1、1矿区土地复垦与生态产业链总体规划设计白中科 1，2 ，贺振伟 3，李晋川 4，张继栋 1，崔 艳 1（1. 中国地质大学土地科学技术学院，北京 100083；2. 国土资源部土地整治重点实验室，北京 100035；3. 中煤平朔煤业有限责任公司，山西 朔州 036006；4. 山西省生物研究所，山西 太原 030006）摘 要：循环经济与可持续发展理念指导下的平朔煤矿区生态恢复与重建，有 2 条相互依存的生态产业链：一是以煤为主，电、化、氧化铝、建材并举的黑色产业链；二是围绕复垦土地开展生态重建，种养加一体化发展的绿色生态产业链。这 2 条生态产业链构成了平朔矿区生态系统功能的多样性，它既不
2、同于自然生态系统，也不同于典型工业园区，是集自然生态系统、受损生态系统与恢复生态系统为一体，涉及农业用地、工业用地的复合生态系统。根据矿区土地利用现状、生态系统多样性与完整性等指标的相似性与变异性，将平朔矿区划分为农业综合利用区、工业生态园区、恢复生态保护区、旅游观光区、生态重建区与待开采区 6 个一级生态功能区及 22 个二级生态功能区。对矿区土地、水、生物等生态资源进行了系统的调查和评价，设计了复垦土地生态系统种、养、加为一体的生态产业链，提出了培训一批服务于矿区土地复垦与生态产业实施管理的专业技术队伍的建议。关键词：矿区；复垦；生态产业；产业链；规划设计中图分类号：TD88 文献标识码：
3、 AMined Land Reclamation and Planning of Ecological Industrial Chains BAI Zhong-ke1，2 ，HE Zheng-wei 3，LI Jin-chuan 2，ZHANG Ji-dong 1，CUI Yan 1（1.School of Land Sciences Technology ，China University of Geosciences，Beijing 100083，China ；2. Key Laboratory of Land Regulation，Ministry of Land and Resourc
4、es，Beijing 100035； 3. Pingshuo Coal Industry Corporation，Shuozhou 036006，China ；4. Shanxi Institute of Biology ， Taiyuan 030006，China）2Abstract：Ecological restoration in Pingshuo Coal Mine is under the guidance of two conceptscircular economy and sustainable development. There are two interdependent
5、 ecological industrial chains for the development of Pingshuo : One is the black industry chain ,in which coal is the main product, and the electricity ,alumina materials are all the products; The other is the green ecological chain, which is on the base of land reclamation and ecological reconstruc
6、tion, which is to develop planting, culture and processing industry. These two ecological industry chains increased the diversity of ecosystems and ecological functions of Pingshuo mine. So, the ecosystem is not only different from natural ecosystems, but also different from the typical industrial p
7、ark, it is a combination of natural ecosystems, damaged ecosystems and restoration ecosystems, it is related to the agricultural land and the industrial land. Based on the mining land use, the similarity and variability of biodiversity, ecosystem integrity, and other indicators, Pingshuo mine area a
