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摘 要：矿山土地复垦和生态修复面临矿山土地可持续利用的挑战，要充分认识矿山土地生态系统恢复力的内涵及特征，将恢复力理论引入矿山土地复垦和生态修复领域，对不同类型的矿山修复力进行测度和调控分析，可以从调控特定参数、调控特定参数与扰动间函数关系、调控阈值等措施入手，面向矿山土地恢复力监测、评估和调控三个关键环节，强化矿山土地的特定恢复力，推进矿山土地生态系统的可持续管理。
关键词：矿山土地 生态系统 恢复力 调控
矿山土地生态系统恢复力是维持系统可持续性的关键，要顺应生态文明建设的重大科技需求，重点关注矿山土地复垦及生态修复，加强矿山土地生态系统恢复力，进行矿山土地资源的再开发、废弃矿井的再利用、矿山生态修复，保持矿山土地生态系统的内在能力，更好地促进矿山土地生态系统的可持续发展。
1 矿山土地生态系统及其恢复力概述
1.1 矿山土地生态系统构成及扰动分析
矿山土地生态系统涵盖有不同的组分，如：气候、岩石、水文、地形、土壤、生物、人文等要素，各组分之间存在紧密的反馈关系，如：地下部分的岩石与地下水之间存在关联;地上部分地表水、生物、地形之间存在结构关联，共同成为矿山土地生态系统的综合形态，如：排土场、塌陷地、采掘场地、原地貌等。同时，矿山土地生态系统会受到采矿活动及生态修复工程的扰动影响，如：破碎的采矿岩石倾倒于地表，实现原有岩石、土壤、水文的重新排列;沉陷、挖损而生成积水坑、水渗漏通道等结构;人工重建植被群落;对沉陷区进行充填复垦，重塑土壤结构等。
1.2 矿山土地生态系统恢复力内涵及特征
在矿山土地生态系统的演变进程中，涵盖有采矿扰动、土地复垦、稳态生成、后采矿时期其他扰动等四个基本时间节点，当系统面临扰动时，能够通过自组织的方式，保持系统的平衡和既有的定性结构，这种保持系统自身状态的能力即为恢复力，也是矿山土地生态系统的一种动力学属性。
矿山土地生态系统恢复力具有物质性特征、量性特征和可塑性特征，就物质性特征而言，主要是指矿山土地生态系统对采矿扰动或其他变化而展示出来的能力，如：复垦后的地貌对水土侵蚀的恢复力;复垦农田对生物入侵的恢复力;矿山排土场对土壤改良工程扰动的恢复力等。从量性特征来看，主要是指矿山土地生态系统的吸引域和参数范围的大小，从不同角度量化矿山土地生态系统恢复力。从可塑性特征来看，矿山土地生态系统恢复力的量具有可变性，当改变矿山土地生态系统的状态变量或参数变量时，则会塑造恢复力[1]。
2 矿山土地生态系统恢复力调控措施分析
要重点探讨矿山土地生态系统恢复力的调节和控制，通过恢复力调控方式，抵抗采矿扰动，使之维持在系统之前的状态，并能够对已扰系统进行修复，使之恢复到采矿前或可被接受的状态。
2.1 特定恢复力的强化与克服
当矿山土地生态系统的特定部分面对特定扰动时，会通过状态变量和参数变量的方式，体现出特定恢复力，如：地下水渗漏、塌陷、裂缝、灌溉等特定扰动产生的特定恢复力。以干旱半干旱地区为例，植被覆盖度体现土地生态系统服务功能，地下水位对植被覆盖度的影响较大，针对植被覆盖度对地下水疏漏扰动的特定恢复力来分析，以植被覆盖度为状态变量、地下水位为参数变量、地下水疏漏为采矿扰动，要重点针对“植被覆盖度-地下水位-地下水疏漏”的特定恢复力强化与克服，采用针对性、可行性的恢复力调控策略，如：在干旱半干旱地区种植大量植被，以提高植被覆盖度。在这种调控策略下，可以控制地下水疏漏的程度，快速提高矿山土地生态系统的状态，较大程度上抵御土壤的风力侵蚀和扰动。然而这种调控策略仅改变外在表现，缺乏对系统内在能力的改变，当再次出现扰动行为时，植被覆盖度的响应还是基于既有的依赖关系。
