廢棄礦山生態修復土壤保持價值估算

［關鍵詞］ 廢棄礦山；生態修復；土壤保持；服務價值；興國縣；江西省

［摘" 要］ 2021年6月，興國縣作為江西省首批市場化推進礦山生態修復的試點縣，率先完成廢棄礦山生態修復項目，使礦山生態系統得到快速恢復，生態環境明顯改善，實現了“生態傷疤”向“綠水青山”的轉變。基于RUSLE模型，研究生態修復前后項

目區土壤保持量變化，并基于市場價值法、成本替代法，從減少泥沙淤積價值和減少面源污染價值兩個方面計算項目區土壤保持價值變化。結果表明：修復后，項目區土壤保持量增加了6 273.07 t/a，增幅達312%；土壤保持價值增加了93 260.19元/a，增幅達313%。廢棄礦山生態修復可大幅提高項目區土壤保持量和土壤保持價值，主要原因是生態修復項目消除了采礦用地，大幅增加了林地和耕地面積。

［中圖分類號］ X171.4" ［文獻標識碼］ A" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.09.021

［引用格式］ 佘源，周國華，陳志，等.廢棄礦山生態修復土壤保持價值估算：以江西省興國縣為例［J］.中國水土保持，2024（9）：69-73.

礦產資源開發為我國經濟社會發展作出了巨大貢獻，同時也導致了許多環境問題，尤其是大量歷史遺留廢棄露天礦山的存在，使礦產開發和生態環境保護之間的矛盾日益凸顯［1］。黨的十八大以來，生態文明建設的重要戰略地位逐漸凸出，對礦山生態修復工作也提出了新的更高要求。興國縣作為江西省首批市場化推進礦山生態修復的試點縣，已率先完成包含東村鄉小洞村、樟木鄉源坑村和塘埠村2個鄉3個村的廢棄礦山生態修復。項目實施前損毀礦山總面積達35.81 hm2，實施后共消除地質災害隱患點6處，治理水土流失面積超過80 hm2，恢復生態功能區超過50 hm2，保護周邊基本農田約10 hm2，新增耕地4.69 hm2、林地28.44 hm2，使礦山生態系統得到快速恢復，生態環境明顯改善，實現了“生態傷疤”向“綠水青山”的轉變，為“兩山”理念的貫徹落實作出了積極貢獻。

生態系統服務是指人類從生態系統中得到的惠利，包括供給服務、調節服務、文化服務與支持服務。黃如良［2］提出，在廣義上，生態系統服務是人類從生態系統獲得的惠益，這些惠益包括生態系統在提供食物、水、木材及纖維等方面的供給服務，在調節氣候、洪水、疾病、廢棄物及水質等方面的調節服務，在提供消遣娛樂、美學享受及精神收益等方面的文化服務，在土壤形成、光合作用及養分循環等方面的支持服務。而土壤保持功能作為生態系統服務功能的一個重要方面，為土壤形成、植被固著、水源涵養等提供了重要基礎［3］。目前，國內大多針對生態系統服務的研究集中在自然生態系統，關于礦山生態修復對生態系統服務影響方面的研究較少，特別是礦山生態修復可以防止表土損失、養分流失和泥沙淤積［1］，通常會對土壤保持功能產生深刻影響。以興國縣礦山生態修復項目為例，通過計算礦山生態修復項目實施前后不同土地利用類型的單位面積土壤保持量，估算實施礦山生態修復項目后土壤保持量和土壤保持服務功能價值的變化，為分析礦山生態修復對生態系統服務的影響、推動廢棄礦山生態修復工作持續開展提供支撐。

1" 研究區及項目概況

1.1" 研究區概況

研究區設在江西省贛州市興國縣東村鄉小洞村、樟木鄉源坑村和塘埠村，地處東經115°01′～115°51′、北緯26°03′～26°41′；地貌類型為低山丘陵地貌，山體整體平緩，自然坡度15°～60°；屬亞熱帶季風氣候區，年均氣溫18.8 ℃。研究區位于我國南方紅壤丘陵山地生態脆弱區和南嶺山地森林及生物多樣性生態功能區，區域本底生態環境脆弱。

1.2" 項目概況

興國縣露天礦山開采最早源于20世紀80年代，共有6個片區，開采礦種均為炭質頁巖礦，目前均處于廢棄狀態。大量的無序開采和私挖濫采行為導致項目區內已形成多個采剝邊坡和矸石堆積區，地表破壞嚴重，邊坡穩定性差，水土流失問題頻發，存在嚴重的地質災害隱患。礦山生態修復項目于2020年5月啟動，2021年6月完成，主要通過地貌重塑、基礎設施建設、生態恢復與防護、配套設施建設、流域環境治理等工程建設，修復損毀礦山總面積35.81 hm2，種植濕地松14 540株、爬藤植物6 325株、喬木308棵。項目實施前，項目區采礦用地、林地、果園、草地、河流水面的面積分別為33.07、1.20、0.50、0.06、0.98 hm2，實施后項目區采礦用地和草地面積減至0，林地面積增加了28.44 hm2，耕地面積增加了4.69 hm2，果園和河流水面面積不變。

