礦區踐行生態文明建設高質量發展總體設計及案例

陳 奇，白中科，曹銀貴，王金滿，周 偉，趙中秋， 馮 宇

2,3,滿42,3,4，周 偉2,3,4，（1.四川農業大學風景園林學院，四川 成都 611130；2.中國地質大學（北京）土地科學技術學院，北京 100083；3.自然資源部黃土高原礦區土地復墾野外科學觀測研究站，北京 100083；4.自然資源部礦區生態修復工程技術創新中心，北京 100083）

0 引 言

近年來，國內外在科教融合、產教融合立體化平臺踐行生態文明建設高質量發展方面研究逐漸增多。國務院印發的《國務院辦公廳關于深化產教融合的若干意見》（國辦發〔2017〕95號），提出了一系列政策和措施，以推進產教融合發展。同時，各地政府也相繼出臺了一系列支持產教融合的政策[1]，例如，浙江省政府推出“百校千企工程”，鼓勵企業與高校合作，加強人才培養和科技創新。國內一些高校也積極探索科教融合、產教融合立體化平臺建設[2]，例如，清華大學的“清華產學研基地”、北京大學的“北京大學生命科學產學研基地”、浙江大學的“互聯網+”產學研合作基地、上海交通大學的“產學研一體化平臺”、南京大學建立的產學研合作的示范基地等，這些平臺將高校、科研機構與企業、政府等合作伙伴聯系起來，推動科技成果的轉化和應用，同時推動了產業的升級和優化。國外許多高校和研究機構也在積極探索科教融合的實踐，例如，德國的弗勞恩霍夫研究所和大學合作，以應對社會經濟發展中的挑戰[3]。美國的MIT（麻省理工學院）與許多企業進行合作，共同開展科研項目，推動科技成果的轉化和應用。德國的“雙元制”教育模式、美國的“實踐教育”模式、日本的“產學合作”模式等[4]促進了技術創新和經濟發展。

綜上所述，科教融合、產教融合立體化平臺踐行生態文明建設和高質量發展的研究正在國內外得到越來越多的關注和實踐[5]。基于以上考慮，本文以中煤平朔礦區黃土高原礦區土地復墾野外科學觀測研究站為案例，系統梳理和總結多年土地復墾與生態重建經驗，進一步探討礦區踐行生態文明建設高質量發展的方法和路徑，旨在為綠色礦山建設、資源型城市綠色轉型和創新人才培養提供本土化可借鑒的方案。

1 基地建設發展歷程

中煤平朔集團有限公司地處黃土高原東部、山西省北部，朔州市平魯區境內，西北沿長城與內蒙古自治區接壤。平朔安太堡露天煤礦，是在改革開放總設計師鄧小平同志親自關懷下，第一個引進外資的特大型項目，是“中國改革開放試驗田”，1987年建成投產，之后又自主建設了安家嶺露天煤礦和東露天礦，以及三座千萬噸級的井工礦，形成露井聯采的布局，產業結構由單一煤炭產業發展為煤炭、電力、煤化工、生態四大產業協調發展的布局。

1986—2023 年，中國地質大學（北京）、山西農業大學、山西省生物研究所、山西大學、自然資源部國土整治重點實驗室，與中煤平朔煤業集團有限公司采用“多學科交叉融合、多專家聯手攻關”的方式，不斷深化研究內容，不斷提升研究層次，先后共建了“土地資源可持續利用產學研基地”（2005年），原國土資源部首批“礦區土地復墾—山西朔州野外基地”（2011年，后更名為自然資源部“黃土高原礦區土地復墾野外科學觀測研究站”），教育部首批“國家大學生工程實踐教育中心”（2012年）、中國地質大學（北京）自然文化院平朔分院（2020年）。針對長期大規模開采活動中引發的資源問題、環境問題和社會經濟問題，持續開展以“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”為核心的“點-線-面-網”科學觀測研究和試驗示范[6]，在我國中西部礦區具有典型的代表性、先進性和示范性。