8、re divided into 6 ecological function zones and 22 secondary ecological function zones. These 6 ecological function zones are as follows: comprehensive agricultural areas, ecological industrial park and protection zone of restoration ecosystem, tourism zone, ecosystem restoration area , and the area
9、 where have not been exploited .In the same time, the following contents are studied which is related to eco-industry and mining: (1) More than 10 kinds of project techniques adopted in Pingshuo mine in the past 20 years are reviewed and evaluated; ( 2) Key technologies of “mining - transport - stac
10、king- soil construction- reclamation - management “ as the support system are integrated; (3)How to predict land reclamation investment are analyzed; (4) The land reclamation standards in Pingshuo mine are drawn up; (5) Programs to protect, improve and reuse reclamation lands are developed; (6) Data
11、base of resources about Antaibao and Anjialing mine are constructed; (7) Virtual reality systems about the reclamation lands and ecosystems are constructed; (8)How to fertilizer and improve soil by green pasture, weathered coal, humic acid-fertilizer, biogas are studied; (9) Biological resources in
12、and around the ming area are investigated, and the quantity of biological resources which can serves for the industry are calculated; (10)Water balance between agriculture and industry are analyzed; (11)Industry chains of eco-industry are designed; (12) Viable analysis of organic (green) food base e
13、stablishment in mining area have been done; (13) The land change rehabitation of farmland in the future is predicted. (14) Dynamic changes of the quantity, quality and productivity of land are analyzed, and how to achieve the stability of quantity and quality of arable land is proposed. (15) Socio-e
14、conomic problems in re-use reclamation land are analyzed, and the solutions to these problems are promised.The research is of great significance for the comprehensive development and utilization,so to the sustainable development of restoration eco-systema.Key words：平朔矿区是我国首批煤炭国家规划矿区之一，矿区总面积 380 km2，