興國縣露天礦山6個片區的基本情況及生態修復前后的土地利用類型面積見表1，6個片區雖均為炭質頁巖礦非法開采遺留的廢棄礦山，但具體情況各有不同。片區一總面積13.54 hm2，包含采礦用地12.50 hm2、林地0.98 hm2、草地0.06 hm2，地塊集中成片，面積較大，地塊近西南—東北向展開，矸石堆分布較廣；生態修復后，片區內均為林地，生態修復前后的航拍影像見圖1。片區二總面積10.77 hm2，包含采礦用地10.05 hm2、林地0.22 hm2、果園0.50 hm2，地塊集中成片，面積較大，矸石堆眾多；生態修復后片區內林地面積10.27 hm2、果園面積0.50 hm2，生態修復前后的航拍影像見圖2。片區三總面積2.57 hm2，均為采礦用地，地塊呈西北—東南向展開；生態修復后，片區內耕地面積1.96 hm2、林地面積0.61 hm2，生態修復前后的航拍影像見圖3。片區四總面積0.96 hm2，均為采礦用地，地塊狹長，大致呈南北向展開，面積較小；生態修復后，片區內耕地面積0.48 hm2、林地面積0.48 hm2，生態修復前后的航拍影像見圖4。片區五總面積2.29 hm2，均為采礦用地，地塊分布比較分散；生態修復后，片區內耕地面積0.58 hm2、林地面積1.71 hm2，生態修復前后的航拍影像見圖5。片區六總面積5.68 hm2，包含采礦用地4.70 hm2和河流水面0.98 hm2，地塊分布比較分散，溝道橫縱，矸石堆分布分散、范圍較廣；生態修復后采礦用地變為耕地1.67 hm2和林地3.03 hm2，

河流水面沒有變化，生態修復前后的航拍影像見圖6。

2" 研究方法

2.1" 土壤保持量

土壤保持量為潛在土壤侵蝕量與實際土壤侵蝕量之差，可基于修正后的通用土壤流失模型（RUSLE）進行估算，主要從降雨、地形、土壤、植被覆蓋、水土保持措施等因子之間的關系，估算土壤保持的物質量，其計算公式為

Qsr=∑ni=1R×K×LS×1－C×P×Ai（1）

式中：Qsr為土壤保持量，單位t/a；R為降雨侵蝕力因子，單位MJ·mm/（hm2·h·a），依據興國縣2010—2020年月降水量數據進行計算；K為土壤可蝕性因子，單位t·h/（MJ·mm），修復前取南方紅壤區土壤可蝕性因子平均值0.007 30 t·h/（MJ·mm）［4］，修復后依據EPIC模型［5］，計算得到項目區土壤可蝕性因子平均值為0.000 21" t·h/（MJ·mm）；LS為坡長坡度因子，參照李新艷等［6］對贛南地區的研究，取坡長坡度因子的平均值16.77；C為植被覆蓋和管理因子，參照蔡崇法等［7］的研究成果，依據土地利用類型進行賦值，其中水田為0.18、旱地為0.13、林地為0.001、采礦用地為1、水域為0；P為水土保持措施因子，參照朱青等［8］對贛江流域不同土地利用類型的水土保持措施因子賦值結果，水田為0.01、旱地為0.4、林地為0.9、草地為0.9、水域為0、采礦用地為1；Ai為第i類生態系統的面積，單位hm2。

2.2" 土壤保持價值

土壤保持價值分為減少泥沙淤積價值和減少面源污染價值，基于市場價值法、成本替代法等進行計算，計算公式為

Vsr=Vsd+Vp（2）

其中：

Vsd=λ×Qsr÷ρ×c（3）

Vp=∑ni=1Qsr×Mi×Ni×αi（4）

式中：Vsr為土壤保持價值，單位元/a；Vsd為減少泥沙淤積價值，單位元/a；Vp為減少面源污染價值，單位元/a；λ為泥沙淤積系數，本研究中參考王晶等［9］和歐陽志云等［10］的研究成果，取0.24；ρ為土壤密度，單位t/m3，依據《陸地生態系統生產總值GEP核算技術指南》，江西省取值1.281 t/m3；c為單位水庫清淤工程費用［11］，單位元/m3，依據當地市場價格，確定為1.88元/m3；Mi為土壤中氮、磷、鉀的含量，單位%；αi為土壤中氮、磷、鉀含量換算為化肥量的系數，其中氮含量換算系數為5.882，磷含量換算系數為3.373，鉀含量換算系數為1.667；Ni為化肥平均價格，單位元/t，依據2020年中國農業信息網中春季化肥平均價格，碳酸氫銨、過磷酸鈣、氯化鉀的平均價格分別為1 000、900、5 500元/t。