經過38年建設，累計復墾土地已達6萬余畝[7]，中國地質大學（北京）、中國農業大學、山西農業大學、山西大學、太原理工大學、太原師范學院等高校相關專業累計培養5 000余名本科生、200余名研究生，培訓國土資源技術管理人才1萬余人，已形成“礦-市-省-部-校”有效對接的自然資源技術與管理綜合人才培養基地。“十四五”期間，基地全面深入貫徹習近平生態文明思想，大力弘揚平朔改革開放精神和右玉精神，錨定“再建一個新平朔”的奮斗目標，利用礦區復墾土地發展農、林、牧、藥、生態旅游現代農業，建設光伏發電和風力發電項目，推動氫能、儲能等技術儲備和產業實踐，努力蹚出一條“循環開發、綠色發展”的新型工業化之路。其建設發展歷程如圖1所示。

圖1 中煤平朔集團基地發展歷程（1985—2023年）Fig.1 Development history of China Coal Pingshuo Group Base（1985-2023）

2 基地功能建設成效分析

2.1 科學研究功能

我國黃土高原面積64萬km2，僅占國土面積的1/20。黃土高原初步探明原煤儲量5 800億t，約占全國的2/3，國家14個戰略重點煤炭基地有6個位于黃土高原。中煤平朔礦區是中西部生態脆弱區礦區的一個縮影，38年來，煤炭高強度開采加劇了原本十分脆弱的生態退化，如不及時系統修復，將直接影響我國“三區四帶”生態安全戰略格局中“黃土高原生態屏障”的生態安全[8]。在國內外，科教融合、產教融合立體化平臺踐行生態文明建設和高質量發展的研究正在逐漸深入[9]。

基地先后承擔國家“八五”“九五”“十一五”“十二五”“十三五”科技支撐計劃課題或重點研發計劃課題6項，國家自然科學基金8項，教育部重大項目培育資金項目、重點科技項目3項，原國土資源部/原環境保護部公益性科研專項5項，企事業橫向課題10項[10]。課題研究與礦區生產緊密結合的方式，取得的創新性成果如下所述。

1）創建了地下損傷防控與地上生態重建協調聯動理論；揭示了黃土丘陵區特大型煤礦開采誘發地質環境損傷演化及其水文響應機制，闡明了礦區生態系統受損與退化機理，提出了“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”五元共軛論。發展了地質環境損傷防控技術。

2）創新了高強度開采地質環境損傷演化大規模精細化數值模擬預測技術。提出了采動覆巖離層精準注漿減沉技術，形成了“地下-地上”一體化防漏保水技術，研發了特殊敏感保護目標避讓減損、物種采集與植被移植技術。

3）研發了地貌重塑與土壤重構技術。創新了黃土丘陵露天煤礦排土場一體化地貌重塑技術，研發了黃土丘陵井工煤礦塌陷地梯田構筑與微地形改造技術，發明了黃土丘陵露天井工復域區水-肥-氣-熱協同的土壤立體化重構技術。

4）開拓了植被重建與生物多樣性重組技術。為黃土丘陵煤礦區篩選了30余種抗逆性強的先鋒植被與適生植物，首創了“前期人工支持引導+后期自然修復”植被配置和生物多樣性重組模式，建立了全球范圍內采礦生態重建區唯一的5個100 m×100 m永久性固定樣地和45個25 m×25 m生物多樣性功能實驗樣地。通過持續攻關，不僅從理論上豐富了黃土高原這一特定區域生態修復理論，而且其理論成果對我國類似礦區生態安全以及數百萬居民的生產和生活以及社會的可持續發展具有重要的借鑒和實踐指導意義[11]。