15、矿区保有地质储量 112.21 亿 t，规划建设总规模为 9 350 万 t/a。矿区地处黄土高原东部、山西省北部，是一个对环境改变反应敏感、维持自身稳定的可塑性较小的脆弱生态环境系统。本矿在气候条件、社会经济、开采工艺、复垦模式等方面，是生态脆弱矿区的典型代表。随着采矿规模的不断扩大，平朔矿区面临的如下问题日益凸显：（1）地矿矛盾突出，征地愈来愈困难；（2）促进矿区失地农民就业上升为构建和谐矿区的关键；（3）已复垦3的排土场存在着不同程度的退化；（4）露、井联采造成更大规模的土地破坏，延缓了土地复垦的进度；（5）复垦土地的经营管理难度愈来愈大。要解决这些问题，必须规划先行，进行生态经济重建及
16、产业链条延伸的总体规划设计与实施管理的课题研究。这从长远解决耕地占补平衡、促进失地农民就业、复垦土地综合开发利用、实现绿色矿山等问题具有重要的战略意义，对促进企业长远发展意义深远。1 矿区重建生态功能区划目标、原则、依据1.1 矿区重建生态功能区划目标生态功能区划是在一定的自然区域范围内，以生产系统类型为基础，以生态特征、空间结构、生产力、稳定性和人为活动对系统的生态关系及其整体功能的影响度为指标，进行的自然社会复合生态系统类型划分和空间定位。对矿区重建生态功能区划而言，还具有其自身的特点。1.1.1 以地貌重塑、土壤重构、植被重建为基础 煤炭资源的开采，造成地表的大面积破坏，彻底摧毁了原生态
17、系统。由于矿区处于生态脆弱区，在极端破坏的条件下不可能仅凭借其自身的修复使生态系统得到恢复，必须通过人工干预，利用工程措施、生物技术等进行生态重建。这就决定了矿区生态功能区划从一开始就要考虑其生态系统的人造性以及由此带来的不稳定性。1.1.2 适度开发利用重建的矿区生态系统 矿区本身位于生态脆弱的黄土高原区，经过长时间的、彻底的采矿破坏，虽然部分地区得到了复垦，但是人工再造生态系统处于成长期，仍然较为脆弱，如果利用不当，有可能造成退化。因此，保证矿区现有已复垦区域生态系统不受损害、生态功能不降低，是进行矿区重建生态功能区划必须坚持的红线（？底线） 。1.1.3 与矿区的生态产业经济链条有机融合
18、 矿区生态系统功能完善、效益的提高具有特定的空间性。具体来说，在矿区进行重建生态功能区划，除了生态效益之外，还应当考虑经济效益和社会效益。因此在重建区划分生态功能区应当或部分成为矿区产业经济链条的一部分或相关部分，实现生态、经济、社会效益的协调统一和良性循环。综上所述，矿区生态功能区划的目标就是在保证矿区已复垦区域现有生态系统不退化、生态功能不降低的前提下，依照合理的指标分类，科学划分不同层次和类别的生态功能区，使其能够充分融入到矿区的产业经济链条中，实现矿区的生态、经济和社会效益相互促进，解决矿区发展过程中遇到的社会经济问题，为建设和谐矿区服务。1.2 矿区重建生态功能区划原则为实现上述目标
19、，在进行矿区重建生态功能区划时，应遵循以下原则。1.2.1 区域共轭性原则 区域所划分的对象必须是具有独特性，空间上完整的自然区域。即任何一个生态功能区必须是完整的个体，不存在彼此分离的部分。目前矿区已复垦区域主要有外排土场、内排土场等人工重塑地貌，彼此相互独立；由于复垦时间的不同，即使相同类型的复垦区域的植被覆盖、生态恢复程度等也不尽相同，因此具有形成不同功能区4的基础。同时，不能功能区之间又通过产业链之间的关联实现系统之间的信息流通，共同实现矿区内的清洁生产和循环经济。1.2.2 发生相对一致性原则 区域生态系统的功能是由其系统内部的生物、环境等构成要素的结构所决定，故要求在进行功能分区时
20、，保证各功能区内部的主导生态服务功能相一致，即保证区域内生态系统结构、过程和景观格局基本一致。1.2.3 生态环境的相似性和差异性原则 相似性主要体现在一定范围内的区域间环境要素的相似以及区域环境分区间的差异，这是自然环境的客观反映。生态环境整治与资源利用相一致的原则。生态环境建设区划的目的在于正确地阐明生态环境建设影响因子的地域分异规律，为发挥区域的自然条件优势和合理利用自然资源、改善生态环境，维护生态平衡提供科学依据。因此生态环境建设分区必须贯彻资源利用与生态环境建设、治理相一致的原则。1.2.4 动态可调整性原则 生态功能区是不断变化的，生态区划具有时效性。尤其在矿区已复垦区域中，由于是
21、人工完全重塑地貌，其生态系统本身并不稳定，既可以在人工干预下向更好的方向发展，也有退化的可能，因此矿区重建生态功能区划必须结合项目区实际情况随时调整，这有利于指导区划内容随着时间变化而作调整，促进区域环境的良性发展。1.3 生态功能分区等级与划分依据矿区土地生态系统的功能分区既不同于自然生态系统的分区，也不同于工业园区的功能分区。矿区生态系统是集自然生态系统、破坏生态系统与恢复生态系统为一体，涉及农业用地、工业用地的复合生态系统。故其功能分区也不同于一般的功能分区。1.3.1 分区等级 生态功能分区的等级划分主要根据矿区土地利用现状与生态系统多样性与完整性等指标的相似性与变异性进行，分区采取分
