湖北省廢棄礦山生態環境自然恢復適宜性研究

彭 鳳，趙畢逸，余 波

（1.湖北省地質環境總站，武漢 430030；2.資源與生態環境地質湖北省重點實驗室，武漢 430034；3.湖北省水文地質工程地質大隊，武漢 430051）

黨的十九大報告多次提出要“統籌山水林田湖草系統治理”“推進資源全面節約和循環利用”。2020 年《山水林田湖草生態保護修復工程指南（試行）》強調“堅持節約優先、保護優先、自然恢復為主的方針”“遵循自然生態系統的整體性、系統性、動態性及其內在規律”。2022 年TD/T 1070—2022《礦山生態修復技術規范》提出“尊重生態系統演替規律，自然恢復與人工修復相結合，人工修復為自然恢復創造條件，最大限度發揮自然修復能力，避免過度工程治理”。

尊重自然規律、依據自然條件并利用自然過程[1]來應對可持續發展挑戰[2]、為人類提供服務的理念和方式，已在山水林田湖草生態保護修復[3-4]、礦區管理[5]等方面得到應用實踐。

2019—2020 年，按照統一部署，湖北省主要開展長江干流及主要支流（漢江、清江）兩岸10 km 范圍內廢棄露天礦山生態修復，全省共完成了廢棄礦山326座、圖斑552 個，治理面積2 233.54 hm2的治理任務。其中采用自然恢復措施的礦山有34 座，分別位于恩施州、宜昌市、黃石市、荊門市和武漢市等地，目前已通過驗收。

2022 年針對湖北省276 座飾面用石材礦山進行調查，其中十堰市有65 座礦山，宜昌市41 座，襄陽市28 座，隨州市19 座，鄂州市1 座，咸寧市29 座，黃岡市62 座，恩施州31 座。截至2022 年12 月2 日遙感影像，針對276 座飾面用石材礦山，經遙感解譯和野外驗證工作，共有14 座礦山完成自然恢復工作。具體數據見表1。

表1 湖北省廢棄露天礦山生態環境自然修復實例基本情況

礦山開采會出現高陡邊坡、采空區塌陷，容易引起水土流失、土壤污染、山體滑坡、植被退化、水資源污染，礦山生態自然修復的效應、過程等會受到特定地域、區域的氣候、水文、土壤等條件影響[6-9]。廢棄礦山生態環境適宜自然恢復需滿足一定條件。

生態自然修復將成為未來生態修復工程的重要方向[10]，目前湖北省廢棄礦山自然恢復領域技術標準尚不成熟，廢棄礦山生態環境自然恢復需滿足的條件、恢復的效果如何評估等過程的技術要求沒有出臺。開展廢棄礦山生態環境自然恢復適應性研究十分必要。

1 國內相關研究

蔣高明在《讓大自然自己修復創傷》一文中著重強調了生態修復中自然修復的重要作用。理論上退化植被和土壤在消除或減輕外界干擾一定時期后，可自然恢復到破壞前的狀態[11-12]。且這種依靠自然恢復能力的治理措施具有成本低[13-14]、效果穩定[15]等優點，如封山禁牧、輪封輪牧等常規生態自我修復措施，可通過協調人與自然關系而促進被破壞生態系統良性恢復[6]；胡振琪等[13]認為對生態脆弱區尤其要重視生態的自然修復;劉少君等[16]闡述了“生態閾值理論”與“地域分異原理”，當礦業活動擾動不超過生態閾值，退化的礦山生態系統就能自然恢復。郭姍[17]、常俊杰等[18]對礦山生態修復的近自然解決方案進行了總結歸納。郝婧[19]得出在足夠長的恢復期內，草本植物的自然恢復可以實現礦區的植被重建。隨著蔣高明、胡振琪、張紹良、白中科等研究的深入發現，自然恢復的效果逐漸被人熟知。根據鐘明星[20]、王飛等[21]的研究，對于遠離城鎮、交通線等較遠的偏僻地區的小型礦山且開礦時間較早，自然生態恢復能力較強，可采用自然復綠的方法。

2 實例分析

2.1 宜昌市長江干支流兩岸10 km 范圍內廢棄露天礦山自然恢復概況

宜昌市長江干支流兩岸10 km 范圍內廢棄露天礦山修復為36 座礦山（點）、56 個圖斑，總面積178.26hm2，采取自然恢復的礦點有3 個，為宜昌廖家林石材有限公司的3 個礦點，面積為7.14 hm2。

采取自然恢復+土壤重構+植被重建的有3 個，包括長陽高橋村廢棄重晶石石礦、長陽土家族自治縣火燒坪藍天采石場、長陽都鎮灣鎮青龍重晶石礦。

廖家林石材有限公司礦山、長陽三緣重晶石礦經過2019—2022 年3 年的自然恢復，覆蓋度達到了100%。長陽土家族自治縣火燒坪藍天采石場除了陡峭的石壁沒有植被，其他地區植被覆蓋率達到了100%（圖1—圖4）。