2.2 一般恢复力的调控措施
矿山土地生态系统的一般恢复力是对系统面临的所有扰动进行恢复的能力，可以采用以下指标进行评价：可比基准、特征取值及无量纲化、特征间协调性，需要通盘考虑矿山土地生态系统，关注系统整体应对扰动的能力。具体来说，可以增加矿山土地生态的多样性，构建具有异质性的景观结构，如：廊道、斑块、基质等，形成异质性、连通性的景观。并采用农、林、牧、渔相结合的多样化土地经营模式，保持土地生物形态的多样性，如：合理配置适宜比例的乔木、灌木和草地。然而，要注意保持恢复力与多样性之间的权衡关系，不可片面追求多样性，避免多样性过高而降低恢复力和效率的问题。同时，还要注重系统的生态变化性，避免系统长期维持在一个期望状态而损害恢复力的问题，以林地复垦工程为例，不可盲目投入资金和人工管理方式，而要保持复垦林地的开放性，使之能够更好地应对干旱、虫灾，提升复垦林地应对未来同类扰动的恢复力。另外，要基于模块化原则进行矿山土地生态系统的调控，可以通过加强、减弱、新建反馈机制的方式，进行土地生态系统一般恢复力的调节，提高各组分间的耦合协调性。如：将矿山土地管理与新农村建设、退耕还林、产业转型相结合，提高矿山土地生态系统的交叠管理水平[2]。
3 矿山土地生态系统恢复力应用案例
以补连沟井工矿山恢复力调控为例，分析矿山土地生态系统恢复力的举措。
补连沟井工矿山是世界上第一大单井井工矿井，年产量约2500万t，归属于神东煤炭集团，是西北干旱半干旱地区的重要能源开发基地。在這个土地生态系统之中，面临采矿沉陷扰动的威胁，并面临当地沙漠化的生态风险，为此要关注该矿山土地生态系统的特定恢复力，以植被覆盖作为关键状态变量，以潜水位作为参数状态变量，观测发现当地植被覆盖度随潜水位变化存在突变现象，要对潜水位进行调控，引入外源水进行潜水补给，升高潜水位，增大潜水位到阈值的距离，提高沟谷坡地植被对特定扰动的恢复力。然而，要注意切不可将外源水引入到谷底阶地和河岸，否则会导致土壤含水量过大，引发植被渍水死亡。同时，要建立一个持续补给潜水的机制，可以采用建立水库或持续不间断引入外源水的方式，确保潜水位不下降。并在潜水和采矿之间设置隔离层，可以采用跳采、注浆加固、减缓推进速度的方式，实现对隔水层的有效保护，改变潜水位与扰动强度之间的函数关系。还可以植入湿生、水生植物，如：芦苇、早熟禾等，增强植被的抗旱性。并种植沙柳、柠条等抗旱植物，快速提高植被覆盖度。当然，矿山土地生态系统是极其复杂的，还存在其他单元对采矿扰动的影响，如：采矿沉陷导致周边空间单元的潜水流动，要持续补给一些潜水[3]。
4 结语
综上所述，要重点关注和探讨矿山土地的可持续利用，引入恢复力的理念和机制，使矿山土地生态系统通过自组织保持系统的平衡，保持系统原有的定性结构，较好地应对扰动，如：采矿扰动、复垦扰动、修复工程扰动、自然或人为扰动等，要加强矿山土地生态系统恢复力调控，采用恢复力强化和恢复力克服的途径，通过调节特定参数、函数关系和阈值的方式强化特定恢复力。并从生态系统的多样性、动态变化性、模块化、交叠管理等方面，加强系统的一般恢复力调控水平。未来还要深化矿山土地生态系统恢复力的理论认知，探索系统恢复力实践方法的多样化运用。
参考文献
[1] 汪辉，徐蕴雪，卢思琪，等.恢复力、弹性或韧性？——社会——生态系统及其相关研究领域中“Resilience”一词翻译之辨析[J].国际城市规划，2017（4）：84.