22、析与综合相结合的方法。首先根据开采复垦现状与土地生态系统的主要功能与目标划分为农业综合利用区、工业生态园区、恢复生态保护区、旅游观光区、生态重建区与待开采区一级六大区。然后根据具体的生态保护目标方法、生态服务功能以及其实现途径，对各区进行划分，22 个小区。1.3.2 分区依据1.3.2.1 一级区划分主要依据 主要依据是矿区土地的开采与复垦进度以及土地利用类型，据此分为农业综合利用区、工业生态园区、恢复生态保护区、旅游观光区、生态重建区与待开采区。基本与产业划分相一致，各区的主要利用方向与土地利用功能分述如下。（1）农业综合利用区以生态农业系统为主，土地利用类型主要为耕地、林地、草地等农业用
23、地，通过种植业、养殖业、畜牧业的综合协调发展，实现系统内部的物质、能量循环发展，从而发挥最大的经济、社会与生态效益；（2）工业生态园区以工业建设用地为主，充分利用已有矿业资源以及矿业生产中的煤矸石、粉煤灰等固体废弃物，延长工业产品的产业链条，一方面较少废弃物排放及占地，5另一方面提高产品附加值。同时，在工业区内部及周边进行生态建设，既起到防风固沙、防止污染的作用，又起到美化景观的作用。使工业园区与周边的农业生态园区融为一体。（3）恢复生态保护区位于生态园区与工业区的交接处，临近公路、铁路等，是矿区面对外界的窗口，且由于目前生态系统较脆弱，对环境变化较敏感，抗风险性较低。所以此区域的主要目标为生
24、态保护；（4）旅游观光区复垦时间较长，生态系统多样性较丰富，且具有一定的稳定性。结合工业旅游与生态旅游，充分发挥该区的旅游服务功能，在发挥矿区生态、经济、社会综合效益的基础上，提升企业知名度，为全国露天煤矿的开采、复垦与土地再利用树立典型；（5）生态重建区主要为破坏初期及复垦退化土地，以土地复垦与生态重建为当前主要目标；（6）待开采区为已征土地，目标为充分发挥其开采前的现有价值，不再对其进行大规模投资。1.3.2.2 二级区划分主要依据 二级区划是在一级区划的基础上，对各土地利用单元进行生态服务功能分析，以实现最大经济、社会与生态效益的生态服务功能为目标进行分区。其分区的过程也是对土地利用方向
25、与园区进行整体规划的过程。分区主要依据包括植被覆盖度、植被种类、土壤质量（土壤质地与土壤肥力）等。各区的命名力求直观反映其主导生态服务功能与土地利用类型。2 矿区生态功能区划方案2.1 矿区生态功能分区方案根据矿区生态功能区划的目标、原则、依据，其矿区生态功能区划方案如下。 农业综合利用区-1 耕地恢复整理区-2 耕地快速恢复区-3 耕地快速恢复示范区-4 家禽饲养区-5 优质牧草种植示范区-6 中草药示范园区-7 食用菌原料供应区-8 生态农业综合示范区 工业生态园区-1 矸石电厂-2 粉煤灰厂-3 石材加工厂-4 工业场地景观重建区6 恢复生态保护区-1 永久性植被保护区 旅游观光区-1
26、采矿遗迹保护核心区-2 有机果品采摘及生态散养观光区-3 生态复垦景观游憩区、养蜂场-4 植物园-5 野生动物观赏园 生态重建区-1 地质灾害防治与二次复垦区-2 内排地貌重塑示范区 待开采区-1 黄土剥离筛选区-2 自然生物资源利用区2.2 矿区生态功能分区利用途径矿区生态功能分区利用途径如表 1 所示。表 1 平朔矿区生态重建功能区划生态功能分区 所在区域与面积 主要生态系统服务功能耕地恢复整理区位于安家岭东排土场，占地面积 70.55 hm2；安家岭西排土场，占地面积 82.29 hm2；安家岭内排土场，占地面积144.97 hm2过渡性林草用地+ 最终耕地，包括农产品和畜牧产品生产耕地
27、快速恢复区位于安太堡西排土场扩大区北部，占地面积 126.63 hm2；安太堡南寺沟排土场，占地面积 204.62 hm2农产品生产，推进耕地快速复垦技术并通过耕地恢复区的生态、经济、社会效益提高当地失地农民耕种复垦土地的积极性，为复垦土地有效流转奠定基础家禽饲养区 位于安太堡西排土场扩大区东南部分，占地面积 2.33 hm2 家禽饲养产品，包括家禽肉蛋类优质牧草种植示范区位于安太堡西排土场扩大区南部中间，占地面积 40.19 hm2有利于土壤熟化并为家禽养殖提供优质饲料中草药示范园区位于安太堡西排土场扩大区西南部分，占地面积 45.10 hm2 生产优质中草药食用菌原料供应区位于安太堡西排土
