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露天礦區土地復墾適應性管理:內涵解析與框架構建

2023-10-24 17:14:10官炎俊王娟周偉曹銀貴白中科
中國土地科學 2023年2期

官炎俊 王娟 周偉 曹銀貴 白中科

摘要:研究目的:探討露天礦區土地復墾適應性管理的理論內涵,闡釋其主要管理要素與組織框架。研究方法:系統回顧法、類比分析法和邏輯推理法。研究結果:(1)基礎鋪墊、案例引導、需求倒逼、使命號召4層緣由共同驅動著露天礦區去探索一種與其生態系統內外部機理相適應的土地復墾動態管理模式—適應性管理;(2)礦區土地復墾適應性管理是以礦區土地生態系統健康發展與可持續開發利用為目標,通過監測、評估、反饋、調整等一系列活動,不斷探索并認識礦區土地復墾發展過程中的不確定因素及其內在規律,從而促使土地復墾不斷適應礦區社會、經濟、生態等方面協調發展的管理過程;(3)“目標制定—規劃設計—方案執行—監測評估—信息反饋—模式修正”六要素一體構成礦區土地復墾適應性管理的基本組織框架。研究結論:適應性管理具有靈活性、動態性等特征,如果管理者能把握礦區生態系統內部演化機理與外部干擾規律,并借鑒吸收相近領域研究成果經驗,那么適應性管理有望成為破解露天礦區土地復墾過程管理難題的有效途徑。

關鍵詞:土地復墾;生態保護;五元共軛理論;適應性管理;露天礦區

中圖分類號: F205 文獻標志碼: A 文章編號:1001-8158(2023)02-0102-11

基金項目:國家自然科學基金面上項目“青藏高原露天煤礦排土場地形—土壤—植被響應機理及地貌重塑研究”(41977415)。

礦區開采作為大規模改變土地利用方式的有組織人類活動,在推動社會經濟快速發展的同時,也不可避免會破壞礦區生態環境、損毀礦山土地資源[1-3]。尤其是露天開采[4-6],往往造成地形地貌破碎、自然植被破壞、土壤結構紊亂等生態損毀問題[7-10]。劇烈的人為擾動迫使礦區成為全球生態環境退化最為嚴重的地區之一[11],嚴重制約著礦區生態系統服務的有效供應[12-13],阻礙“綠色礦山”與“美麗中國”的建設進程。

土地復墾是改善礦山環境、恢復礦區生態系統的有效手段[14-15],更是統籌礦區資源開發與土地資源保護的重要途徑。加強礦區土地復墾及其管理,已成為眾多專家學者和政府管理部門關注的熱點問題[16]。當前國內外學者針對礦區土地復墾理論內涵、修復目標、方法技術、效果評價等進行了大量的研究[17-18],有效促進了礦區生態修復理論與實踐的發展。然而礦區土地生態系統屬于復雜的人工干預生態系統,針對土地復墾全生命周期的把握尚缺乏系統的理論認識。土地復墾作為一個動態發展的生態修復過程,其生態系統結構與功能需要在經歷漫長的修復及自我調整才能實現系統內外部發展的動態平衡[19-21],礦區生態修復具有恢復過程的長期性。受采礦擾動程度、土地復墾措施、自然區位條件等因素差異性影響,礦區生態系統恢復過程具有高度復雜性[19, 22-23]。同時,礦區生態建設效果對土地復墾的響應受到環境變化以及發展過程不可控性的影響,生態修復成功與否具有一定的不確定性。因此,面對礦區土地復墾發展的長期性、復雜性與不確定性,以傳統靜態思維的線性管理方式難以解決礦區土地復墾動態發展過程中出現的問題,探索一種與礦區生態系統相適應的土地復墾動態管理模式尤為迫切。

