1 水泥灰岩矿山的工程扰动分析
水泥用灰岩矿为露天矿山,矿山土地生态系统 遭受的扰动较为简单,主要是露天开采过程中,需要 对覆盖于矿产资源上方的土壤、植被等进行剥离和 移除,采矿扰动与恢复形式较为单一。 露天开采包 括“采、剥、运、排、覆”等工艺流程。 通过剥离矿石上 覆的岩土层, 将露天采区转变为矿业建设用地,对 土地生态系统组分如土壤、水文、生物等都会造成 直接的损毁,林地、草地、耕地全部消失。 在矿石开 采过程中,剥离表土堆放于排土场,对原地貌的生 态组分形成压占扰动。 经过采矿、压占扰动后,岩层 和地形被重新塑造,改变了区域景观结构。 整体来 看, 露天开采的工程扰动带来的生态效应是突然 的、强烈的,原有的土地生态系统组分及其关系都 被重塑,如原地貌被重塑、松散层的土壤结构被重 塑。 露天采矿的生态影响范围也不仅局限于矿业活 动操作区,也可能会影响到流域水文系统。 从采矿扰动过程的分析结果看,水泥用灰岩矿 山采矿扰动的形式大致可分为挖损、压占和污染三 类。 挖损会剥离矿产资源上覆的所有组分,导致挖 损区和周边区地形、水文改变;压占会重组土地生 态系统的物理性组分;污染指渣土等污染物析出,污 染土壤、水文、生物组分。 挖损和压占都会导致土地 生态系统结构重组,土地利用方式和景观同质化,生 态系统服务功能消失,甚至产生负面效应,如增大 水土流失量。 不同的是,挖损属于脉冲型扰动,持续 时间较短;污染会导致土地生态系统污染物富集,生 态系统服务功能下降。
2 矿山土地复垦和生态修复的工程扰动分析
目前,矿山土地复垦与生态修复领域积累了很 多有效的修复技术,这些技术对土地生态系统组成 及形态的改变、 生态系统服务的维持具有重要作 用。 人工生态修复在矿山土地生态系统恢复中起主 导作用,也是矿山土地生态学研究关注的重点。 生 态修复工程主要包括预防控制、表土剥覆、充填复 垦、挖深垫浅、坡面治理、水利兴修、交通建设、生物 修复、农田防护、土地调控、景观建设等,主要作用 对象是矿山土地生态组分及其组合形态,主要作用 是改造或者局部改造土地生态系统组分和形态,保 持或提高土地生态系统服务能力。 人为的生态修复工程如果成功实施,可以对矿 山土地生态系统组分及组分间关系产生作用,产生 人们期待的正面效应。 但这些工程的实施会带来社 会经济成本,也有可能带来负面效应。 因此,这些生 态恢复工程也可以被看做是施加在矿山土地生态 系统上的扰动,这种扰动既有正面效应,也有负面 效应。
水泥灰岩矿山土地生态系统具有多样的组分 和复杂的结构。 矿山土地不仅可以承载采矿活动, 还可以提供供给、调节、支持和文化等生态系统服 务。 人为的采矿活动和修复工程是矿山土地生态系 统遭受的主要扰动,除此之外,还有其他自然和人 为的扰动,如气候变化和土地再利用等。 在诸多扰 动的驱动下,矿山土地生态系统状态的变化模式至 少有保持原状态、退化到新状态、恢复到新状态和复原到原状态这四种。 面对扰动,水泥灰岩矿山土 地生态系统体现出一定的自我维持能力。 在水泥灰岩矿山生态修复过程中,不同矿山可 能具有不同的土地生态问题,应用恢复力理论可以 帮助管理者辨别系统状态持续保存的关键所在。 通 过恢复力评估及调控策略,可以了解矿山土地生态 系统或其特定部分在面临扰动时保持状态的条件 和影响因素,有利于矿山土地生态系统的可持续管理。