[2] 杨博宇，白中科，张笑然.特大型露天煤矿土地损毁碳排放研究——以平朔矿区为例[J].中国土地科学，2017（6）：65-66.
[3] 王丽，雷少刚，卞正富.多尺度矿区植被生态系统恢复力定量测度研究框架[J].干旱区资源与环境，2017（5）：105-106.
关键词：矿山土地 生态系统 恢复力 调控
矿山土地生态系统恢复力是维持系统可持续性的关键，要顺应生态文明建设的重大科技需求，重点关注矿山土地复垦及生态修复，加强矿山土地生态系统恢复力，进行矿山土地资源的再开发、废弃矿井的再利用、矿山生态修复，保持矿山土地生态系统的内在能力，更好地促进矿山土地生态系统的可持续发展。
1 矿山土地生态系统及其恢复力概述
1.1 矿山土地生态系统构成及扰动分析
矿山土地生态系统涵盖有不同的组分，如：气候、岩石、水文、地形、土壤、生物、人文等要素，各组分之间存在紧密的反馈关系，如：地下部分的岩石与地下水之间存在关联;地上部分地表水、生物、地形之间存在结构关联，共同成为矿山土地生态系统的综合形态，如：排土场、塌陷地、采掘场地、原地貌等。同时，矿山土地生态系统会受到采矿活动及生态修复工程的扰动影响，如：破碎的采矿岩石倾倒于地表，实现原有岩石、土壤、水文的重新排列;沉陷、挖损而生成积水坑、水渗漏通道等结构;人工重建植被群落;对沉陷区进行充填复垦，重塑土壤结构等。
1.2 矿山土地生态系统恢复力内涵及特征
在矿山土地生态系统的演变进程中，涵盖有采矿扰动、土地复垦、稳态生成、后采矿时期其他扰动等四个基本时间节点，当系统面临扰动时，能够通过自组织的方式，保持系统的平衡和既有的定性结构，这种保持系统自身状态的能力即为恢复力，也是矿山土地生态系统的一种动力学属性。
矿山土地生态系统恢复力具有物质性特征、量性特征和可塑性特征，就物质性特征而言，主要是指矿山土地生态系统对采矿扰动或其他变化而展示出来的能力，如：复垦后的地貌对水土侵蚀的恢复力;复垦农田对生物入侵的恢复力;矿山排土场对土壤改良工程扰动的恢复力等。从量性特征来看，主要是指矿山土地生态系统的吸引域和参数范围的大小，从不同角度量化矿山土地生态系统恢复力。从可塑性特征来看，矿山土地生态系统恢复力的量具有可变性，当改变矿山土地生态系统的状态变量或参数变量时，则会塑造恢复力[1]。
2 矿山土地生态系统恢复力调控措施分析
要重点探讨矿山土地生态系统恢复力的调节和控制，通过恢复力调控方式，抵抗采矿扰动，使之维持在系统之前的状态，并能够对已扰系统进行修复，使之恢复到采矿前或可被接受的状态。
2.1 特定恢复力的强化与克服
当矿山土地生态系统的特定部分面对特定扰动时，会通过状态变量和参数变量的方式，体现出特定恢复力，如：地下水渗漏、塌陷、裂缝、灌溉等特定扰动产生的特定恢复力。以干旱半干旱地区为例，植被覆盖度体现土地生态系统服务功能，地下水位对植被覆盖度的影响较大，针对植被覆盖度对地下水疏漏扰动的特定恢复力来分析，以植被覆盖度为状态变量、地下水位为参数变量、地下水疏漏为采矿扰动，要重点针对“植被覆盖度-地下水位-地下水疏漏”的特定恢复力强化与克服，采用针对性、可行性的恢复力调控策略，如：在干旱半干旱地区种植大量植被，以提高植被覆盖度。在这种调控策略下，可以控制地下水疏漏的程度，快速提高矿山土地生态系统的状态，较大程度上抵御土壤的风力侵蚀和扰动。然而这种调控策略仅改变外在表现，缺乏对系统内在能力的改变，当再次出现扰动行为时，植被覆盖度的响应还是基于既有的依赖关系。
2.2 一般恢复力的调控措施