2.2 教育教學功能

基地依托教育部首批“國家大學生工程實踐教育中心”，以土地資源管理-國家級特色專業建設-國家一流專業為目標，以“技術管理型”人才培養為特色，設置了土地挖損、塌陷、壓占和污染，以及調查、評價、規劃、設計和實施等10余個野外科學觀測點[12]；聯合采用“《國家職業大典-土地整治綠色職業》人才需求與思政教育相融合”“校內實驗平臺快速提升與校外試驗示范基地充分挖掘相對接”“專職教師引進、培養雙輪驅動與企業導師聘請相互補”方法，將技能培養知識點有效融入土地資源管理、土地整治工程專業建設、學科發展等課程體系中，豐富土地資源管理、土地整治領域的技能培養內涵，有效解決了土地整治創新人才培養體系嚴重缺失、實踐教學環節不全、實踐技能考核失真、專業師資隊伍匱乏等問題，為我國土地資源管理專業、土地整治工程專業的培養目標、標準、教學內容、企業導師等方案的制定提供可借鑒的模式。

2.3 試驗示范與科普功能

作為融土地復墾“理論方法-工程技術-試驗示范-標準規范-監測監管-推廣應用”一體的科普基地，研究成果支撐了中華人民共和國土地管理行業標準《土地復墾方案編制規程-通則》（2011）、《土地復墾方案編制規程-露天煤礦》（2011）、《土地復墾方案編制規程-井工煤礦》（2011）、《土地復墾質量控制標準》（2013）、《生產項目土地復墾驗收規程》（2014）、《礦山土地復墾基礎信息調查規程》（2016）出臺，有力指導了全國煤炭企業土地復墾方案的編制。項目團隊主持的國家重點研發計劃課題“土地復墾與修復質量標準研究”（2017—2020），按照“保護優先與源頭防控、統一規劃與統籌實施、人工引導和自然恢復相結合、系統治理與功能提升”的基本原則和技術路徑，支撐自然資源部國土空間生態修復司起草了中華人民共和國國家標準《煤礦土地復墾與生態修復技術規范》《礦山土地復墾與生態修復監測評價技術規范》，對規范我國生產煤炭礦山土地復墾與生態修復工作起著重要的指導作用。同時，該基地為中小學生、大學生、企業人員等開展“兩山論”科學傳播60余次。

3 基地功能提升總體設計

3.1 目標定位局

根據生態文明建設和高質量發展的國家重大需求，遵循“山、水、林、田、湖、草、沙”的理念，從土地資源、水資源、生物資源、景觀資源、人居環境損毀與復墾利用角度[13]，探討礦產資源開發集中區生態安全問題，揭示礦產資源開發集中區生態安全的規律，提出以土地復墾為核心，土地資源、水資源、生物資源、景觀資源恢復利用為目的，統籌解決礦區所在地居民的生產、生活、生態問題的控制對策（圖2）。

圖2 礦區土地復墾與生態重建內涵式發展演變階段Fig.2 The connotative development and evolution stages of land reclamation and ecological reconstruction in mining areas

具體建設目標主要體現在以下幾個方面。育山：重塑與礦區周邊景觀相協調的地貌；理水：梳理礦-農-城水系網絡，探求生態用水平衡；造林：重建礦區植被，保護生物多樣性；養田：重構礦山無障礙層的土體，提升土壤質量與功能；調氣：開辟礦-農-城區域通風廊道，調節礦區微氣候；梳脈：疏通礦-農-城點線面網的綠脈水脈；完型：完善礦-農-城公共空間系統，組織城市多元活動；修文：傳承人文山水園林理念，凸顯自然生態文化、企業文化和工程精神。

3.2 方法路徑

基于科教融合、產教融合的立體化平臺功能提升研究方法的路徑如下所述。

1）搜集科研、教學、實踐、礦山企業文化相關資料，分析“數據觀測-規律發現-技術轉讓-政策制定”一體化產學研協同平臺對國家、部委、學校、企業高質量發展的關鍵環節。

2）針對平臺建設的社會經濟效益進行評估問卷，調查學校、學院、學生和企業等不同層次和群體對平臺建設的理解和成效，獲得公眾感知的整體認知，為平臺未來建設方向提供基礎[14]。

