礦區土地復墾的影響評價及復墾思路修正——以重慶石灰巖礦山為例

田小松，鄭杰炳，周春蓉，譚顯龍

（1.外生成礦與礦山環境重慶市重點實驗室 重慶地質礦產研究院，重慶400042；2.煤炭資源與安全開采國家重點實驗室重慶研究中心，重慶400042）

生產建設活動的不合理建設和開采，不僅大量占用和破壞土地資源，而且對生態環境也造成了嚴重的負面影響。因此如何開展礦區土地復墾工作已成為學術界研究的焦點。我國土地復墾起步于20世紀50年代，20世紀80年代至今發展迅速，研究主要集中在 土 壤 重 構［1－5］、生 態 環 境 修 復［6－10］、適 宜 性 評價［11－13］、保 障 性 措 施［14－15］和 方 案 編 制［16－17］等 方 面。而土地復墾對礦區的生產能力和生態影響的評價卻少有報道［18－19］，評價方法和體系也較為單一。基于此，本研究構建了生產力指數評價體系和生態服務價值評價體系，并以石灰巖礦山為實例分析土地復墾對礦區農業生產力和生態服務價值的影響，在此基礎上修正土地復墾思路，以期待研究區的社會效益、經濟效益和生態環境效益協調持續發展。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

本研究選擇重慶市某石灰巖礦山土地復墾作為實證研究對象，該礦山位于重慶市九龍坡區與大渡口區接壤地帶，隸屬于重慶九龍坡區管轄。地理坐標：東經106°123′15″—106°24′00″；北緯29°22′15″—29°23′10″。屬于亞熱帶濕潤季風氣候，氣候溫和，四季分明。該地區平均氣溫為17.8℃，年平均濕度為79%，最大日降雨量為119.7mm，年降雨量為1 151.5mm。項目區內土地利用類型主要為林地、城鎮村及采礦用地和耕地，其余地區零星分布著園地、草地、交通運輸地、水域及水利設施用地和其他土地。林地以灌木林地為主，耕地以旱地為主，城鎮村及采礦用地以采礦用地為主。項目區的中部現有田間道路兩條，平均寬4.5m，并且耕地集中區域已有零星生產道路，與田間道路相連。雖然項目區具有一定的交通基礎，但是道路等級較低，布置凌亂，連通性差，路況較差。項目區范圍內有2條溪溝，從北面和南面耕地集中的區域穿過，北面溪溝常年有水，而南面溪溝季節性有水。在毗鄰項目區的西側存在著3個山坪塘，蓄水能力良好。耕作區的系統基本配套，但因石灰巖礦的開采，改變了原有地形地貌特征，使項目區范圍的灌排設施喪失了原有的功能，排灌設施需要增設，大部分溝渠有待升級改造。石灰巖礦礦區面積為1.54km2。

1.2 土地復墾影響的評價方法

通過土地復墾，將石灰巖礦區范圍內的地塊進行重組，并增補農田水利和田間道路等工程，從而使石灰巖礦區的土地利用特征發生變化。土地利用特征的變化又對區域的經濟社會和生態環境產生影響。本研究通過對土地利用特征變化的分析，將土地復墾的影響分為兩類，即農業生產能力和生態服務價值。

1.2.1 農業生產能力

（1）評價方法。本研究采用農業生產能力指數（AP）代表土地利用變化對項目區所產生的影響。從田塊特征（C1）、農業基礎設施（C2）和水資源（C3）3個方面選取了田塊破碎指數（U1）、田塊形狀指數（U2）、田間道路密度（U3）、田間道路的連通度（U4）、灌排系統密度（U5）、灌排系統的連通度（U6）、水資源供需平衡指數（U7）7項具體指標，組成農業生產能力的評價指標體系。農業生產能力指數（AP）的計算采用綜合指數模型，見式（1）。

式中：AP——農業生產能力指數；Wi——各評價指標的權重值，選擇層次分析法來確定指標的權重；Ui——各指標的標準值。

（2）指標權重分配及等級劃分。指標權重反映評價指標對評價單元的影響程度。本研究采用層次分析法確定各評價指標權重，選擇15名咨詢專家，其專業涵蓋土地資源管理、土壤學、農田水利、資源環境與城鄉規劃管理、巖土工程、生態環境和工程造價。得出農業生產能力評價指標的判斷矩陣、權重和量化分級標準見表1。