矿山土地生态系统的一般恢复力是对系统面临的所有扰动进行恢复的能力，可以采用以下指标进行评价：可比基准、特征取值及无量纲化、特征间协调性，需要通盘考虑矿山土地生态系统，关注系统整体应对扰动的能力。具体来说，可以增加矿山土地生态的多样性，构建具有异质性的景观结构，如：廊道、斑块、基质等，形成异质性、连通性的景观。并采用农、林、牧、渔相结合的多样化土地经营模式，保持土地生物形态的多样性，如：合理配置适宜比例的乔木、灌木和草地。然而，要注意保持恢复力与多样性之间的权衡关系，不可片面追求多样性，避免多样性过高而降低恢复力和效率的问题。同时，还要注重系统的生态变化性，避免系统长期维持在一个期望状态而损害恢复力的问题，以林地复垦工程为例，不可盲目投入资金和人工管理方式，而要保持复垦林地的开放性，使之能够更好地应对干旱、虫灾，提升复垦林地应对未来同类扰动的恢复力。另外，要基于模块化原则进行矿山土地生态系统的调控，可以通过加强、减弱、新建反馈机制的方式，进行土地生态系统一般恢复力的调节，提高各组分间的耦合协调性。如：将矿山土地管理与新农村建设、退耕还林、产业转型相结合，提高矿山土地生态系统的交叠管理水平[2]。
3 矿山土地生态系统恢复力应用案例
以补连沟井工矿山恢复力调控为例，分析矿山土地生态系统恢复力的举措。
补连沟井工矿山是世界上第一大单井井工矿井，年产量约2500万t，归属于神东煤炭集团，是西北干旱半干旱地区的重要能源开发基地。在這个土地生态系统之中，面临采矿沉陷扰动的威胁，并面临当地沙漠化的生态风险，为此要关注该矿山土地生态系统的特定恢复力，以植被覆盖作为关键状态变量，以潜水位作为参数状态变量，观测发现当地植被覆盖度随潜水位变化存在突变现象，要对潜水位进行调控，引入外源水进行潜水补给，升高潜水位，增大潜水位到阈值的距离，提高沟谷坡地植被对特定扰动的恢复力。然而，要注意切不可将外源水引入到谷底阶地和河岸，否则会导致土壤含水量过大，引发植被渍水死亡。同时，要建立一个持续补给潜水的机制，可以采用建立水库或持续不间断引入外源水的方式，确保潜水位不下降。并在潜水和采矿之间设置隔离层，可以采用跳采、注浆加固、减缓推进速度的方式，实现对隔水层的有效保护，改变潜水位与扰动强度之间的函数关系。还可以植入湿生、水生植物，如：芦苇、早熟禾等，增强植被的抗旱性。并种植沙柳、柠条等抗旱植物，快速提高植被覆盖度。当然，矿山土地生态系统是极其复杂的，还存在其他单元对采矿扰动的影响，如：采矿沉陷导致周边空间单元的潜水流动，要持续补给一些潜水[3]。
4 结语
综上所述，要重点关注和探讨矿山土地的可持续利用，引入恢复力的理念和机制，使矿山土地生态系统通过自组织保持系统的平衡，保持系统原有的定性结构，较好地应对扰动，如：采矿扰动、复垦扰动、修复工程扰动、自然或人为扰动等，要加强矿山土地生态系统恢复力调控，采用恢复力强化和恢复力克服的途径，通过调节特定参数、函数关系和阈值的方式强化特定恢复力。并从生态系统的多样性、动态变化性、模块化、交叠管理等方面，加强系统的一般恢复力调控水平。未来还要深化矿山土地生态系统恢复力的理论认知，探索系统恢复力实践方法的多样化运用。
参考文献
[1] 汪辉，徐蕴雪，卢思琪，等.恢复力、弹性或韧性？——社会——生态系统及其相关研究领域中“Resilience”一词翻译之辨析[J].国际城市规划，2017（4）：84.
[2] 杨博宇，白中科，张笑然.特大型露天煤矿土地损毁碳排放研究——以平朔矿区为例[J].中国土地科学，2017（6）：65-66.
[3] 王丽，雷少刚，卞正富.多尺度矿区植被生态系统恢复力定量测度研究框架[J].干旱区资源与环境，2017（5）：105-106.