3）系統調查分析如何通過國土整治與生態保護修復工程，助推資源型城市“生產、生活、生態”三生空間重構，規避資源枯竭型城市轉型發展的世界性難題。生態扶貧的根基是資源承載力的提升，其中，面向“人”的生態扶貧舉措中，生計資本和可行能力提升是重點；面向“地”的生態扶貧舉措之一，提升地理資本是基礎；面向“業”的鄉村振興政策，一方面應降低產業脆弱性，另一方面要增強產業的包容性。降低產業脆弱性方面，既要關注這類地區資源和環境可持續性，又需關注產業競爭力、可持續性、多樣化、發展條件改善和經濟活力提升等方面。研究結果將涉及到能否在我國生態環境脆弱易損、礦產資源最為集中豐富的開發區[15]，科學、合理、及時重建若干系統完整、生存安全、功能持續的土地生態系統，從而代替傳統的農耕生產方式、生活內容、生態模式，保持生態恢復重建的最小風險。

綜合成效評估的方法路徑如圖3所示。

圖3 綜合成效評估的方法路徑圖Fig.3 Methodological roadmap for comprehensive effectiveness evaluation

3.3 基于科研功能的野外科學觀測研究站建設

從“提升生態系統多樣性、穩定性、持續性”角度，基地圍繞以下方面開展研究。①特大型礦區劇烈擾動下生態系統受損及退化加劇的程度；②生態重建關鍵技術應用能促使礦區受損生態系統發生逆轉的速度；③在極端氣候條件下，重建生態系統抵御自然災害的強度。系統分析30余年來地貌重塑、土壤重構、植被重建、景觀重現與生物多樣性重組關鍵技術的先進性與適用性；系統分析30余年來“草、灌、喬同時并進”模式的碳匯過程及生態系統服務協同過程；系統分析30余年來“五元共軛”理論方法廣泛應用于黃土高原、內蒙古草原、西部荒漠礦區等推廣應用價值；系統分析30余年來以土地復墾與生態重建為基礎，在資源鼎盛期率先打造產業接替、有序實現“現代種植業—現代養殖業—現代加工流通業—現代觀光休閑農業”有效對接模式，為我國礦區提供了可復制樣板的可行性。

3.4 基于教育教學、試驗示范、科普和文化功能的建設

為培養擔當民族復興大任的時代新人、提升自主創新能力、盡快突破關鍵核心技術，把文化建設擺在更加突出位置，落實立德樹人根本任務，充分發揮雙方各自人才優勢、教育優勢和資源優勢，形成優勢互補、高質量發展的戰略合作布局，基地應進一步開展以下研究。系統總結中煤平朔集團作為大型國有企業，珍惜資源、節約資源、科學循環開發利用資源，注重保護和恢復自然生態，人與自然和諧發展的“企業可持續發展”理念；尊重自然、科學合理地進行綠色礦山勘查、綠色開采、綠色建設的綠色礦業文化[16]；充分保護和利用礦業遺跡，開展工業旅游與生態旅游的地學文化；為保證國家安全和社會發展衍生的礦業紅色文化；個人發展和企業發展相統一的“企業經營哲學理念”，以及勇于擔當社會責任的工程精神和文化遺產。系統分析2012年教育部國家大學生工程實踐教育中心建設以來，中國地質大學（北京）等相關高等院校實踐教學成效和問題；面向國家需求的土地整治與生態修復創新人才培養體系建設、首創土地整治工程專業在全國16所高校推廣應用的成效和不足。系統總結基地邊塞軍事文化演變、人文古跡與歷代名人演變、民族文化與商貿樞紐演變、門神文化與和諧文化演變、農耕文化與礦區景觀演變的成效和不足。

3.5 基于校企合作踐行“兩山論”綜合成效評估

平朔礦區在生態文明建設方面符合國家需要，并走在前列。早在20世紀80年代，就開始探索和實踐土地復墾工作[17]。為進一步助推企業高質量發展，應開展的研究如下所述。

