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近30年我国矿山废弃地生态修复与再利用热点及趋势分析

近30年我国矿山废弃地生态修复与再利用热点及趋势分析

采矿业带来丰富的矿产资源和巨大的经济效益,在推动城镇化、工业化发展的同时,地貌、土壤质量、生态系统遭到严重破坏,留下许多采矿活动占用、破坏、不修复就无法恢复的现象。 使用过的采矿荒地。 我国废弃矿区生态修复始于20世纪50年代,直到80年代才取得一定进展。 政府出台的《土地复垦条例》等一系列法规政策,标志着我国废弃矿区恢复复垦进入规范阶段。 进入21世纪,国家加大生态环境治理力度,强调“山水林田湖草统筹协调”的发展理念,践行“绿水青山”的系统思维是宝贵的资产”。 为改善当前废弃矿区生态系统破坏状况,推进山水、森林、农田、湖泊、草原的整体保护、系统修复和综合治理,满足人民群众高质量发展的现实需要。环境修复,必须结合自然修复或人工修复措施,综合考虑生态、经济、社会三个方面。 效益,推动矿山废弃地生态修复与再利用,实现“人”与“地”和谐统一的发展目标。

生态修复是指采取相应的自然和人工措施,恢复矿山废弃地受损生态系统必要的功能结构。 是矿山废弃地资源化利用的基础工作。 也是遵循自然规律、解决矿区生态环境保护和恢复问题的重要举措。 探索矿业废弃地的生态修复与再利用已成为学者们的研究目标,也是实施可持续发展战略、增进人民福祉的重要组成部分。 目前,学者们对于矿山废弃地生态修复与再利用相关的理论和实践探索较多,但缺乏系统的归纳和梳理。 因此,本文以中文期刊CNKI全文数据库为基础,利用CiteSpace软件对1990年至2020年采矿荒地生态修复与再利用的相关文献进行统计总结。根据不同时期的高频关键词,本文初步掌握了该领域的研究热点,并对其原因进行了回顾和总结。 随着时间的推移,研究目标和内容逐步发展,研究脉络逐渐清晰,以期为今后矿山废弃地生态修复与再利用的理论研究和实践提供参考。

1. 数据来源及处理

本文数据来源于中国期刊网CNKI全文数据库。 使用矿山土地复垦、矿山废弃地、矿区(山)生态修复、矿山公园等检索词查找相关文献。 检索范围为所有期刊,检索日期截至2021年5月。10日共检索到文献16,751篇。 为保证数据准确性,进一步细化筛选范围,人工剔除无关文件。 最终剩余样本4448个作为本文研究分析的基础数据。

2.文献关键词分析

文献关键词代表了研究领域核心内容的集中和提炼。 把握高频关键词有助于为研究进展的动态分析提供指导。 本文利用CiteSpace文献计量分析软件对相关文献进行关键词共现分析,整理出高频关键词、中心性以及首次出现年份。 其中,中心性是反映网络中节点热点程度的重要指标。

在矿山废弃地生态修复与再利用研究中,出现频率最高的关键词是土地复垦,其中心度也位居第一。 其次,生态修复、生态重建、生态恢复的频率和集中度较高。 他们都出现在20世纪90年代。 受国家政策、法规和实际要求影响,起步相对较早。 随着时间的推移,在生态修复的基础上,矿山废弃地再利用领域日益受到关注,矿山公园、生态补偿等再利用方向的关键词逐渐增多。

3 矿山废弃地研究综述

按照时间尺度,矿山废弃地恢复到开发利用的研究进展分为三个阶段:发展初期阶段(1990-2000年)、发展中期阶段(2001-2010年)和发展后期阶段。 (2011-2020)。 基于不同时期的高频关键词,探究近30年来国内矿山荒地生态修复与再利用领域的研究热点。

3.1 发展初期(1990-2000年)

根据1990年至2000年的关键词可以看出,这一时期的研究主要集中在土地复垦和生态重建上,这说明20世纪80年代以后,我国对生态破坏、土地破坏、景观破碎化等问题日益重视。针对矿产开采带来的问题,逐步开展矿山废弃地土地复垦和生态重建等活动。

3.1.1 土地复垦实践初步探索

填海造地文件数量和集中度位居榜首。 现阶段,发达国家废弃矿地复垦率已达65%,而我国复垦率仅为2%。 土地资源浪费的严峻现实促使学者们积极探索土地复垦。

早期研究主要从宏观角度探讨了我国矿山废弃地复垦的历史、现状、意义以及政策法规。 基于不同区域尺度描述土地破坏特征及相关复垦对策,明确矿山废弃地复垦原则,强调复垦的必要性、紧迫性和重要性,探讨矿山废弃地复垦潜力评价方法。 这一阶段大多停留在填海现状、模式和对策研究上,理论层次还不够深入。 是矿山废弃地土地复垦研究的基本萌芽阶段。