土壤中的氮、磷、鉀含量采用實地取樣檢測的方法獲取。修復前，隨機選取項目區某礦山底部、中部、頂部的5個采樣點進行土壤采樣，結果見表2。修復后，由于6個片區的生態修復方式不同，因此分別從6個片區的礦山底部、中部、頂部采樣送檢20個有效土樣，結果見表3。經計算，修復前，土壤中氮、磷、鉀平均含量分別為0.081 00%、0.000 11%、0.002 80%；修復后，土壤中的氮、磷、鉀平均含量分別為0.043 85%、0.001 05%、0.011 94%。

3" 結果與討論

計算得到項目區修復前后的不同土地利用類型的土壤保持量和土壤保持價值，見表4。修復前，項目區土壤保持量為2 008.69 t/a，修復后增長至8 281.76 t/a，增加了6 273.07 t/a，增幅達312%；修復前項目區土壤保持價值為29 797.94元/a，修復后增長至123 058.13元/a，增加了93 260.19元/a，增幅達313%。通過生態修復，項目區的土壤保持量和土壤保持價值均大幅上升，這主要是由林地、水田和旱地貢獻的。修復后，林地的土壤保持量增加了5 332.58 t/a，占項目區土壤保持增量的85.01%，林地的土壤保持價值增加了79 280.99元/t，占項目區土壤保持價值增量的85.01%，可以說，實施生態修復后，項目區林地面積的明顯增加是引起土壤保持量和土壤保持價值顯著上升的主要因素。此外，修復后水田土壤保持量增加了786.83 t/a，占項目區土壤保持增量的12.54%；水田土壤保持價值增加了11 694.41元/a，占項目區土壤保持價值增量的12.54%。修復后旱地土壤保持量增加187.28 t/a，占項目區土壤保持量增量的2.99%；旱地土壤保持價值增加了2 783.48元/a，占項目區土壤保持價值增量的2.98%。水田和旱地面積的增加也為項目區土壤保持量和土壤保持價值的顯著增加作出了貢獻。而草地面積的減少使得項目區土壤保持量和土壤保持價值分別減少了33.62 t/a和498.69元/a。

本研究基于RUSLE模型估算土壤保持量，其中土壤可蝕性因子、坡長坡度因子、植被覆蓋和管理因子、水土保持措施因子的確定主要是依據相關文獻，準確性有待提升，導致土壤保持量的計算結果存在一定誤差；基于市場價值法、成本替代法對土壤保持功能進行價值化，單位水庫清淤工程費用、化肥價格主要依據當地市場價，存在不穩定性，因此可能無法準確反映土壤保持的具體價值量。下一步需繼續開展深入研究，探求更加準確的土壤保持量和土壤保持價值的計算方法。

4" 結束語

通過廢棄礦山生態修復項目的實施，興國縣礦山生態修復項目區清除了采礦用地，使林地和耕地面積明顯增加，不僅消除了地質災害隱患、保護了周邊基本農田，而且在水土流失防治方面取得顯著成效，實現了土壤保持量的顯著增加，進而引起生態系統服務價值的明顯增長，撫平了“生態傷疤”，讓廢棄礦山披“綠”生“金”。我國礦山環境復雜，廢棄礦山的生態修復工作會面臨諸多問題，礦山類型、地理條件等決定著廢棄礦山生態修復方式的差異，廢棄礦山的生態修復要緊緊圍繞加強植被恢復、強化水土流失防治、維護生物多樣性等核心目標，因地制宜，科學、系統、全面布設各項措施。礦山廢棄地經過生態修復與重建，可以形成相對穩定的土地利用結構，輸出生態產品。輸出的生態產品具有多層次的生態系統服務價值，除本研究中提到的土壤保持價值外，還具有一定的社會價值和經濟價值。此外，修復后的廢棄礦山生態環境良好，可使周邊土地增值，具有一定的衍生價值。隨著廢棄礦山生態修復工作的不斷深入開展，修復水平不斷提高，修復行為應從簡單的植被恢復、生態治理向山水林田湖草沙系統治理邁進，并逐步與生態產業發展結合，為“兩山”理念的貫徹落實作出積極貢獻。

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收稿日期： 2023-12-09

基金項目： 江西省地質局生態修復公益項目（2022STXF05）

第一作者： 佘源（1990—），女，湖北咸寧人，工程師，碩士，主要從事國土空間規劃、生態修復和土壤保持研究等工作。

通信作者： 周國華（1990—），男，江西撫州人，工程師，碩士，主要從事國土空間規劃、生態修復和土壤保持研究等工作。

E-mail： 451505647@qq.com

（責任編輯" 李佳星）