圖1 廖家林石材有限公司礦山2022 年全景

圖2 廖家林石材有限公司礦山2022 年局部

圖3 長陽縣高橋村廢棄重晶石礦2022 年全景

圖4 長陽土家族自治縣火燒坪藍天采石場2022 年全景

采取自然恢復的礦山都位于偏遠山區，礦山周邊物種生境條件穩定，生態功能完好。

2.2 天門市實例基本情況介紹

2023 年4 月項目組對湖北省天門市皂市鎮溫嶺村、皂市鎮同興村、佛子山鎮佛子山林場的6 個廢棄礦山的生態恢復治理情況進行了實地調查。4 座礦山2017 年關停，2 座礦山2009 年關停，由于關停時間長，大部分區域植被恢復較好，不僅地被植物覆蓋率高，還出現了灌木叢與喬木群（圖5—圖8）。

圖5 天門市2#礦山自然恢復全貌

圖6 天門市3#礦山自然恢復全貌

圖7 天門市8#礦山自然恢復全貌

圖8 天門市9#礦山自然恢復全貌

2#采坑邊坡和底盤局部區域已自然恢復了較多植被，其中南側邊坡中部區域主要為馬尾松，株高約0.7～1.5 m，胸徑約5～7 cm，生長較好。北側邊坡西段主要生長構樹，坡腳局部可見零星的馬尾松。底盤草本植被生長較好，低洼蓄水區域可見柳樹和楊樹等植物。3#圖斑周圍生態環境條件較好，出露的地層巖性主要泥盆系中統云臺觀組石英砂巖和薄-中厚層灰巖，節理裂隙發育，巖體破碎，為植被的生長提供了天然的條件。采坑邊坡和底盤局部區域已自然恢復了較多植被，以構樹、灌木為主，還有馬尾松，楊樹、柳樹、烏桕和桑樹。7#圖斑采坑出露的地層巖性主要志留系上統褐黃色薄層泥質頁巖，為植被的生長提供了天然的條件。水坑附近可見楊柳等植物，臨近水庫的西南側邊坡植被恢復較好，主要以灌木為主。8#、9#圖斑周圍生態環境條件較好，周邊主要為林地和旱地。植被覆蓋率較高東側采場底盤現已自然復綠，植被主要為馬尾松。原石料加工和堆積區已栽植香樟，草本植被較為發育。

天門礦山實例3#、8#、9#、2#局部地段由于存在水土流失、地形破碎、缺水、地裂縫和高陡邊坡，植被恢復困難（圖9—圖14）。

圖9 天門市2#實例雨水沖刷、水土流失

圖10 天門市2#實例地裂縫

圖11 天門市8#—9#高陡邊坡

圖12 天門市7#高陡邊坡

圖13 天門市5#礦山實例地表缺水

圖14 天門市5#礦山實例立地條件差

3 結論與建議

3.1 湖北省廢棄礦山適合自然恢復廢棄礦山需滿足的條件

根據調查實例可知大部分礦山底盤區域生態恢復好，植被覆蓋率高，植物品種多。孫慶業等[22]提出只有在局部表面穩定、濕潤區域植物才能完成生活史、實現定居；吳秦豫等[23]的研究顯示生態脆弱區大部分生態系統恢復力指數很低，僅溝谷地帶及零星的高植被覆蓋區恢復力指數較高。

長江干流及主要支流（漢江、清江）兩岸10 km 范圍內廢棄露天礦山生態環境自然修復項目（2019—2022 年）（表2）對于土地破損面積過大、立地條件類型多的礦山進行自然恢復時適當增加了人工輔助措施。

表2 自然恢復的措施

結合研究實例與參考文獻，湖北省廢棄礦山生態環境自然恢復適用條件需滿足以下5 個條件。

1）屬于歷史遺留廢棄露天礦山圖斑范圍內的礦山；

2）地質結構穩定，無直接威脅對象，地貌景觀形態比較完整，無含水層破壞與水土污染；

3）屬于小型礦山，或土地資源損毀程度較輕（林地、草地損毀面積小于2 km2，或荒山、未利用地面積小于10 km2）的中大型礦山；

4）位置偏遠，遠離城鎮，人為擾動較少區域的礦山；

5）礦山裸露巖體裂隙發育、風化程度中等以上，具備植被存活的土壤、水源等基本條件。

3.2 建議

以自然恢復為主，不能急功近利、急于求成。自然修復必須因地制宜、實事求是、統籌謀劃，既要有近期目標，節約優先、保護優先，又要著眼長遠，充分考慮復雜性、長期性，把握好節奏和平衡。對位于人跡罕至的偏僻地域或生態脆弱敏感區的廢棄礦山，其人為干擾小，破壞程度輕，根據周邊未擾動區域的系統結構，在尊重自然格局的基礎上，適當采取鄉土樹種加以人工修復，以自然恢復為主，主要采取封育手段，限制人類活動對于礦區生態環境影響，自然恢復礦區原有生態系統結構與功能。對土地資源損壞面積較大（大于2 hm2）必要時以工程措施促進生態系統與生物多樣性的恢復重建。