景觀生態學在廢棄露天礦山治理中的應用研究

摘要：目的：隨著工業化進程的不斷加快，露天礦山開采作為一種重要的采礦方式，為人類社會的發展作出了重要貢獻。然而，露天礦山開采也帶來了嚴重的環境問題，如土壤侵蝕與質量損失、水資源污染與礦山排水、生物多樣性喪失等，威脅著生態環境的穩定性和可持續性。方法：景觀生態學作為一門跨領域的學科，以獨特的理論和方法，成為解決廢棄露天礦山治理問題的有效途徑。景觀生態學關注人類活動與自然環境的相互作用，將自然科學、社會科學和人文科學相結合，以系統性和綜合性的視角探討環境問題，注重在自然與人類共存的條件下進行生態系統恢復和管理。結果：文章旨在探討景觀生態學在廢棄露天礦山治理中的應用，重點關注景觀規劃與重建、植被恢復與生物多樣性保護、水資源管理與生態水文修復等方面，對廢棄露天礦山帶來的環境破壞進行深入分析，剖析其對土壤、水資源和生物多樣性造成的影響。結合景觀生態學的理論與方法，提出相應的解決方案，以期實現廢棄露天礦山地區的生態修復和可持續發展。結論：通過對景觀生態學在廢棄露天礦山治理中的應用進行研究，有望為環境保護與治理工作提供新的思路和方法。同時，文章旨在為實現更廣泛的生態系統修復和可持續發展提供借鑒和啟示。

關鍵詞：景觀生態學；廢棄露天礦山；景觀規劃與重建；可持續利用

中圖分類號：X322 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）23-0-03

0 引言

在廢棄露天礦山治理中，應用景觀生態學能夠提供科學的理論和方法來修復和重建礦山區域的生態系統。通過景觀規劃與重建，可以合理規劃礦山區域的景觀格局和結構，恢復被破壞的植被和生態功能。通過選擇適宜的植被類型和引入適應性強的物種，可以恢復植被和保護生物多樣性。此外，水資源管理與生態水文修復也是廢棄露天礦山治理中的關鍵內容。通過合理管理水資源、修復濕地等措施，可以凈化水質，改善水生態系統的功能。

1 廢棄露天礦山環境破壞現狀

1.1 土壤侵蝕與質量損失

露天礦山開采首先就是對土壤表層的破壞和剝離，通常要移除大量的土壤和巖石來暴露礦石。在這個過程中，土壤表層被剝離，原本穩定的土壤結構被破壞。此外，開采過程中使用的爆破、挖掘、運輸等機械設備也會對周圍土壤造成物理損害。露天開采后，土壤會被侵蝕，礦區內的大量裸露土地會失去植被的保護，暴露在自然氣候條件下，降雨和風力等自然因素在裸露的土地上產生更大的沖擊和侵蝕力，導致土壤顆粒被沖刷、侵蝕和流失。特別是在陡坡區域，土壤侵蝕極為嚴重，形成溝壑和坡面，進一步侵蝕土壤。

土壤侵蝕不僅會改變土壤的物理性質，還會降低土壤質量。土壤中含有豐富的有機質、養分、微生物等，對植物生長和土壤生態功能至關重要。然而，隨著土壤顆粒的流失，土壤質地變得更為松散，腐殖質和養分加劇流失，導致土壤貧瘠。土壤質量損失會進一步影響植物生長和生態系統的穩定性。土壤侵蝕和質量損失是廢棄露天礦山環境被破壞的重要體現，不僅會對礦山區域的生態環境造成直接影響，還會導致土壤資源的永久損失［1］。

1.2 水資源污染與礦山排水

露天礦山開采過程中，通過礦井和排水系統會排放出大量廢水和排水，這些廢水和排水中往往含有不同濃度的重金屬，如鉛、鎘、汞、銅、鋅以及酸性物質和有機化合物等有害物質。這些物質通常是礦石中的成分，被礦山開采活動暴露和釋放出來。廢水和排水中的重金屬和有害物質具有毒性和累積性，進入周圍水體后，水生態系統被破壞會導致水資源污染，對水體生物產生直接和間接的影響。此外，也可能破壞水生態系統的結構和功能，如破壞水生植被和浮游生物群落平衡，降低水體的氧含量，導致水生態系統退化。

1.3 生物多樣性喪失

露天礦山開采需要清除大片的植被覆蓋，包括森林、草地、濕地等不同類型的植被。這些植被是生態系統的重要組成部分，為眾多物種提供食物、棲息地和保護，植被被移除后，許多植物和它們所依賴的生物群落會遭到破壞。露天礦山開采不僅會破壞動植物原本的棲息地，還會破壞食物資源和繁殖條件，使得物種無法繼續存活，進而導致生物多樣性喪失。