目前,適應性管理及其理念的優越性在生態保護領域得到廣泛認可[24]。隨著管理實踐過程中知識與經驗的積累,以及對系統動態發展過程監測技術的提升,人們對系統管理的認知能力也在不斷提高,這為深入開展適應性管理研究和實踐提供了良好的研究基礎[25-26]。有效管理土地復墾的首要任務是掌握土地復墾的動態發展規律,隨著遙感與地理信息技術的快速發展以及我國大型礦區歷史數據資料的長期積累,進一步論證了揭示礦區土地復墾恢復特征和描述恢復過程廣泛細節的可行性,為開展礦區土地復墾適應性管理的系統研究提供充分的數據基礎。

因此,本文在借鑒相關領域適應性管理理念與實踐基礎上,著力探討了礦區土地復墾適應性管理的理論內涵,闡釋了其主要管理要素與組織框架,以期為礦區土地復墾的動態管理摸索出一條可行之路。

1 礦區土地復墾適應性管理緣由剖析

1.1 基礎鋪墊——礦區復墾適應性管理現狀支撐

當前雖未有文獻直接對礦區土地復墾適應性管理開展研究,但類似觀點已經被一些研究提及或者體現。已有研究表明采煤塌陷區不同種植品種對于礦山生態系統條件具有不一樣的適應性[27],適應性策略能夠有效克服高寒高山環境下礦區植被恢復的挑戰,但適應性措施調整的有效性仍有待持續的跟蹤監測[11]。近年來,適應性管理理論也逐步應用于礦區生態系統管理中,部分學者初步提出了我國礦地協同適應性管理的機制、模式與制度基礎[28],并基于適應性管理思想提出自燃矸石山熱量聚散梯度原理[29]。適應性管理作為礦區采后管理的新思路,已被應用于關閉礦區社會生態系統的轉型策略研究[30]。通過構建小組模型讓利益相關者參與采礦后土地利用規劃,充分挖掘了各利益相關者長期合作對礦區復墾土地進行適應性管理的潛在作用[13]。總體來看,礦區土地復墾適應性管理相關研究主要集中在適應性理論層面,其應用潛力正處在積極探討階段。但適應性管理理論與實踐的發展以及在礦區生態系統中的有效嘗試,為開展礦區土地復墾適應性管理的系統研究打下堅實基礎。

1.2 案例引導——相近領域適應性管理理念借鑒

適應性管理概念提出40多年來,其理念內涵不斷發展成熟。適應性管理憑借其能有效解決復雜系統中不確定性難題的優勢,廣泛應用于社會(城鄉發展、應急管理、鄉村旅游)、自然(森林、水資源、濕地、草原等)管理等眾多領域,并積累了不少成功案例。隨著管理實踐過程中知識與經驗的積累,以及對系統動態發展過程監測技術的提升,人們對系統管理的認知能力也在不斷提高,這為深入開展適應性管理理論的拓展和實踐提供了良好的研究基礎[25-26]。結合礦區土地生態系統自適應性和自組織性,在借鑒相近領域典型案例基礎上,將適應性管理理念引入土地復墾及其管理過程中有望成為破解礦區生態修復難題的新思路。

1.3 需求倒逼——土地復墾發展過程的特征使然

根據恢復生態學的干擾(Disturbance)理論,生態修復過程中生態系統演替規律會在干擾產生的情況下發生轉變[31]。對于礦區土地復墾這樣一個受人為擾動和自然條件共同作用下的生態修復活動,干擾作用影響尤為明顯。當擾動措施適應于礦區生態系統演變機理時,土地復墾發展過程表現出“初始發展階段—快速發展階段—成熟穩定階段”的“S型”指數發展趨勢;而當擾動措施不適應于礦區生態環境及自然條件時,則需要通過生態重建再進入下一個循環過程,土地復墾發展過程表現出“初始發展階段(—快速發展階段)—退化潰敗階段—更新與重組階段”的交替循環發展趨勢。因此,迫切需求從全生命周期的角度來解釋礦區生態系統在土地復墾發展過程中所面臨的擾動。通過動態監測評估與信息反饋,適時對原復墾模式與目標進行管控調整,進而消除礦區生態系統因人工干預的復雜性和不確定性帶來的影響。