1）地貌重塑、土壤重構關鍵技術創新效益評估。國外露天礦排土場建造的慣例是先把開挖區原地貌表土單獨剝離存放一處，并加以養護，當排土場達最終標高后，先鋪底土，再把原表土二次倒運，鋪覆于排土場表面[18]。但據研究團隊試驗，在黃土高原大型露天煤礦照搬此法不妥。因此，應進一步系統評估“黃土母質直接覆蓋、快速熟化”工藝，減少表土單獨剝離、存放、二次倒土創造的價值；研究通過復墾獲得有生產力的土地面積每公頃土地平均升值價值及累計價值[19]；同時，基地按照國家標準已經驗收復墾耕地7 000余畝①1畝=666.67 m2。，應系統評估為企業節省補償費用的經濟效益。

2）植被重建與生物多樣性重組關鍵技術創新效益評估。國外土地復墾與生態恢復中的植被栽植方法往往采取直播，演替途徑往往是先草后樹，即先依靠草本植物改善生境，數年后木本植物可自然侵入、繁殖定居；但在我國大多煤礦區，由于自然條件惡劣，如果采取此種方式，前期以草為主重建的生態系統在數年后會自行退化，木本植物很難自然侵入，即使有零星自然侵入的樹木，也生長不良。例如，1987—1990年，安太堡煤礦還處于中美合資時期，排土場被動接受了美國復墾模式[20]，以草為主，以草先行，現已徹底退化；基地目前累計投入復墾資金超過20億元，復墾土地超過7萬余畝，部分農業生態產業工程已經開始運行。因此，應進一步系統評估“草灌喬同時并進”模式的碳匯價值及生態服務價值增量，系統評估已提供的綠色食品價值、生物產品價值和復墾土地生態修復的旅游觀賞服務價值。

3）服務民生保障和生態產業轉型發展效益評估。基地先后多次進行用于搬遷村民的住宅修建和生產生活等其他補償；修復了煤炭開采損毀的耕地，在修復土地新建蔬菜大棚、智能溫室和羊場，提供直接就業崗位2 000余個，解決了失地農民就業難的問題，對維護當地社會穩定發揮了重要作用；基地一期潛在農光互補新能源項目已經籌建完畢，二期、三期正在有序籌建，項目建成，預計年發電量6.44～7.36億kW·h。因此，應進一步系統評估服務民生保障和生態產業轉型發展的社會效益。

4 結 語

生態文明建設與高質量發展已成為時代賦予的重大課題，而科教融合、產教融合立體化平臺為探索這一重大課題提供了有力的工具和路徑。通過深度整合科技研發、教育資源以及產業實踐，平臺展現了推動生態文明理念建設、促進經濟社會綠色轉型的巨大潛力。

黃土高原礦區土地復墾野外科學觀測研究站以科研功能為基礎，充分發揮教育教學功能，打造實驗示范與科普基地，本文重點分析基地在解決重大科學問題發揮作用研究、教育和人才培養中建設模式研究、自然與企業文化研究三個方面內容[21]，注重校企合作，推動關鍵技術落地、復墾產業效應、節約效益和生計效益方面的評估研究，為進一步全面深入貫徹習近平生態文明思想，大力弘揚平朔改革開放精神和右玉精神，利用礦區復墾土地發展農、林、牧、藥、生態旅游現代農業，建設光伏發電和風力發電項目，推動氫能、儲能等技術儲備和產業實踐，努力蹚出一條“循環開發、綠色發展”的新型工業化之路。該案例為驗證科教融合、產教融合立體化平臺對推動行業可持續發展、實現經濟效益與生態效益協同優化，提供了本土化可借鑒的經驗與啟示。同時，該案例還說明，科教融合、產教融合立體化平臺助推生態文明建設和高質量發展并非孤立運行，需要政府、企業、高校研究機構等多方力量共同參與。