2 景觀生態學在廢棄露天礦山治理中的應用

2.1 景觀規劃與重建

景觀規劃是廢棄露天礦山治理的起點，涉及對礦區的整體規劃和設計，以恢復和重建受損的景觀結構和功能。景觀生態學提供了基于科學原則的規劃方法，包括確定合適的植被類型和布局、恢復生物多樣性、改善土壤質量以及創建適宜的棲息地。這種規劃方法還考慮了周邊生態系統的連通性，以促進物種遷移和種群交流，恢復礦區周邊的生態系統［2］。

2.1.1 景觀評估與規劃

景觀生態學理論通過在廢棄露天礦山治理中對礦區景觀進行評估，了解受損程度、生態條件、生物多樣性狀況等方面的信息。這種評估包括野外調查、遙感、GIS分析等方法，以獲取準確的數據和信息，然后基于景觀評估結果，確定治理廢棄露天礦山的規劃目標，這些目標包括恢復植被覆蓋、保護生物多樣性、改善水資源管理等。根據對礦區生態環境的評估，確定環境敏感區域和保護區域，并制定相應的限制性規定。這些規定可以控制未來的開發活動，保護關鍵的生態功能區和棲息地，避免其被進一步破壞和污染。規劃方案要考慮到生態功能的恢復和保護，以及與社區、經濟發展相協調。

2.1.2 重建生態功能區

在景觀規劃與重建中，重建生態功能區是關鍵任務，旨在恢復廢棄露天礦山區域的生態功能。建立核心保護區是重建生態功能區最關鍵的部分，目的是保護和恢復未受破壞或輕度受損的自然區域或關鍵生態功能區，如濕地、森林等。該區域須受到嚴格保護，限制人類活動，以促進物種保護和生態系統恢復。

2.2 植被恢復與生物多樣性保護

在露天礦山廢棄地修復中，恢復植被是重要步驟。通過植被的種植和生長，可以重新建立起植被覆蓋，形成穩定的植被群落，提供棲息地和食物來源，恢復生態系統功能。選擇適合該地區生態條件的本地植物種類，優先選擇本地原生植物，有助于提高植物的適應性和生存率。在植被恢復過程中，應注重選擇生態適應性較強的植物，包括具有耐旱、耐寒、耐鹽堿等特性的植物。此外，應推崇本地原生植物，以保護當地生物的多樣性。

2.2.1 植被種植與適應性調查

在廢棄露天礦山治理中，往往需要對礦山區域進行大規模的植被恢復。植被種植是指根據治理目標和生態需求，選擇適宜的植物種類，進行有計劃的人工種植。種植植被不僅有助于保持土壤和涵養水源，還能為當地生態系統提供重要的生態服務。在種植植被時，要充分了解當地的氣候條件、土壤類型、水資源狀況等環境因素，選擇對該地區適應性較強的植物種類，優先選擇本地原生植物種類。

在植被恢復過程中，適應性調查是必不可少的一步。適應性調查是指對植物種類在治理區域內的適應性進行評估和監測。通過適應性調查，可以了解不同植物種類對當地環境的適應性，包括生長狀況、抗逆性、繁殖力等。這有助于評估植被恢復工作的效果，確定哪些植物種類表現良好、哪些需要調整或更換，及時發現問題，采取相應的措施，優化植被恢復方案，提高植被恢復的成功率和生態效益［3］。

2.2.2 棲息地恢復與結構多樣性

在廢棄露天礦山治理中，棲息地恢復是關鍵步驟之一。棲息地恢復旨在重新建立和恢復植被，提供適宜的棲息地條件，吸引物種回歸和重新定居。棲息地恢復可以通過選擇當地適應性強的原生植物，以恢復和重建與自然環境相適應的植被群落。棲息地恢復應考慮恢復不同類型的棲息地，如濕地、草地、森林等，以提供多樣化的生境條件，重建生境結構。通過合理設計植被結構，包括植物的高度、層次和空間分布，創建復雜的立體結構，提供豐富的垂直和水平生境，滿足不同物種的棲息和繁衍需求。保持結構多樣性，結構多樣性是指植被中不同組成部分的多樣性，包括植物的高度、層次、空間分布、空間格局等。在廢棄露天礦山治理中，恢復結構多樣性對于保護生物多樣性至關重要，可以通過引入具有不同高度和生長習性的植物，形成植被的多層次結構，為不同物種提供棲息空間和食物來源。通過合理的植物布置和空間分布，創造復雜的植被空間格局［4］。

2.2.3 水資源評估與管理策略制定

水資源評估與管理策略制定是在廢棄露天礦山治理中應用景觀生態學的重要環節。從水資源管理與生態水文修復角度出發，水資源評估與管理策略制定首要的就是全面了解和評估廢棄露天礦山地區的水資源狀況。了解水資源的可利用性和變化趨勢，評估廢棄露天礦山地區的水資源總量、水文過程和水文特征；評估廢棄露天礦山地區水體的化學成分、水質狀況和污染程度，分析水質對生態系統和人類健康的影響；了解生物多樣性和生態過程的變化情況，評估廢棄露天礦山地區水生態系統的結構和功能，包括濕地、河流和水域生態系統。基于水資源評估結果，制定科學合理的水資源管理策略，以實現廢棄露天礦山地區水資源的可持續利用和生態修復。通過制定水資源保護政策和管理措施，限制過度抽取和污染，確保水資源得到合理利用和保護，優化水資源的循環利用，包括水的收集、儲存、利用和再利用，減少對外部水源的依賴，提高水資源利用效率；通過生態工程和生物修復等措施，恢復和重建水生態系統的結構和功能，促進生物多樣性的恢復和增強水體的自凈能力；建立水資源監測體系，定期監測和評估水資源的狀況和變化，及時發現問題并采取相應的治理措施。綜合水資源評估與管理策略制定的結果，制訂針對廢棄露天礦山地區的水資源管理計劃，為水資源的可持續利用和生態修復提供指導，這將有助于保護和恢復水生態系統，促進廢棄露天礦山地區可持續發展［5］。

2.2.4 生態水文修復與濕地恢復

從水資源管理與生態水文修復角度來看，濕地恢復是廢棄露天礦山治理中的重要方面。濕地是具有高度生態功能的水域和陸地交互區域，對水資源的凈化、保持水量平衡和維持生態平衡具有重要作用。廢棄露天礦山開采會對周邊濕地產生直接和間接的影響，包括濕地破壞、水域污染和生物多樣性喪失等。恢復濕地有助于發揮水資源的凈化和儲存功能，改善水質，增加水量，并提供適宜的棲息地供生物繁衍生息。通過調整水源的供應和排水系統，恢復濕地的水量平衡，增加濕地的水源補給和增強水位調節能力；控制泥沙和廢渣的堆積，減少泥沙對濕地生態系統的負面影響，保護濕地的水質和生態功能；通過引入和恢復植被，增加濕地的植被覆蓋率，增強濕地的蓄水能力、水質凈化能力和自我修復能力；保護和恢復濕地生態系統中的特有物種和關鍵物種，維護濕地的生物多樣性和生態平衡。

濕地具有凈化水體的功能，恢復廢棄露天礦山地區的濕地有助于改善水質，調節水資源的分布和利用，減少水災風險。濕地是許多物種的棲息地和繁殖場所，恢復濕地有助于保護和恢復生物的多樣性，促進生態平衡和生態系統功能恢復。

3 結語

景觀生態學在廢棄露天礦山治理中發揮著重要作用，值得深入研究和應用。通過景觀規劃與重建，可以有效恢復廢棄露天礦山地區的生態系統結構和功能，有助于修復植被覆蓋和棲息地，保護物種多樣性。水資源管理與生態水文修復可以改善水質、增加水量，保持水資源可持續利用。廢棄礦區的環境修復設計方案極其關鍵，設計人員必須對環境進行實地考察，依據考察數據，及時調整治理方案，綜合運用這些景觀生態學的理論與方法，為廢棄露天礦山治理提供科學依據和技術支持，實現環境的可持續發展。

參考文獻：

［1］ 劉勇.應用景觀生態學的廢棄礦山地質環境治理研究［J］.內蒙古煤炭經濟，2023（6）：187-189.

［2］ 陳納川.廢棄礦山地質環境治理方法分析［J］.西部資源，2022（3）：85-87.

［3］ 劉偉，劉曉文，肖祖未.應用景觀生態學的廢棄礦山地質環境治理研究［J］.環境科學與管理，2021，46（12）：161-165.

［4］ 王春.廢棄礦山常見環境問題與生態治理策略［J］.造紙裝備及材料，2021，50（12）：113-114，117.

［5］ 于云鵬，余青霖，吉鑫淼，等.論廢棄礦山地質環境的治理［J］.山西建筑，2017，43（9）：182-184.

作者簡介：劉睿嘉（1997—），男，湖北武漢人，碩士在讀，研究方向：環境藝術設計。