1.4 使命號召——新時代土地復墾及其管理新追求

礦區土地復墾是生態文明建設的重要組成部分,已經從學術理念發展為政策現實。開展礦區土地復墾是助推新時代國家科技發展的戰略需求,是鄉村振興、綠色礦山與美麗中國建設的發展基石。作為踐行習近平新時代生態文明思想的有力推手,加強礦山土地復墾及管理研究對國家生態安全格局的形成與穩定發揮著舉足輕重的作用。同時,《自然資源科技創新發展規劃綱要》及《全國重要生態系統保護和修復重大工程總體規劃(2021—2035年)》都將生態脆弱區的生態修復(含礦山地區)列為優先關注的主題,并強調以科技與理論創新推進自然資源治理能力現代化。在中共二十大提出的高質量發展背景下,如何在錯綜復雜的礦山環境中加強土地復墾適應性管理,從而促使損毀礦區可持續性地為人類提供生態系統服務是新時代土地復墾及其管理的高標準與新追求。

2 礦區土地復墾適應性管理內涵分析

2.1 適應性管理理念與內涵

適應性管理作為一種對資源利用進行過程管理的活動體系,由20世紀初的科學管理理念發展而來[24, 32]。適應性管理理念提出的初衷是為了破解用靜態方式評價環境自適應水平及其管理過程中所面臨的困境[33],并通過學習對評價與管理過程中出現的問題進行改進,從而更好地服務于管理實踐。適應性管理理念應用領域廣泛,由于管理目的、角度以及研究背景的不同,各研究視角下對適應性管理理論內涵的理解也各不相同[32, 34-37]。當前,被廣泛認可的概念為2020年三部委聯合印發的《山水林田湖草生態保護修復工程指南(試行)》對適應性管理的定義,即基于生態系統的不確定性和對生態系統認識的時限性,通過監測評估過去采用的管理政策和實踐措施來獲得經驗,并根據生態系統變化情況,修正、改進管理政策和實踐措施的方法和過程[38]。

2.2 礦區土地復墾適應性管理內涵

當前,礦區土地復墾適應性管理尚未形成明確的概念內涵,嚴重阻礙了適應性管理理念在礦區土地復墾中的應用與推廣。界定科學的理論內涵是開展礦區土地復墾適應性管理研究的首要任務,更為廣大學者深入探索礦區土地復墾適應性管理的實踐機制提供理論基礎。結合礦區土地復墾發展過程及適應性管理特性,在借鑒相近生態系統治理適應性管理理念基礎上,可將礦區土地復墾適應性管理定義為:以礦區土地生態系統健康發展與可持續開發利用為目標,通過監測、評估、反饋、調整等一系列活動,不斷探索并認識礦區土地復墾發展過程中的不確定因素及其內在規律,從而促使土地復墾不斷適應礦區社會、經濟、生態等方面協調發展的管理過程。其表現形式為礦區生態系統在各組織要素(目標制定、規劃設計、方案執行、監測評估、信息反饋、模式修正)之間層層遞進、交替循環,并隨著時間推移,呈現“從實踐中積累知識,以知識指導實踐”的螺旋式上升的動態管理過程(圖1)。需注意的是,在管理過程中,當土地復墾活動與礦區生態系統的適應性水平滿足或超過設定目標時,可跳過某一個或幾個組織要素,更早實現系統內外部的平衡發展。

3 礦區土地復墾適應性管理的組織框架解析

礦區土地復墾適應性管理強調對礦區土地復墾發展過程的全生命周期進行管理,強調從知識管理到知識創新、從經驗性管理到科學性決策管理的轉變。針對礦區土地復墾發展過程的不確定性和復雜性特征,以及適應性管理靈活性、動態性的管理特性,嘗試構建了基于“目標制定—規劃設計—方案執行—監測評估—信息反饋—模式修正”6要素一體的礦區土地復墾適應性管理組織框架,并對其實施環節進行闡釋,各要素組織形式如圖2所示。

3.1 目標制定

目標制定是適應性管理各環節實踐的基礎。作為一種多目標兼顧優化的管理模式,土地復墾管理目標既需要滿足土地復墾質量驗收的標準,同時也需要考慮不同利益相關者能否理解與接受。按目標實現階段劃分,土地復墾適應性管理目標分為近期目標、中期目標和遠期目標。近期目標要求在土地復墾施工期結束后,能夠針對具體生態問題消除生態脅迫的物理屏障,從而為提升生態系統質量創造基礎條件。中期目標要求在管護期(一般3~5年)結束后生態系統能達到土地復墾的工程驗收標準,即從形態上有效恢復礦區生態系統的景觀結構。遠期目標要求在宏觀尺度上恢復和提升礦區生態系統整體質量與功能。在優化復墾布局基礎上,顯著改善礦區自然景觀,促進土地和礦產資源的合理開發利用,從而維持礦區生態系統與周邊景觀的協調發展性。土地復墾管理的最終目標是保持礦區生態系統發展的可持續性[39],在實踐過程中應隨適應性程度與土地復墾認知水平的提高而適時做出調整。

3.2 規劃設計

規劃設計是對一定時間內礦區生態系統結構和功能的超前安排[40],是實現礦區土地復墾適應性管理的核心。露天礦區主要經歷“剝—采—運—排—造—復”一體化操作流程(圖3),通過自上而下的剝采與自下而上的土地復墾,從而重建一個結構與功能持續恢復的礦區生態系統。土地復墾規劃設計過程中適應性及其管理理念可體現在“五段論”(地貌重塑、土壤重構、植被重建、景觀重現、生物多樣性重組與保護五大生態重建階段)環節中。各階段關系既是層層遞進,更是環環相扣,不是簡單串聯,而是復雜并聯[41]。只有充分考慮地形地貌、土壤、植被等礦區生態要素形態的有效恢復,才能重現景觀格局結構穩定性,從而促進礦區生物多樣性的健康可持續發展。

(1)地貌重塑。地貌重塑是基礎。只有重塑穩定、與當地氣候條件相適應的地形地貌基礎上,后續復墾階段才能持續穩定推進。礦區地貌重塑的關鍵技術可體現在排土場基底、主體、平臺和邊坡構筑工藝4個方面。不同區域地貌重塑過程中地形演變過程可依據地形起伏因子(如海拔、坡度、坡度標準差、坡度變率、地表粗糙度比率、地表切割深度以及表面積等)和地形扭曲因子(如平面曲率、剖面曲率等)等進行表征。地貌重塑過程中的適應性主要體現在兩個方面:一是采用“近自然修復”理念,充分考慮重塑地貌與礦區原有地形地貌、周邊景觀的適應性,最大限度地防治礦區山體滑坡、水土流失等自然災害,從而消除對礦區生態系統穩定性有影響的限制性因子;二是結合微地形對重建生態系統發展的影響,充分考慮重塑地貌與當地自然條件的適宜性規律,對重塑地貌的海拔、坡度、坡向和坡形等進行整形改造,從而提升礦區重建生態系統的穩定性。

(2)土壤重構。土壤重構是礦區生態系統恢復重建的核心,其主要任務就是生成與培育成熟的礦山擾動土[41-42]。土壤重構規劃設計分為三個步驟:基底調查、方向確定和主體設計。受采礦損毀方式與程度、土地復墾工藝、土壤母質類型、氣候條件等區域差異性影響,重構土壤屬性恢復過程具有顯著的復雜性。另外,土壤屬性為土地復墾效果的隱性表征,其恢復特點在短期內不易察覺,重構土壤屬性發展過程充滿不確定性。重構土壤屬性不僅會影響早期地形地貌發展規律,而且適應的土壤質地、結構和布置也將有助于提高重塑地貌的穩定性[43]。同時,重構土壤屬性在很大程度上也影響著退化礦區地表植被的選擇和生長[44-46]。一方面不同復墾土地利用類型對土壤屬性的需求存在顯著差異[47-49],另一方面不同土地利用類型也促進重構土壤屬性差異化發展[50]。充分掌握重構土壤屬性恢復的動態性、復雜性和不確定性,理清重構土壤與重塑地貌、重建植被、重現景觀的內在緊密關系,是實現重構土壤適應性管理的關鍵。

(3)植被重建。植被重建是損毀礦區生態系統持續穩定發展的重要保障。重建植被作為礦區生態恢復的重要顯性指標,在能量交換和生態循環中起著重要作用,是礦區重建生態系統中最重要的生態要素之一[51],其動態變化可表征礦區生態環境擾動與恢復狀態。重建核心過程包括植被選擇與植被配置。選擇適宜的種植物種對于礦區植被重建尤其重要,通常包括先鋒植物和適生植物。先鋒植物的引入可快速改善礦區重建植被的生存環境,為損毀土地生態系統重建提供前提條件;適生植物的關鍵在于適應自然規律,協調環境因子,從而加速重構土壤的熟化過程,為重建植被創造良好的生長環境。同時,植被配置要求與周邊的自然環境條件相適應,即要與當地水土保持、防風固沙的生態治理要求相適應,又要與先鋒植被與適生植物的生理習性相適應。在實踐積累和認識發展的基礎上,探索適應礦區自然條件的植被物種及配置方式能更有效地促進重建植被朝正向演替的方向健康發展。

(4)景觀重現。景觀重現包括礦區生產、生態和生活的“三生空間”格局構建,是礦區重建生態系統結構優化與功能提升的外在表現。景觀重現是在礦區尺度上對其生態系統各要素進行布局設計,重建的景觀可以通過地形變化(例如土地整理)、水文穩定性(例如水運動和侵蝕風險)、土壤特性(例如物理、化學和生物特性)和植被建立(例如豐富度和多樣性)的影響來維持[43]。景觀重現的發展過程需要系統內部各要素之間的充分協調,并歷經一定時間來發展、穩定至成熟,在經歷漫長的相互適應及自我調整過程從而達到動態平衡。依據“山、水、林、田、湖、草、沙”生命共同體的系統理念,通過“點—線—面—網”與“網—面—線—點”兩種互逆反饋途徑,合理配置與優化系統內部地形、水文、土壤、動植物、人居環境等,從而重建一個內部結構穩定、與周邊景觀相適應的礦區生態系統[41]。

(5)生物多樣性重組與保護。生物多樣性重組與保護是恢復礦區生態系統的最高階段,也是加強復墾土地生態系統彈性和穩定性的關鍵環節。可通過復墾土地的土壤種子庫、土壤微生物、土壤動物、生物種間關系及生態位特征等核心指標進行探究。生物多樣性重組需要在積極認識地貌重塑、土壤重構、植被重建、景觀重現各環節發展規律基礎上,通過對重建生態系統的生物種類和配置結構進行人為調控,并逐步誘導生態系統最終演替為一個符合代際(間)需求的可持續性生態系統[41]。生物多樣性重組與保護不是孤立于地貌重塑、土壤重構、植被重建、景觀重現之上的獨立工程,不考慮地貌、土壤、植被和景觀的多樣性,就不可能重組出生物多樣性[41, 52]。科學地在地貌重塑、土壤重構、植被重建、景觀重現階段植入生物多樣性理念,不但使重組的系統生物多樣性更具有穩定性和適應性,也可以逆推重塑的地貌、重構的土壤、重建的植被、重現的景觀發展的可持續性。

3.3 方案執行

方案執行是礦區土地復墾規劃與設計落實的關鍵環節。土地復墾方案執行過程中,不同區域由于受擾動程度、土地復墾措施及自然條件的差異性,礦區生態系統穩定性(Ecosystem Stability, ES)特征在各復墾階段表現的迥然不同。以復墾時間為自變量(Time, T),ES值為因變量,構建礦區生態系統在土地復墾執行過程中演替特征的平面坐標系(礦區ES值具有物候變化特征,為簡化模型,僅以上下波動曲線表示礦區ES值變化趨勢)(圖4),礦區ES隨復墾時間T的變化趨勢可概況為6種演替情景(Scenario, S)。