在复垦技术方面,多以恢复生态学、土壤学等为理论基础,采用工程复垦技术、生物复垦技术、土壤基质改良技术等人工措施,对受损土地进行生态恢复。 一般情况下,根据矿山废弃地的地质环境和土壤条件,采用清土、填土、堆存、加固、平整等工程措施进行处理。 在工程修复的基础上,因地制宜培育耐逆先锋植物或农作物,不仅可以获得水土保持效果好、生态效益高、美观性优越的植被覆盖,稳定土壤,而且可以减少使用量。化肥。 土壤基质改良是土地复垦的重要目标之一。 植物生长可以通过生物固氮改善土壤基质。 使用含有植被所需金属离子的化学改良剂和有机改良剂,可以增加土壤养分,恢复土壤肥力。 3.1.2生态重建理论与技术探讨

与土地开垦相比,生态重建更注重农业价值,而生态重建则倾向于建立一个比破坏前状态更好的完整的、新的生态系统。 这是一个极其复杂的系统工程。 但其本质仍然是土壤修复、植被重建和优质耕地恢复,而土地复垦是生态重建的核心部分。 理论和技术之间经常存在重叠。 这一时期主要集中于生态重建理论与技术的基础研究。 研究表明,采掘、侵占、污染、侵占是矿区生态系统遭到破坏的主要原因,并指出即使最终土地利用方向是耕地,生态重建的本质仍然是林业复垦和植被重建。 矿区经常采用土壤改良、水土流失防治、植被恢复重建、矿山废水处理等措施来重建矿区受损的生态系统。

3.2 中期发展阶段(2001-2010年)

进入21世纪,矿业废弃地的系统修复和可持续效益的最大化引起了学术界的关注。 研究方向为土地复垦、生态修复、生态补偿、矿山公园等。 从单维度生态修复向多维度生态环境与矿业遗产共保护转型。

3.2.1以效益分析为重点的土地复垦研究

现阶段,关键词土地复垦的发表数量仍居首位,但由于研究方向分散,中心性有所下降。 与前十年相比,研究内容逐渐多元化,采矿废弃地研究逐渐从理论技术探索延伸到效益评价。 学者们在现有理论研究的基础上,进一步寻求矿业废弃地系统的协调与再生策略。 受国外利益相关者理论的影响,研究重点已从生态环境转向人地矛盾。 通过评估矿山荒地利益耦合协调度,探讨利益相关者和解政策; 或者基于演化博弈论,分析地方政府、居民、企业之间的关系。 冲突和利益冲突,并提供解决方案和协调建议。 信息技术的应用不断丰富土地复垦实践。 RS、GIS等技术逐步应用于土地复垦沉降预测、植被覆盖度变化以及采矿废弃地空间差异等方面的研究,极大地提高了土地复垦效率。

在前人理论和技术的成熟和深化的基础上,学者们开展了土地复垦效益评价,主要集中在适宜性评价和效益评价上。 土地适宜性评价是土地复垦的基本任务之一。 通过构建评价指标体系,确定矿山废弃地用途是否适宜、适宜程度及其限制; 在复垦土地和拟复垦土地适宜性评价的基础上,分别开展矿山荒地复垦规划。 复垦效益评价是对土地复垦实际成果的验证和评价。 主要关注复垦后的单一效益,以及社会效益、经济效益、生态效益等综合效益。在单一效益评价方面,根据不同复垦年限的矿区土壤质量,动态得出结果随着开垦年限的增加,表层土壤质量持续改善; 或比较

通过仅采矿和边采矿边复垦两种情景下矿区的生态系统服务功能值来判断土地复垦是否能够有效提高生态服务功能值。 在综合效益评价方面,学者构建了评价指标体系,运用熵权法、模糊综合评价法等对土地复垦项目进行评价; 或者采用三角图法,利用水因子指数、土壤因子指数、植被因子指数对土地复垦项目进行评价。 将矿山复垦指标相加来确定土地复垦的有效性。

3.2.2 生态修复理论与实践研究

生态修复、生态重建、生态修复都源于生态。 国际上对矿山荒地生态修复的研究可以追溯到19世纪末。 生态恢复是指通过自然演替和人为改造,使受损的生态系统恢复到原来的状态。 生态修复与其类似,但更注重人为的主动修复。 生态重建是指通过自然恢复和人为改造,使受损的生态系统形成与原始状态完全不同的改善状态。 三者之间的界限相对模糊。 目前多采用生态修复的概念,而围垦是三者的核心任务。 理论研究中,矿山废弃地根据破坏方式的不同主要分为沉陷地、堆积地、废弃地等类型。 从对象、水体、景观等不同方面入手,探讨了矿山废弃地生态修复中存在的问题及对策。 生态可持续发展规划总结了生态恢复重建的技术和模式。 实践探索主要涉及土壤改良和植物修复。 土壤改良主要采用工程与生物措施相结合的土壤修复方案。 此外,土壤种子库技术也逐渐应用于生态修复实践中。 植被恢复主要从植被基质改良和植物物种选择两个方面进行研究。 寻找适应性强、耐受力强的植物,扩大生态效益,是生态修复应关注的重点。