表1 農業生產能力評價指標判斷矩陣、權重及量化分級

1.2.2 生態系統服務價值 土地復墾前后的土地利用類型變化會影響生態系統的過程和所提供的服務功能。本研究以謝高地等［20］的研究結果為基礎，采用經修正的重慶市生態系統服務價值系數［21］，計算土地復墾前后生態系統服務價值（ESV，Ecosystem Services Value）和各單項功能的系統服務價值（ESVf）的變化，見式（2）和（3）。

式中：ESV——生態系統服務價值（元）；Ak——項目區第k種土地利用類型的面積（hm2）；VCk——生態價值系數［元／（hm2·a）］；ESVf——生態系統單項服務功能價值（元）；VCfk——單項服務功能價值系數［元／（hm2·a）］。

生態服務功能被劃分為氣體調節、氣候調節、水源涵養、土壤形成與保護、廢物處理、生物多樣性維持、食物生產、原材料生產、休閑娛樂9類；生態服務價值功能按照不同土地利用類型分為森林、草地、農田、濕地、水體和荒漠，生態服務功能價值單價見表2。生態服務價值計算時，耕地對應農田，園地取森林與草地平均值，林地對應森林，牧草地對應草地，水域及水利設施用地對應水體，城鎮村及采礦用地、交通運輸地和其他土地對應荒漠，灘涂取水體和濕地的平均值。

表2 重慶市生態系統單位面積生態服務功能單價

2 結果與分析

2.1 土地復墾前后研究區總體變化

2.1.1 土地利用結構調整 土地復墾將引起研究區土地利用結構的調整，結果見表3。土地利用結構數據來自于二調數據和土地復墾規劃數據。園地、林地、水域及水利設施用地、其他用地和城鎮村及采礦用地有不同程度的減少，減少的面積分別為1.14 hm2，96.62hm2，0.17hm2，3.92hm2和25.28hm2；耕地和草地有不同程度的增加，增加的面積分別為86.76hm2，26.28hm2；交通運輸地的面積未發生改變。在增加的土地利用類型中，耕地增加的面積最大，占總面積的56.48%；在減少的土地利用類型中，林地減少的面積最大，占總面積的62.90%。

表3 研究區土地利用結構調整

2.1.2 研究區地塊規模及配套工程調整 通過土地復墾，擬在項目區通過土壤重構、植被恢復和配套工程措施恢復土地的可利用狀態。石灰巖礦開采以后，通過場地平整、表土覆蓋、農田水利和道路措施，將礦區開采的終了平臺規劃為耕地。土地復墾將地塊設計成40m×250m，田坎個數由原有田坎整合歸并至98個，單個田坎設計面積約1hm2；通過土地復墾，田間道路長度由1 222m增加至5 354m，其密度由8m／hm2增加為35m／hm2；灌排渠的長度由510m增加至7 001m，其密度由3m／hm2增加為46m／hm2（表4）。

表4 研究區田塊規模和基礎設施調整

2.2 土地復墾前后影響評價

2.2.1 農業生產能力 在農田生產能力估算模型當中，田塊（C1）和農業基礎設施（C2）的指標值來源于矢量數據。水資源（C3）指標值來源于土地復墾報告。根據具體的各指標值、權重值和指標分級，獲得農業生產能力指數的總得分（AP）。土地復墾前后農田的生產能力發生了變化，見表5。開采前的C1得分為7.17，土地復墾后的C1得分為10.99，增加分值為3.28；開采前C2得分為8.34，整治后的C2得分為64.66，增加分值為56.32；開采前的C3得分為12.82，土地復墾后的C3得分為16.48，增加分值為3.66。農業生產能力指數（AP）的總得分由開采前的28.33，增加至92.13，增加分值為63.80。可見，石灰巖礦區開采前的生產能力差，田間道路和農田水利措施改善了區域內的農業生產基礎設施，并使農業生產能力得到大幅度的提升。

表5 研究區農業生產能力的變化

2.2.2 生態系統服務價值 通過公式（2）和（3），計算出項目區土地復墾前后各用地類型生態服務價值、總服務價值和各功能價值的變化情況，結果見表6，表7。研究區的總生態服務價值由開采前的597.67萬元／a減少至157.90萬元／a，是由于石灰巖礦開采過程中對原有林地造成了損毀，致使生態系統服務價值大幅度減少。開采前，林地對生態服務價值貢獻最大，為579.76萬元／a，占總的生態服務價值的97%；在后期的復墾規劃中，復墾方向發生了調整，生態服務價值貢獻最大的為耕地，占總生態服務價值的64.19%，其次為林地，占生態服務價值的31.8%。

由表7可以看出，土地復墾前后各單項功能的生態系統服務價值的變化，廢物處理和食物生產是略微的增加，其他單項功能的生態服務價值都是減少。其中以生物多樣性下降最明顯，ΔSEV為－329.08萬元／a。

表6 研究區生態系統服務價值的變化

表7 研究區單項功能的生態系統服務價值的變化

3 討 論

3.1 土地復墾評價結果

在石灰巖礦區，因開采過程對土壤進行表土剝離堆放處理，充足的土源為土地復墾提供了良好的條件。通過土地復墾方案，研究區范圍內的耕地面積由16.42hm2增加至103.18hm2。在規劃過程中，將采礦區進行全面的土壤重構工程，重新規劃和布局地塊，改善了土地現狀條件下地塊破碎的情況。在中國，增加耕地面積是土地復墾的主要目標之一。本研究中耕地面積增加的主要途徑是將采礦損毀的灌木林地轉化為耕地。通過研究區土地利用現狀分析，研究區內耕地區域的生產能力較低，主要是因為研究區的農田水利設施和田間道路的密度低，連通性差。在土地復墾中，通過合理布置田間道路和農田水利工程改善和提升了研究區的基礎設施條件。從土地復墾前后的農業生產能力指數可以分析，土地復墾前后的農業生產能力最大貢獻因素發生改變，開采前的最大貢獻因素為水資源（C3），而土地復墾后的最大貢獻因素為農業基礎設施（C2）。可見，開采前研究區主要是雨養農業，也就是傳統意義的"靠天吃飯"，而土地復墾以后，研究區的完善了農業基礎設施，改善了生產條件，提高農業生產能力。研究區土地復墾前后的農業生產力指數分別28.33，92.13，土地復墾前后農業生產能力指數增加了63.80。同時，農業生產能力的評價指標的權重分配也反映出農業基礎設施對生產能力提高的重要性。

通過研究區生態服務價值評價發現，增加耕地面積的同時，對其生態服務價值產生了負向的影響。總生態服務價值由597.67萬元／a減少至157.90萬元／a，其中，主要是石灰巖礦開采過程中損毀的林地轉化為了耕地。在轉化過程中，研究區單項功能的生態服務價值減少以生物多樣性最明顯，ΔSEV為－329.08萬元／a，在一定程度上影響著生態系統的復雜性和穩定性。

3.2 土地復墾思路的修完善

從土地復墾影響評價分析可以看出，通過配套工程措施的改善，研究區生產能力得到明顯提升。但是，對研究區進行生態服務價值評估結果顯示，該土地復墾工作對當地的生態環境有著負向的影響，生物多樣性、系統的穩定性和復雜性受到影響。在土地復墾的適宜性評價過程中，通常只是通過適宜性評價得出復墾方向，而復墾的方向對當地的社會效益、生態環境效益和經濟效益的影響多以定性描述為準，無法核實土地復墾對研究區的真正影響。因此，在土地復墾過程中要進行土地復墾影響評價工作，以修正土地復墾的編制程序，使土地復墾成果符合社會、經濟和環境要求。土地復墾思路的修正，見圖1。原有的土地復墾思路內容包括損毀土地調查及分析、土地復墾適宜性評價、土地復墾目標機標準、土地復墾工程設計及工程量測算、土地復墾計劃安排及費用估算和保障性措施。原有的土地復墾思路不能反映出項目區土地復墾實施前后土地利用現狀和基礎設施的改變對整個社會經濟和環境的影響。修正后的土地復墾思路在原有的土地復墾思路中增加了土地復墾效果評價，討論土地復墾效果是否符合社會、經濟和環境效益，使整個土地復墾思路更完善和合理。

圖1 土地復墾思路

4 結 論

（1）土地復墾后，研究區范圍內的耕地面積由16.42hm2增加至103.18hm2。合理布置田間道路和農田水利工程，改善和提升了研究區耕地區域的基礎設施條件。

（2）研究區的農業生產能力最大貢獻因素發生改變，開采前的最大貢獻因素為水資源（C3），而土地復墾后的最大貢獻因素為農業基礎設施（C2）。通過完善農業基礎設施，將農業生產力指數得以提高，由28.33增加至92.13。

（3）研究區的生態服務價值產生了負向的影響，生態服務價值由597.67萬元／a減少至157.90萬元／a。研究區的單項功能的生態服務價值減少以生物多樣性最明顯，ΔSEV為－329.08萬元／a。

（4）農業生產力評價和生態服務價值評價是結果是不同向的，對生態服務價值的影響是負向的。該土地復墾工作對當地的生態環境有著負向的影響，生物多樣性、系統的穩定性和復雜性受到影響。

［1］ 樊文化，李慧峰，白中科，等.黃土區大型露天煤礦煤矸石自燃對復墾土壤質量的影響［J］.農業工程學報，2010，26（2）：319－324.

［2］ 張發旺，侯新偉，韓占濤，等.采煤塌陷地對土壤質量的影響效應及保護技術［J］.地理與地理信息科學，2003，19（3）：67－70.

［3］ 董霽紅，卞正富，于敏，等.礦區充填復墾土壤重金屬分布特征研究［J］.中國礦業大學學報，2010，39（3）：335－341.

［4］ 孫建，劉苗，李立軍，等.不同植被類型礦區復墾土壤水分變化特征［J］.干旱地區農業研究，2010，28（2）：201－207.

［5］ 孫海運，李新舉，胡振琪，等.馬家塔露天礦區復墾土壤質量變化［J］.農業工程學報，2008，24（12）：205－209.

［6］ 袁劍剛，周先葉，陳彥，等.采石場懸崖生態系統自然演替初期土壤和植被特征［J］.生態學報，2005，25（6）：1517－1522.

［7］ 王改玲，白中科.安太堡露天煤礦排土場植被恢復的主要限制因子及對策［J］.水土保持研究，2002，9（1）：38－40.

［8］ 張桂蓮，張金屯，郭逍宇.安太堡礦區人工植被在恢復過程中的生態關系［J］.應用生態學報，2005，16（1）：151－155.

［9］ 陳洪祥，張樹禮，馬建軍.煤礦復墾地不同恢復模式下土壤特性研究：以黑岱溝露天煤礦為例［J］.內蒙古環境科學，2007，19（4）：63－67.

［10］ 徐占軍，侯湖平，張紹良，等.采礦活動和氣候變化對煤礦區生態環境損失的影響［J］.農業工程學報，2012，28（5）：232－240.

［11］ 王歡，王平，謝立祥，等.土地復墾適宜性評價方法［J］.中南林業科技大學學報，2010，30（4）：154－158.

［12］ 劉二偉，趙藝學.郭家山煤礦土地復墾適宜性評價［J］.山西農業科學，2010，38（7）：62－65.

［13］ 豆飛飛，李萍，朱嘉偉.永城市陳四樓煤礦土地復墾適宜性評價研究［J］.中國農學通報，2013，29（17）：192－197.

［14］ 金丹，卞正富.國內外土地復墾政策法規比較與借鑒［J］.中國土地科學，2009，23（10）：66－73.

［15］ 程琳琳.礦區土地復墾保證金制度實踐現狀及研究進展［J］.中國礦業，2010，19（1）：33－36.

［16］ 祝怡斌，周連碧，林海.金屬礦山土地復墾方案編制技術要點［J］.有色金屬，2010，62（2）：103－105.

［17］ 王金滿，白中科.生產建設項目土地復墾方案編制中復墾費用構成與取費標準分析［J］.資源與產業，2010，12（6）：84－89.

［18］ 郭力娜，運向杰，張鳳榮，等.挖損耕地復墾前后生產能力變化研究：以華北平原的曲周縣為例［J］.資源科學，2010，32（4）：737－742.

［19］ 馬從安，王啟瑞.大型露天礦區生態評價模型研究及應用［J］.采礦與安全工程學報，2006，23（4）：446－451.

［20］ 謝高地，魯春霞，冷允法，等.青藏高原生態資產的價值評估［J］.自然資源學報，2003，18（20）：189－196.

［21］ 王曉春.基于土地利用結構變化對生態系統服務價值的評價：以重慶市為例［D］.重慶：西南大學，2010.