(1)情景1(高效恢復至成熟型,S1)。礦區ES值在復墾起始點后穩步提升,達到相對穩定狀態后高出損毀前生態系統穩定性水平(ESo)。該情景下土地復墾規劃與設計對礦區自然條件具有很好的適應性,礦區生態系統結構和功能均得到有效恢復,土地復墾執行效果最佳。

(2)情景2(低效恢復至成熟型,S2)。礦區ES值在復墾起始點后穩步提升,達到相對穩定狀態后低于ESo水平。該情景說明土地復墾規劃與設計對礦區自然條件具有一定的適應性,但仍然面臨諸如氣候條件(水分、溫度、風速)、微地形(坡形、坡度、坡向)等生態脅迫,礦區生態系統結構和功能在一定程度上得到恢復,土地復墾執行效果欠佳。

(3)情景3(高效恢復而后退化型,S3)。礦區ES值在復墾起始點后穩步提升,在達到最高穩定性水平后,又出現生態退化過程。該情景下土地復墾不能從長遠角度有效恢復礦區生態系統,在土地復墾方案執行過程中,應加以積極人工引導或再規劃設計。

(4)情景4(無效恢復型,S4)。礦區ES值在復墾起始點后并未出現明顯提升跡象,而一直處于復墾起始點穩定性水平(ESd)上下波動。該情景下土地復墾方案對礦區生態條件幾乎不具有適應性,礦區土地生態系統的結構和功能完全得不到恢復,土地復墾無執行效果可言。該情景下主要考慮重新開展土地復墾規劃設計工作,在掌握礦區特殊環境條件與擾動規律基礎上重建一個可有效適應當地自然氣候條件的生態系統。

(5)情景5(高效恢復發展型,S5)。礦區ES值在復墾起始點后開始穩步提升,但尚未達到穩定狀態。該情景下雖然生態系統已對礦區自然條件表現出一定的適應性,但由于復墾時間較短,系統仍處于不斷發生變化的發展階段。在土地復墾方案后續執行過程中,仍應加強監測與管護,從而確保最終生態系統朝著預設目標方向發展。

(6)情景6(低效恢復發展型,S6)。礦區ES值在復墾起始點后開始提升,但提升幅度有限,且未達到穩定狀態。由于礦區生態系統尚處于發展階段,通過盡早的人工干預對礦區重塑地貌、重構土壤與重建植被進行積極引導,有望實現礦區重建生態系統的良性發展。

3.4 監測評估

監測評估是加強礦區土地復墾適應性管理的重要手段。監測評估土地復墾效果的主要目標是識別和補救動態發展過程中存在的問題,總結經驗教訓[53-54],以便為優化土地復墾模型和提高復墾效率提供依據。土地復墾的時空發展性意味著土地復墾效果監測不能局限于某一時點或某一時段[55],這就要求對土地復墾進行全過程監測,并依據監測結果及時調整規劃設計方案。可考慮從時間點、時間段、時間序列三個角度,開展了礦區—排土場—樣地尺度的關鍵生態要素監測,監測方法包括樣點采樣、現場調研、3S分析(RS、GIS和GPS)等,不同監測尺度與檢測方法對應關系如圖5所示。由于土地復墾發展的復雜性、非線性特征,對礦區生態系統進行監測與評價是適應性管理的難點與重點。

3.5 信息反饋

信息反饋是適應性管理中輔助決策的有效保障。這一環節的奏效需要充分發揮數據信息的監測作用,根據礦區生態系統實際情況靈活、準確、及時地調整土地復墾目標與管理措施。在礦區土地復墾動態監測基礎上,對生態修復效果進行評價與反饋[56]。最大化挖掘監測數據信息,及時識別并有效反饋礦區生態系統修復過程中存在的問題,為后續土地復墾的模式修正提供數據基礎[31]。

礦區土地復墾發展過程中的信息反饋應著重關注以下5個方面:(1)評價當前土地復墾措施的有效性,為是否調整復墾措施提供參考依據;(2)監測土地復墾發展過程中是否受復墾方案設計時未考慮到的因素影響,為及時修正復墾方案提供依據;(3)反饋不適應當地自然條件的土地復墾措施,為調整土地復墾規劃提供指導;(4)快速識別土地復墾低效恢復區域,為后續礦區精細化管理提供先決條件;(5)總結礦區生態系統演變規律與復墾管理經驗,為礦區建設成本的精準投入提供保障。

3.6 模式修正

模式修正是加強土地復墾過程管理、提升礦區生態系統服務與功能的升華之舉。礦區土地復墾模式的修正主體為礦區管理者或生態建設者,修正客體為動態變化的礦區生態系統。修正機制是在學習掌握土地復墾發展規律的基礎上,通過判斷土地復墾模式與礦區生態系統演變機理的適應性水平,從而識別不同土地復墾階段中生態系統自恢復潛力與亟待人工管理力度。依據礦區生態系統受干擾程度以及土地復墾模式待修正力度,礦區土地復墾包含4種修正模式:生態保育、生態管護、生態修復、生態重建[57],各修正模式關系如圖6所示。根據綠色礦山與生態文明建設要求,生態保育是維系礦區生態系統可持續發展的重要舉措,該思想也應貫徹土地復墾發展全過程。生態管護是礦區土地復墾管理過程中的關鍵環節,在復墾措施設計與實施中應給予充分考慮。生態修復是礦區土地復墾過程管理的難點與重點,在掌握土地復墾措施與生態系統演替機理適應性水平基礎上,通過積極的人工干預來維持生態系統穩定發展的過程。生態重建是確保礦區土地復墾取得成效最后的一道防線,也是人為干預程度最強的一種修正模式。

從控制成本角度考慮,不同土地復墾條件下礦區生態系統對修正模式的需求不同[57],而不同修正模式所需要的復墾投入也各不相同。隨著生態建設層次的提高,生態保育、生態管護、生態修復、生態重建4種修正模式下所需要的投入成本隨之升高。露天開采損毀土地規模大,生態修復成本高,通過選擇合理的修正模式,從而大幅度降低礦區土地復墾人力、物力投入水平,節約礦區土地復墾經濟成本。

從礦區生態恢復的長期效益考慮,自然恢復更有利于生態系統的可持續發展,而人工修復則在于引導退化的生態系統快速完成自我恢復[58-59]。露天開采對礦區周邊生態環境損毀嚴重,生態修復離不開積極的人工支持引導。生態保育、生態管護、生態修復、生態重建4種修正模式下人工引導修復的強度呈遞增趨勢。在“保護優先、自然恢復為主”的生態理念下,各生態建設層次的修正模式均應遵循礦區自然生態系統的演變規律,并積極發揮人類在礦區可持續發展中的主觀能動作用,充分協調自然恢復與人工修復之間平衡關系,才是確保礦區土地復墾取得成效的關鍵所在。

4 總結與啟示

基礎鋪墊、案例引導、需求倒逼、使命號召4層緣由共同驅動著露天礦區去探索一種與其生態系統內外部機理相適應的土地復墾動態管理模式。而適應性管理憑借其靈活性、動態性等彈性特征有望成為破解礦區土地復墾過程管理難題的有效途徑。在借鑒吸收相近領域適應性管理研究基礎上,結合礦區生態系統自適應性和自組織性,探討了礦區土地復墾適應性管理的理論內涵,并構建了基于“目標制定—規劃設計—方案執行—監測評估—信息反饋—模式修正”6要素一體的礦區土地復墾適應性管理模式。目標制定是適應性管理各環節實踐的基礎,規劃設計是礦區生態系統有效恢復的核心,方案執行是土地復墾規劃與設計落實的關鍵環節,監測評估是其適應性管理的重要手段,信息反饋是適應性管理中輔助決策的有效保障,模式修正則是提升礦區生態系統適應性與穩定性的升華之舉。各組織環節之間層層遞進、首尾相連,共同構成露天礦區土地復墾適應性提升的管理循環。

露天礦區土地復墾適應性管理是我國綠色礦山與生態文明建設實踐中不斷創新衍生的產物。然而就目前礦區土地復墾及其管理而言,適應性管理的理念滲入尚淺,未形成系統性的技術體系與實踐案例。為進一步完善我國礦區土地復墾適應性管理的體系研究,提出以下建議。

(1)拓展礦區生態系統保護修復的理論基礎。理解 “基于自然的解決方案(Nature based Solutions)”“彈性管理思維”“自然恢復為主,人工修復為輔”等生態修復領域先進理念,從全生命周期角度解釋礦區土地復墾的發展機理,為礦區土地復墾適應性管理提供新的理論視角。

(2)培養土地復墾動態管理的理念意識。土地復墾發展過程的長期性要求將動態管理理念貫徹于礦區復墾過程的各個關鍵階段(如復墾初期、快速發展期、穩定發展期、復墾成熟期等),根據動態發展特征來選擇適宜的土地復墾管理模式,從而實現礦區生態系統的可持續發展。

(3)提升礦區土地復墾效果監測的技術水平。積極探索地理大數據(GIS大數據:人、車、傳感器等;高分辨率光譜數據:哨兵、高分影像等;高光譜數據:珠海一號、歐空局CHRIS、無人機影像等)、云計算(Google Earth Engine 云處理平臺等)與人工智能(AI生態、智慧復墾、精準復墾等)[60]等方面的應用,以提升土地復墾動態監測精度與效率,為優化復墾管理提供重要依據。

(4)探討礦區土地復墾適應性管理的實踐案例。適應性管理在應對露天礦區土地復墾管理過程中顯示出了強大的生命力,但其解決實際案例的科學性仍有待進一步驗證。通過開展礦區土地復墾適應性管理案例的試點和示范研究,為大范圍實踐適應性管理積累經驗、探索道路。

參考文獻(References):

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Adaptive Management of Land Reclamation in Opencast Mining Areas: Connotation Analysis and Framework Construction

GUAN Yanjun1,2,WANG Juan2,ZHOU Wei2,3,4,CAO Yingui2,3,4,BAI Zhongke2,3,4

(1. School of Public Administration, Zhejiang University of Finance & Economics, Hangzhou 310018, China; 2. School of Land Science and Technology, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China; 3. Key Laboratory of Land Consolidation and Rehabilitation, Ministry of Natural Resources, Beijing 100035, China; 4. Technology Innovation Center for Ecological Restoration in Mining Areas, Ministry of Natural Resources, Beijing 100083, China)

Abstract: The purposes of this study are to explore the theoretical connotation of land reclamation adaptive management in mining areas, and to analyze its main management elements and organizational framework. The methods of this study include systematic review, analogical analysis, and logical reasoning. The results show that: 1) the foundation bedding, case studying, demand driving, and the call of duty are all driving the managers to explore an adaptive management model for land reclamation that is compatible with the internal and external mechanisms of opencast mining ecosystem. 2) Adaptive management of land reclamation in mining areas is a management process that based on the goal of sustainable development of land ecosystem and a series of activities such as monitoring, evaluation, feedback, and adjustment, continuously explores the uncertainties and inherent laws in the process of land reclamation, to promote the continuous adaptation of land reclamation to the coordinated development of social, economic, and ecological aspects of the mining areas. 3) The six elements of target formulation, planning and design, program implementation, monitoring and evaluation, information feedback, and model revision constitute the organizational framework for adaptive management of land reclamation in mining areas. In conclusion, adaptive management has the characteristics of flexibility and dynamism. If managers can grasp the internal evolution mechanism and external disturbance law of mining ecosystem, and learn from the experience of research results in similar fields, then adaptive management is expected to be an effective way to solve the management problems of land reclamation process in opencast mine areas.

Key words: land reclamation; ecological conservation; five-element conjunction theory; adaptive management; opencast mine areas

(本文責編:張冰松)

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