3.2.3 矿山公园资源评价与规划研究

2004年,原国土资源部启动矿山公园复核工程,成为矿山废弃地生态环境恢复和再利用的有效途径。 矿山公园是指既恢复矿山荒地生态环境,又保护和传承优秀矿山文明,为人们提供休闲、游憩、娱乐的场所。 国内学者借鉴国外优秀案例和实践经验,主要开展资源评估与规划方面的研究。

矿山公园是展示矿山遗迹的重要载体。 在矿山园区建设初期,开展矿山遗迹调查评价是必不可少的工作之一。 学者们主要从生态、社会和经济三个方面探讨了矿山遗迹开发和保护的意义。 在此基础上,开展矿山遗迹资源调查、评价和规划,采用“点-线-面”保护模式对矿山园区进行矿山遗迹保护。 分类评价; 或从自然遗迹和人文遗迹两个方面对独特资源型矿山遗迹进行评价,为矿山公园建设提供科学依据。

学者们在前期矿山遗迹资源评估的基础上,充分利用资源优势,基于景观生态学和规划理论,对矿山公园的建设进行了规划设计。 例如,甘肃省白银市矿业园区根据独特的禀赋条件,设计了“一轴、两环、五带、多点”的发展布局; 盱眙象山国家矿山公园以矿山遗址为主体,规划为历史保护区、特色景观区,有矿山旅游区、生态环境保护区、休闲度假区、水上游乐区、老城区等8个板块。街道参观区和接待服务区充分发挥资源特色,实现历史文化的延续。 此外,学者们正在逐步开展后期效益评价、利益相关者等方面的研究,以促进自然生态与人文环境的有机统一,为管理决策者提供指导和建议。

3.2.4 生态补偿制度探索

生态补偿已成为近年来我国矿山废弃地生态修复与再利用领域的热点话题之一。 其定义为:当因人类采矿活动导致生态环境遭到破坏或污染时,矿产资源开采者应当缴纳一定数额的货币资金,以恢复当地生态环境,并给予当地居民一定数额的货币补偿。 可见,生态补偿是生态恢复、利益相关者责任与冲突解决、经济管理和政策法规的耦合词。 这一时期主要探讨了建立生态补偿机制的意义、建设原则、标准依据、补偿对象、具体模式等。 有学者从“旧账——政府”和“新账——企业”的角度提出了矿区生态补偿制度的概念; 或者设立专门生态环境治理管理部门设立“恢复(治理)基金”,对矿山废弃地进行专项恢复管理。 目前,我国生态补偿制度还存在制度运行难度大、收费项目多、激励措施不足、手段过于单调等问题。 目前讨论较多的保证金制度是提高矿山废弃地恢复效率、改善矿区生态环境的高效有力措施。

3.3 后期发展(2011-2020)

这一时期,土地复垦与生态恢复的研究热情高涨,生态恢复与再利用的研究范围更加广泛和多样化。 我国在矿山荒地生态修复与再利用领域的深入研究已逐渐进入世界前列。

3.3.1 土地复垦研究方向更新

与过去20年相比,土地复垦技术和方法不断多样化并取得长足进步。 机载激光雷达测量系统可以快速、准确地获取矿区植被信息,对矿区植被监测具有重要意义。 利用ENVI软件对矿区不同时期的植被覆盖度进行提取和分类,并根据土地利用状况对不同时期复垦后的土地进行生态评价。 基于决策理论,构建矿区复垦耕地选择决策模型,并利用进化算法获得矿区复垦耕地土地利用形态分布图。矿区。 无人机测绘技术在土地复垦规划、建设、评价中具有成本低、过程快速高效、质量轻便灵活、操作方便简单、图像精度高等优点。 利用ArcGIS软件对矿区土地复垦3D景观进行建模,减少2D模型不直观生动、精度低、规划困难等缺点。 多种复垦评价方法的组合可以形成极限综合评价方法,可应用于土地复垦适应性评价。 与传统的单一方法相比,该方法更加客观,具有广泛的适应性,并且对数据的依赖性较小。 优势。

此外,土地复垦评价更加深入,涌现出大量关于适宜性评价、承载力评价、损害预测等的研究,强调预防胜于治疗。 学者综合运用三角模糊层次分析法、灰色关联度法和改进极限综合评价法对采煤前沉陷区超前复垦适宜性进行评价; 进行生态承载力静态和动态评价; 也有学者根据山东省济宁市多处塌陷地塌陷状况的现有数据,采用概率积分法对塌陷地和占用土地的破坏程度进行预测。 与此同时,生态研究领域不断拓展,研究视角也从传统的生态视角转向“人”的视角来解释问题、评估效益。 从美学角度出发,解构国外相对成熟的土地复垦景观评价、园林景观审美评价等视觉评价体系,重构评价指标体系,开展土地复垦美学评价。

3.3.2 生态修复研究内容的深化

生态修复作为采矿废弃地再利用的基本任务之一,仍然是这一时期的研究热点。 生态修复与土地复垦的界限相对模糊。 除了理论框架、修复技术手段、环境资源评价等共性问题外,矿山荒地生态修复规划设计更为复杂,有别于土壤学、园艺学、旅游学和旅游学的融合程度。其他学科不断加强。 生态修复效果评价的研究日益增多,主要从环境质量评价、生态系统服务价值、效益评价等方面进行。 生态修复带来的最基本、最直观的变化就是环境质量的改善。 多数学者评价矿山荒地恢复前后环境因子属性的变化,主要包括土壤和植被。 利用遥感影像和3S技术比较不同年份的景观格局指数,分析矿区土地利用状况和景观格局演变特征; 通过测试采矿废弃地土壤理化性质、肥力性质、重金属污染特征和植物生长指标来评估恢复效果。 生态系统服务是指生态系统满足人类生存和发展的各种条件。 生态系统服务价值的量化在以往研究的基础上更加完善。 生态服务价值的大小决定生态修复的效果。 多维度综合效益评价逐渐成为当前研究的热点。 从生态、经济、社会三个维度进行综合效益评价,分析转型模式并给出管理建议。 随着“系统修复、综合治理、可持续发展”理念的推进,矿山荒地生态修复综合效益研究将成为未来研究的重点内容之一。

4。讨论

1)生态修复相关理论体系的系统研究有待深入。 矿山废弃地的土地类型、植被类型、土壤状况、破坏程度等前期基础工作需要大量的数据收集和完整的记录,以保证矿山废弃地生态恢复目标制定的科学性、合理性。 如今,生态领域不断聚焦“双碳”目标。 “山、水、林、田、湖、草”保护修复工程强调生命群落的保护原则。 生态修复过程更加注重整体考虑,从单一目标到多目标。 ,应开展前后土壤理化性质的对比分析,并加强对其他生态系统组成部分,如动物、微生物的恢复、分布、性质等的相关研究。 其次,注重多学科、多技术的融合与交叉。 随着4S技术、无人机等当代信息技术的日益成熟,应不断引入生态学、环境科学、工程、地理学、规划等领域的相关理论,加强多学科、多技术的融合创新,从而促进修复技术的发展。 同时,生态修复效果评价有待进一步综合。 针对不同类型的矿山废弃地,缺乏全面、合理、规范的评价标准、方法和制度; 综合效益评价避免单一效益的片面性,从生态、社会、经济三个方面评价效益,逐渐成为当前的研究课题。 但由于矿山废弃地条件差异巨大,目前仍缺乏通用的评级体系和方法。 此外,研究维度还需要更广、更深入。 关注利益相关方诉求和冲突,深入分析多方博弈和矛盾内部根源,建立有针对性的协调机制。 特别是在公众参与和民生福祉方面,要更加关注居民的感知价值和需求,改善重“地”轻“人”的局面,着力完善生态补偿体系,推动政府强化生态修复政策落实。 加快建立修复监督管理框架,有效指导和监督生态修复进度。

2)目前,大量矿山公园研究主要集中在建设规划设计上,仅限于模块划分、景观配置等基础研究。 与现代信息技术的结合还不够充分,研究水平还不够深入。 随着5G技术、大数据、物联网、互联网等信息技术不断发展,信息采集平台丰富,因地制宜打造数字智慧景区,抓住沉浸式体验、劳动教育增加公园项目的趣味性和可玩性。 、可研究性,如何从景观生态、地域文化、居民需求等角度辐射矿山公园的内在吸引力,是当前研究的重要课题。 在效益评价方面,要加快研究适合矿山园区的评价指标体系和量化方法,结合当地认同、社区参与、美感感知等人性因素,进一步强调人文关怀,加强“人”的耦合。 ”和“地点”。 打破矿山园区吸引力低、兴趣低、维护差等障碍。 除了矿业园区外,学者们还需要加强对矿业废弃地再利用模式的探索。 针对不同类型的矿山废弃地,结合矿山废弃地的生态、工业、经济基因,扬长避短扩大自身优势,结合当前热点话题,在新中推陈出新。 避免“一刀切”的再利用模式,促进多重效益协调发展,对保护生态环境、改善人民福祉发挥积极作用。