大田種植試驗(yàn)，分別設(shè)置５ 個(gè)０．３３ ｈｍ２的試驗(yàn)樣地，通過(guò)３ ａ 試驗(yàn)觀測(cè)表明，加入有機(jī)肥和微生物菌劑后，砒砂巖與沙復(fù)配土壤中的養(yǎng)分含量提升２０％以上，微生物數(shù)量可增加２ 倍以上，甘草的株高和覆蓋度分別提高１３２％和４０％。

３．２．３ 礦區(qū)生態(tài)修復(fù)與衍生產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)

以準(zhǔn)格爾旗昶旭露天煤礦為典型研究區(qū)，探索礦區(qū)復(fù)墾與衍生產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)技術(shù)與模式。昶旭煤礦開(kāi)采面積為１２．５６ ｋｍ２，礦區(qū)地勢(shì)總體上東北高西南低，海拔１ ２３０～１ ３５５ ｍ，屬低山丘陵區(qū)、大陸性季風(fēng)氣候區(qū)、干旱半干旱區(qū)。煤礦采空區(qū)采用逐層回填、逐層壓實(shí)的方式進(jìn)行了回填，下部回填煤矸石，頂部覆蓋煤礦排土（覆蓋厚度為１．２ ～ １．５ ｍ），其漏水漏肥嚴(yán)重，很難復(fù)墾。昶旭煤礦原煤儲(chǔ)量６ ４４２ 萬(wàn)ｔ，生產(chǎn)能力為２２０ 萬(wàn)～２６０ 萬(wàn)ｔ／ ａ，煤矸石產(chǎn)量為１０ 萬(wàn)～１５ 萬(wàn)ｔ／ ａ，形成了高３０～３５ ｍ、面積達(dá)１２ ｈｍ２的排土場(chǎng)高陡邊坡，穩(wěn)定性安全風(fēng)險(xiǎn)大。針對(duì)這些突出問(wèn)題，采取礦坑回填土壤改良、煤矸石改性利用、抗蝕＋控滲＋植生固結(jié)護(hù)坡、復(fù)墾區(qū)果園建植等措施，形成了礦區(qū)生態(tài)治理與生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模式。

１）礦坑回填土壤生物－化學(xué)綜合改良。研發(fā)了微生物肥力提升技術(shù)［３６］ ，通過(guò)有效生物菌的生命活動(dòng)促進(jìn)砒砂巖礦化分解，加速砒砂巖土壤化、增加土壤厚度。從砒砂巖和苜蓿中分離得到的優(yōu)勢(shì)菌群樣本（見(jiàn)表２）均能在ＬＢ（Ｌｕｒｉａ?Ｂｅｒｔａｎｉ）液體培養(yǎng)基表面形成生物膜，同時(shí)產(chǎn)生鐵載體，具有抗逆性和促生作用。大田示范土壤與回填土壤相比，土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀含量分別提高２４．７％、１１．９％、２１．０％，土壤蔗糖酶活性為５８．８％，苜蓿和黑麥草干重增加２２．３％～８１．５％，ｐＨ 值下降至中性，氮含量提高１９．７％～３０．４％，土壤脲酶活性提高１３．０％～３７．７％，細(xì)菌總數(shù)達(dá)到１０７ ＣＦＵ·ｇ／ Ｌ。砒砂巖、復(fù)配熟土和微生物菌劑混合后，粒徑＞０．２５ ｍｍ 的團(tuán)聚體質(zhì)量增加１５％，回填土結(jié)構(gòu)得到明顯改善。同時(shí)，在果樹(shù)栽植坑四周及底部噴灑固結(jié)植生材料［３７］ ，可防止?jié)补喙麡?shù)的水分滲失。

２）改良土壤建設(shè)果園。對(duì)回填土進(jìn)行生物－化學(xué)綜合改良，選取礦區(qū)適生經(jīng)濟(jì)植物，建設(shè)復(fù)墾區(qū)示范果園約６７ ｈｍ２，果園內(nèi)栽植的紅棗、黑枸杞、文冠果、甘草、蘋(píng)果、歐李、陜西大杏等經(jīng)濟(jì)作物長(zhǎng)勢(shì)良好，回填區(qū)土壤得到有效、快速改良。

３）排土場(chǎng)高陡邊坡抗蝕＋控滲＋植生綜合防治。為了穩(wěn)固煤礦排土場(chǎng)高陡邊坡，研發(fā)了無(wú)毒、不含重金屬且具有保水性能、黏附性能、耐水抗凍性能、無(wú)側(cè)限抗壓性能的抗蝕控滲復(fù)合材料［４３］ 。首先，在高陡邊坡扦插邊長(zhǎng)為１ ｍ 的沙柳菱形網(wǎng)格；然后，在網(wǎng)格中栽種沙棘并撒播紫花苜蓿、草木樨、沙打旺等混合草籽；最后，噴灑濃度為４％的抗蝕控滲復(fù)合材料。復(fù)合材料可以形成大型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層，有效阻控風(fēng)力、水力侵蝕；植物莖葉可減輕雨滴擊濺侵蝕和徑流沖刷，其根系可固結(jié)土壤。該項(xiàng)綜合防治措施實(shí)施１ ａ 后，邊坡植被覆蓋度達(dá)到７０％，通過(guò)布設(shè)光纖光柵傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)表明，觀測(cè)時(shí)段內(nèi)４ 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的月均位移量?jī)H有０．１７ｍｍ、較無(wú)防治措施的降低６％～６２％，固坡效果明顯。

４）煤矸石改性建筑材料。為解決煤矸石占地多、風(fēng)化快、污染大氣、回填礦坑漏水漏肥等問(wèn)題，利用機(jī)械－熱－化學(xué)活化原理，研發(fā)了無(wú)害化改性技術(shù)［４３］ ，將改性材料作為建筑材料用于礦區(qū)路面硬化，改善了礦區(qū)交通條件， 實(shí)現(xiàn)了采礦有害伴生物的資源化利用［３６］ 。

３．３ 生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式

以覆沙區(qū)為例，構(gòu)建了多種適生經(jīng)濟(jì)作物種植與開(kāi)發(fā)模式。

３．３．１ 甘草種植模式

采用研發(fā)的適用于風(fēng)沙區(qū)的防滲保水保肥劑高摩爾緩釋肥，結(jié)合砒砂巖復(fù)配風(fēng)沙土的方法，改良覆沙土壤。引進(jìn)優(yōu)質(zhì)品種烏拉爾甘草，采取育苗移植的栽種方式，于４ 月上旬至５ 月中旬移栽，經(jīng)土壤改良，基本不需要灌溉、施肥、除草等，處于自然生長(zhǎng)狀態(tài)，其根莖具有藥用價(jià)值，地上部分具有飼草化利用價(jià)值。

３．３．２ 梭梭草套種甘草模式

在對(duì)土壤改良基礎(chǔ)上，采取“２ 行１ 帶”的方式進(jìn)行栽植：梭梭草栽植（幼苗移栽）株間距為１ ｍ、行距為２ ｍ、帶間距為６ ｍ；梭梭草帶間種植甘草，共種植９ 個(gè)條帶，帶間距為０．５ ｍ，其中梭梭草邊第一條帶與梭梭草距離為１ ｍ。梭梭草能夠在極端高溫及干旱等不利生境中保持較高的碳同化作用及光合利用效率，可以增加沙土地表粗糙度，具有防風(fēng)固沙、加快沙地成土進(jìn)程的作用；甘草可起到固氮增肥和治沙作用。此外，還可以利用梭梭草嫁接肉蓯蓉，結(jié)合甘草開(kāi)發(fā)，形成“一草一蓉”生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。

３．３．３ 馬鈴薯與玉米輪作＋冬油菜防蝕種植模式

采用前述物理－化學(xué)－生物三元一體綜合技術(shù)改良風(fēng)沙土，其中砒砂巖復(fù)配風(fēng)沙的比例為（１．０ ～１．５） ∶（１．５～２．０），復(fù)配土厚度為１０ ｃｍ 左右，有機(jī)肥施用量為４５～７５ ｍ３ ／ ｈｍ２，高摩爾比緩釋肥施用量為０ ～ ４５０ｋｇ／ ｈｍ２，旋耕土層厚度為２０～４０ ｃｍ，芽孢桿菌Ｐ７５ 菌液、苜蓿中華根瘤菌Ｄ１０ 菌液、巨大芽孢桿菌Ｈ３ 菌液按（１．８～２．５） ∶ （１．０～１．７） ∶ （３．５～５．５）復(fù)配施用。馬鈴薯（土豆）與玉米輪作，收獲后復(fù)種冬油菜，采取行帶式（行帶方向與種植區(qū)主風(fēng)向垂直）或全覆蓋式機(jī)械化復(fù)種冬油菜，行間距為２０～４０ ｃｍ，播種量為２２．５～３０．０ ｋｇ／ ｈｍ２，播種深度為３～５ ｃｍ。試驗(yàn)表明，土壤經(jīng)改良后，種植的馬鈴薯產(chǎn)量由３７．５ ｔ／ ｈｍ２提高至４５．０～５２．５ ｔ／ ｈｍ２。

３．３．４ 經(jīng)濟(jì)林種植模式

基于對(duì)砒砂巖區(qū)生態(tài)承載力、生態(tài)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與潛質(zhì)分析和對(duì)砒砂巖區(qū)林果種類調(diào)研，針對(duì)覆沙區(qū)土壤水分蒸發(fā)與滲透快、土壤肥力低、保肥性差及土壤松散形不成團(tuán)聚體等問(wèn)題，構(gòu)建了油松、山杏、長(zhǎng)柄扁桃等經(jīng)濟(jì)林果業(yè)的種植模式。均采用穴植（魚(yú)鱗坑規(guī)模為５０ ｃｍ×３０ ｃｍ）方式，株行距為２ ｍ×３ ｍ，油松為２ ａ 生幼苗、山杏為２～３ ａ 生幼苗、長(zhǎng)柄扁桃為２ ａ 生幼苗。山杏和長(zhǎng)柄扁桃穴植時(shí)，首先將苗木根系裝入有少許熟土的袋中（直徑４０～５０ ｃｍ、高３０ ｃｍ）并使之舒展，再裝土至與苗木嫁接口齊平，在袋底部朝大側(cè)根部位做２ 個(gè)直徑５ ｃｍ 左右的孔；然后將袋子放入栽植坑內(nèi)并回填表土與袋內(nèi)的填土齊平，覆土至嫁接口以上１５ｃｍ 左右；最后踩實(shí)、修好樹(shù)盤(pán)。２０１８ 年建設(shè)的經(jīng)濟(jì)林果種植基地，目前山杏、長(zhǎng)柄扁桃等均已結(jié)果，并與相關(guān)企業(yè)合作把部分產(chǎn)品（果品）成功投向市場(chǎng)，形成了“科技＋企業(yè)＋農(nóng)戶”“科技＋政府＋企業(yè)＋農(nóng)戶”的生態(tài)治理與生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展模式。

３．３．５ 生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)運(yùn)行模式

為形成良性持續(xù)發(fā)展的生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)，建立了“政府支持，科技支撐，企業(yè)產(chǎn)業(yè)化＋公益性投資，農(nóng)牧民市場(chǎng)化參與” 的多元投資、多方參與、共同受益機(jī)制，探索并實(shí)施了“企業(yè)自建經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)業(yè)基地”“公司＋農(nóng)牧戶”“科技＋企業(yè)＋政府＋合作社＋農(nóng)牧戶”“企業(yè)與農(nóng)牧民股份合作經(jīng)營(yíng)”“生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)鏈就業(yè)扶貧”等多種運(yùn)行模式。

４ 結(jié)論

１）生態(tài)治理－生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的基本原理是行為互驅(qū)動(dòng)、效應(yīng)互補(bǔ)償，應(yīng)遵循的原則是“雙律適應(yīng)、適地適生、三方意愿”。

２）鑒于砒砂巖覆土區(qū)、覆沙區(qū)、裸露區(qū)三大類型區(qū)的水土流失、土壤、植被、地形地貌、水文氣象等自然環(huán)境有明顯差異，分別構(gòu)建了小流域生態(tài)治理－生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的綜合治理措施體系和治理模式，以坡頂、坡面和溝道為水土保持生態(tài)治理措施配置的３ 個(gè)地貌單元，選擇兼具水土保持功能和飼用、藥用、食用等經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)價(jià)值的沙棘、甘草、紅棗、沙柳、檸條、山杏、蘋(píng)果等進(jìn)行生物措施配置，配合注漿固結(jié)、抗蝕促生、砒砂巖改性等新的工程技術(shù)措施進(jìn)行生態(tài)治理。

３）根據(jù)砒砂巖區(qū)露天煤礦生態(tài)修復(fù)的需要，以昶旭煤礦為典型研究區(qū)，采取礦坑回填土生物－化學(xué)改良、回填區(qū)生態(tài)果園建植、高陡邊坡抗蝕＋控滲＋植生、煤矸石改性資源化利用等關(guān)鍵技術(shù)，并實(shí)施了示范應(yīng)用，取得了礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)與生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展的良好成效。

４）以砒砂巖覆沙區(qū)生態(tài)治理與生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展模式構(gòu)建為例，提出了“土壤改良固沙＋”（如土壤改良固沙＋經(jīng)濟(jì)林種植、土壤改良固沙＋梭梭草套種甘草等）生態(tài)治理開(kāi)發(fā)模式，并通過(guò)生態(tài)衍生產(chǎn)品中試加工，探索實(shí)施了“政府支持，科技支撐，企業(yè)產(chǎn)業(yè)化＋公益性投資，農(nóng)牧民市場(chǎng)化參與”的多元投資、多方參與、共同受益運(yùn)行機(jī)制，以及“企業(yè)自建經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)業(yè)基地”“公司＋農(nóng)牧戶”“科技＋企業(yè)＋政府＋合作社＋農(nóng)牧戶”“企業(yè)與農(nóng)牧戶股份合作經(jīng)營(yíng)”“生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)鏈就業(yè)扶貧”等多種運(yùn)行模式。

砒砂巖區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱、人類活動(dòng)強(qiáng)烈等多重問(wèn)題疊加，生態(tài)治理難度極大，為實(shí)現(xiàn)生態(tài)治理－生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，還有很多亟待研究的應(yīng)用基礎(chǔ)問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)，本文僅是初步探索，仍需基于“兩山”理念，從更大空間區(qū)域?qū)ι鷳B(tài)治理與衍生產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論、協(xié)同發(fā)展的體制機(jī)制與途徑、實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)等開(kāi)展進(jìn)一步研究。

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【責(zé)任編輯 張智民】