矿区土地修复技术与生态农业可持续发展对策

我国矿产资源丰富，已探明的矿产就有100多种，其中储量为世界各国前列的金属矿产近20种。随着国民经济建设和开采技术的发展，采矿量在不断增加。矿产资源和开发利用，给人类提供了各种物质和能源，但也破坏了土地资源，污染环境。特别是在我国一些工矿区由于矿产资源开发中为考虑保护土地资源，维护生态平衡，致使土地生态系统遭到严重破坏，极大地影响了当地农业生产的发展。所以，在工矿区遏制破坏土地资源趋势，营造良好的生态环境，对农业生产有着重大的现实意义。

l 我国矿区土地修复的紧迫性

自从20世纪50年代以来，我国的金属、工业矿物、建筑材料等矿产资源被大量开采，给陆地自然环境带来了相当在的损害。据统计，1994年中国就有500万手工矿业工人工作在28万个矿区。大量的小规模手工采矿业，虽然发挥了重要的经济作用，也提供了许多就业机会，但是加剧了对周边地表植被或水文条件的破坏和对大气、水体、土壤的污染。据报道，我国受采矿业影响土地大约有300万hm，其中受乡镇企业影响的占1/3，在上世纪末每年因采矿造成的废弃地面积达3.3万hm2。

我国矿区受损土地的恢复相当缓慢，但比例在逐年提高。上世纪80年代初得到修复的矿区废弃地只有0.7%一1%，到80年代末提高到了2%，90年代初增至6.7%，1994年达到13.3%。1994年得到修复利用的矿区土地面积是1992年和1993年的总和，占全国在1987年至1995年期间共修复土地的3.7%。目前，有关矿区土地的修复与生态恢复工作仍存在一些具有挑战性的问题。如果由各种原因所造成的土地破坏总量的一半能被恢复并用于农业生产，那么我国每年的粮食产量会提高400亿kg。可见，修复与恢复矿区土地的生产力和生态系统健康对我国农业生产、环境保护、生态建设以及区域社会经济可持续发展均具有重要的现实意义。

2 我国矿区土地修复与恢复重建研究工作

在过去50年内我国土地修复与恢复重建研究工作，总体上可划分为4个发展阶段：① 上世纪50、60年代，矿区土地修复沿用传统思路：以通过填埋、刮土、复土等措施将退化土地改造成可耕种土地为目标的土地修复工作。②进入70、80年代，人们开始关注矿区土地资源的稳定利用以及相关的环境工程的配套问题，使得土地修复更加系统化。例如，中国煤矿学界取得了一系列研究成果，其中包括煤矿开采引起塌陷的预报预警系统、抗建筑变形理论、修复煤矿塌方土地的综合技术系统等L2]。③ 到了90年代，在矿区土地修复问题上更多地强调了生态学方面的观点，包括：选用适宜的表土、植物和肥料;研究先锋植物根的生长及根系分布结构;研究重金属的迁移模式;优化回填肥料的性质，例如利用煤炭垃圾或粉煤灰回填来促进植物生长;在生态恢复中综合考虑景观美化、可持续发展、人与自然的和谐等问题。目前，生态学的观点在中国矿区土地修复研究与应用中被广泛接受，但客观地说，这种朴素的实用生态学观点与上升到西方科学家所推崇的“完全生态恢复”，即回复到最初的生态系统，在理论上还是有差别的。这个时期的土地修复是一种以植被复原与生物多样性保护为目标的生态修复。④跨入2l世纪以来，一种以矿区生态系统健康与环境安全为恢复重建目标的污染土地修复在中国逐渐受到重视。其中包括了重金属矿区土地的植物修复、微生物修复、动物修复及其联合协同修复等多项环境与生物新技术。

3 矿区土地修复与生态恢复的自然限制因素

采矿过程中产生大量的固体废弃物，包括被剥离的废土、废石和尾矿等。尾矿废弃物通常含有混合的土壤、不同粒径的砂砾、尾矿废物及其风化产物等，与正常的土壤有很大的区别。不同矿区尾矿中有害重金属的浓度不同，其有机质、氮、磷的含量均很低，大概只有正常植被覆盖土壤平均背景值的20%一30%。这些废弃物简单堆放在陆地表面，给周边地区带来严重的环境污染，如江西德兴铜矿区、广东韶关和乐昌的铅锌矿区等。它们往往非常不稳定，除了直接造成土壤重金属污染以外，还将引起其它的环境问题。其直接影响包括耕地、森林或牧地的损失、对土壤有机质分解和氮矿化过程的抑制、对植物生长的毒害、以及土地生产力的下降等;间接影响包括空气污染、水污染和河流淤塞等。这些都将最终导致生物多样性衰减、景观资源和经济财富的损失。因采矿、冶炼及其废弃物的影响，矿区土壤表土常常缺失、压实、周期性侵蚀、温度波动大、并且受重金属污染、养分贫乏、生物多样性减少及其功能衰退。这些都构成了矿区土地修复与生态环境恢复重建中的物理性、化学性和生物性的限制因素。

4 矿区退化、污染土壤的修复

4.1 物理性修复

矿区土壤的表土常常会流失或遭到破坏。粉碎、压实、剥离、分级、排放等技术被用于改进矿区退化土地的物理特性，实际操作还包括梯田种植、排流水道和稳定塘设置、覆盖物或有机肥施用等L3]。植物残体余物(如稻草或大麦草)可作为覆盖物将土表层与极端温度变化隔开，增加土壤的持水量和减少地表径流对土壤造成的侵蚀。施用有机肥可显着改善土壤结构性。土壤物理性修复与恢复的关键是覆盖、培育与维持表土、改善土壤结构，建立植被覆盖、有效控制土壤侵蚀。