28、场北部，占地面积51.46 hm2 食用菌培养农业综合利用区生态农业综合示范区位于安太堡内排土场北部，占地面积134.67 hm2 进行农业综合利用7矸石电厂 位于安太堡二铺排土场南部，占地面积26.82 hm2 发电厂发电和供热燃料，并可为矿区其他工业等提供能源粉煤灰厂 位于安太堡二铺排土场中部，占地面积4.19 hm2制作建筑材料、用作土建材料、用于道路基层材料及回填土等，具体可以包括粉煤灰水泥、砖、大型墙体材料、地面砖、屋面保温材料、防水粉等石材加工厂 安太堡二铺排土场北部与内排土场交界处，占地面积 2.45 hm2 进行石材加工工业生态园区工业场地景观重建区位于安家岭工业广场的区域作为
29、工业场地景观重建区，占地面积 500.72 hm2促进平朔矿区经济发展、能量循环、环境保护恢复生态保护区永久性植被保护区位于安家岭东排土场，占地面积 52.35 hm2；西排土场，占地面积 182.49 hm2；安太堡内排土场，占地面积 88.49 hm2；西排土场，占地面积 170.74 hm2保护矿区生态系统，防止水土流失和地质灾害的发生采矿遗迹保护核心区位于安太堡内排土场北部，占地面积120.98 hm2帮助人们了解矿区发展历史，学习人文历史和技术变革进程有机果品采摘及生态散养观光区位于安太堡内排土场南部，占地面积105.76 hm2生产有机果品和绿色食物产品，建立蔬菜大棚，为旅游者提供
30、有机果品采摘生态复垦景观游憩区位于安太堡南排土场北部，占地面积96.06 hm2采矿破坏后原地貌展示，重建生境资源，并建立养蜂厂，提供蜂产品植物园 位于安太堡西排土场南部平台，占地面积 12.36 hm2 增加区域生物多样性、促进区域经济发展、改善区域小环境旅游观光区野生动物观赏园位于安太堡西排土场中部，靠近植物园，占地面积 14.77 hm2野生动物和恢复生态系统景观的展示、观赏，集野生动物保护救护、繁育生产、科学研究、科普教育和休闲娱乐为一体地质灾害防治与二次复垦区位于安太堡南排土场南部的退化区、安太堡西扩排土场以及安家岭西排土场的露井联采区，占地面积 77.64 hm2水土保持，植被恢复
31、，防止地质灾害的发生生态重建区 内排地貌重塑示范区位于安家岭矿坑，占地面积 253.99 hm2，以及安太堡矿坑，占地面积466.46 hm2矿坑回排，覆表土，地表植物恢复，地表土壤熟化，完成平朔露天煤矿基地地貌重塑黄土剥离筛选区位于安家岭矿坑东部，占地面积 233.04 hm2，以及安太堡矿坑东部，占地面积150.24 hm2对土壤进行分层剥离，等待进一步开采待开采区自然生物资源利用区 位于安太堡露天矿坑的东北部仍然维持区域植被现状，区域内的耕地等由当地农民继续耕种直至开采3 讨论为有效地实施矿区土地复垦与生态产业链，本课题（？请写出课题的具体名称）还完8成了如下相关研究内容：（1）对平朔矿
32、区 19862006 年 20 年来采用的 10 余项工程复垦技术进行回顾性评价；（2）筛选并集成适宜于平朔矿区“采矿-运输-排弃-造地-复垦-管护”一体化的关键支撑技术体系；（3）提供了平朔矿区土地复垦费用核算依据；（4）制定了平朔矿区土地复垦技术企业标准；（5）提供平朔矿区复垦土地的保护、改造与再利用方案；（6）构建了平朔安太堡矿和安家岭矿土地资源数据库；（7）构建了矿区土地复垦与生态重建虚拟现实系统；（8）提供了矿区绿肥牧草、风化煤、腐殖酸胺（？）肥料、沼液和沼渣等配方施肥与改良技术方案；（9）调查了矿区及周边地区生物资源数量，提供平朔矿区服务于生态产业的生物资源数量；（10）进行了矿区
33、工业用水与农业用水水平衡分析，提供矿区生态产业用水方案；（11）提供了矿区生态产业链条总体规划设计方案，包括沼气开发利用，现代化设施农业及现代化养殖业发展的规模、布局和模式；（12）对平朔矿区有机（绿色）食品基地的建立进行可行性分析；（13）分析采矿范围内和待征地范围内耕地、草地、林地的消失速度以及居民点的搬迁安置次序。 （14）动态分析复垦土地的流转、复垦耕地的数量、质量和产能变化，提出矿区耕地占补平衡方案。 （15）分析了矿区土地复垦与复垦土地再利用的社会经济问题及产业运作的长效管理问题。最后值得一提的是，培训一批服务于矿区土地复垦与产业转型的专业技术队伍，对矿区生态产业的实施与管理是当务
34、之急。该专业技术队伍应熟悉矿区基本情况，对采矿、土地、土壤、植被、生态、社会、经济、市场营销、产业转型有一定的了解，能正确实施矿区土地复垦技术和生态产业开发技术。通过实施适用的工程复垦工艺、生物复垦工艺和产业开发工艺，为改善当地生态环境质量、发展当地工农业生产、开辟就业渠道、改善群众生活和促进社会进步创造必要条件和保障。致谢：参加研究的还有农业部规划设计研究院、山西农业大学、山西大学、山西省农业科学院等单位。收稿日期：2009-12-06基金项目：教育部高等学校科技创新工程重大项目培育资金项目（708011） ；“十一五”国家科技支撑计划重点项目专题(2006BAC09B02-6)作者简介：白中科(1963- )，男，山西人（？） ，教授，博士，博士生导师，主要从事土地整理复垦与生态恢复、环境影响评价研究。Email:
