礦山修復新觀點及未來趨勢
隨著世界各國對于生態環境的重視,很多國家紛紛注重礦山修復工程,加大礦區的生態建設。國內外礦山改造的成功案例很多,綜合其不同功能與特性,歸納主要有以下7種類型:生態恢復類、博物資源利用類、旅游開發類、復墾造田類、引水造湖類、垃圾處理廠類、倉儲類。其中,生態恢復類、旅游開發類占據礦山修復案例的一半以上,具有較高的修復價值。
自然修復(Spontaneous restoration)或被動恢復(Passive restoration)是指不依靠人工干預或者最小化的人工干預達到生態恢復的目標,但是這種恢復方式一直受到質疑。相比之下,人工修復(Artificial restoration)或者主動修復(Active restoration)的原理和技術是研究的重點,也被認為是礦區生態修復的最基本方法。然而,最近三屆世界生態恢復大會上,自然修復和人工修復的選擇成為爭論的焦點。
捷克、澳大利亞、加拿大、德國、秘魯、阿根廷、菲律賓等國的礦山生態恢復學者調研了本國早期和近期修復的礦山生態系統,并與沒有受到采礦擾動的系統進行比較,發現近期人工修復系統的生物量比自然恢復系統恢復的快,而且土壤質量恢復的好,碳儲量也大,但是隨著時間的推移,自然恢復區生物多樣性更好,自然演替的效果也強于人工恢復區。捷克、德國學者認為,在中歐地區的破壞嚴重的礦區,采用主動修復是必要的,其他條件下,應依賴近自然恢復,因為近自然恢復場地生物多樣性更高,自我維持能力更強。德國學者研究認為,是否采取自然恢復手段取決于周邊景觀狀況、歷史、地區物種池中本土物種或者外來物種的共享、損失生境的快速補償的必要性、以及有關的生態系統服務如侵蝕控制或飼料生產。但是,阿根廷、南非、秘魯等國家學者卻得到不同的結論,例如南非金山金礦場尾礦庫種植的植被難以長期穩定,必須人工定期干預才能維持穩定性。對秘魯金礦山廢棄自然恢復場地植被結構的調查發現,不同恢復年限下,植被結構差異很大,且植被恢復較慢,需要主動恢復。由此可見,礦山生態修復中,自然恢復和人工修復兩種策略的優劣還需要繼續探索。
二、礦山生態恢復需要引入恢復力理論
礦山土地復墾和生態修復的核心不僅是治理破壞的植被或者退化的土壤,而且還應該建設生態系統恢復力,這一觀點得到越來越廣泛的認識。但是,礦山生態系統恢復力針對的擾動類型卻存在不同觀點。很多學者認為,礦山土地復墾和生態修復針對的就是采礦擾動,如沉陷、裂縫、滑坡、地下水破壞以及污染等。然而,有的學者認為這種看法必須改變。例如,加拿大油砂礦區的闊葉林生態系統的結構和功能十分復雜,且受到地形、土壤、植被和外在擾動等多種因素的影響,這個闊葉林生態系統是一個自適應系統。重建有恢復力的系統需要了解這個系統的自然演替、相互作用以及動態性。
因此恢復力應包含兩種能力,一是從采礦擾動的恢復能力,二是從未來擾動中恢復的能力。
據此,來自加拿大的研究人員提出恢復力建設的途徑,包括:
1、重新建立與地形、土壤相匹配的樹種多樣性;
2、使用定植苗技術來提高抗壓能力;
3、利用表土和林地表層物質來促進多樣的、自然的林下植物群落的演替;
4、利用粗木制材料來迅速啟動關鍵生態過程。
另外,有學者認為目前提高土壤恢復力、植被群落恢復力、景觀恢復力等的路徑仍不清楚,澳大利亞學者還呼吁應重新定義Revegetation、Rehabilitation和Restoration,以利于明確恢復力建設的目標。
三、礦山生態修復需要重視新型礦山生態系統的設計及研究
隨著生活水平的提高,人們對精神文化、環境質量的要求也逐漸提高。早期礦山土地復墾與生態修復強調耕地復墾和高經濟效益,近來逐漸增加了對風景和休閑娛樂等生態服務價值的重視。新的恢復目標和方式完全改變了原有系統的結構和功能,被修復后的系統往往成為新型礦山生態系統。如何規劃、設計新型生態系統并保證它的恢復力,是參會代表討論的重點之一。例如,有的學者認為,新的生態系統,無論是偶然的還是特意設計的,都是由人類衍生出來的景觀和文化。在那些高度改變的景觀中,規劃和設計可以提升文化和美學品質,同時也增加生物與自然的相關性。也有相似的觀點認為,僅僅保證生態和景觀系統的持續性還不夠,應在尋求增加生態效用的足跡時,將之建設稱為生態功能再生的場所。
從世界生態恢復大會關于礦山生態系統恢復的論文與報告來看,礦山生態系統是世界生態恢復研究的主要對象之一。植被、土壤和水的修復是礦山生態修復的核心主題,系統性、大尺度的生態恢復將是研究的重要方向。自然恢復的方法和技術將成為研究熱點,礦區社會生態恢復力建設將逐步受到重視,確保礦區生態系統的可持續性是這些研究的共同目標。
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