煤炭矿区土地复垦监测指标探讨

周 伟 ，曹银贵 ，白中科 ，王金满

（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）

1 引言

中国是世界产煤大国，随着经济形势的好转和高耗能产业的迅猛发展，煤炭资源开采掀起了前所未有的建设高潮，原煤产量从1980年的6.2×108t，到2010年的34.2×108t，14个大型煤炭基地产量28×108t，占全国的87%[1,2]，为经济发展做出了重要贡献。但也因煤炭开采挖损、塌陷、压占等损毁了土地资源，加剧了土地资源矛盾。初步估算，1989—2010年因煤矿开采损毁土地面积100.01×104hm2，其中2007—2010年期间国土资源部组织咨询论证土地复垦方案300余个，70%以上为煤矿山，涉及土地面积0.40×104hm2，其中耕地面积0.10×104hm2。

煤炭主要开采方式分为井工和露天。井工开采和露天开采对土地损毁的类型各不相同，井工开采对土地的损毁以开采沉陷和矸石压占为主，而露天开采则以采场挖掘和外排土场压占为主[3]。中国煤炭资源分布在全国1458县（市、区），对土地损毁呈现损毁类型多样、损毁空间点多面广、损毁面积数量大、土地损毁程度严重的特点。中国采煤塌陷面积每年为2.0×104—2.5×104hm2的速度逐步增加，露天矿挖损和占用土地每年为1.0×104hm2左右[2]。由于开采地表塌陷造成中国东部平原矿区土地大面积积水、受淹和盐碱化，不仅使区内耕地面积急剧减少，而且加剧了人口与土地、煤炭与农业的矛盾；西部矿区的地面塌陷加速了水土流失和土地荒漠化，同时采煤引起的地表塌陷还诱发山体滑坡、崩塌和泥石流等自然灾害，严重破坏了矿区的土地资源和生态环境。

总之，煤炭开采对土地损毁较其他矿山更为严重，且煤炭作为中国主要能源的地位在今后相当长的一段时间内不会改变，因此煤矿区土地复垦将是中国土地复垦的重点区域，也是农用地复垦的主要潜力区[4]。加强煤矿区土地复垦及复垦监测工作，对于落实“最严格的耕地保护制度”和“最严格的节约用地制度”具有重要意义。

土地复垦监测既是中国国土资源全覆盖、全流程动态监测的重要组成部分，也是土地复垦管理的主要内容。完善的监测指标是全面、科学、准确地掌握土地资源损毁和土地复垦效果的基础，国内外对土地复垦的理论、方法、技术都开展了大量的研究[5-6]，国外一些国家开展了土地复垦的监测工作[7-8]，而国内土地复垦监测的研究还处于初期阶段。国内开展了农用地等级质量监测[9]、生态监测[10-11]、生物多样性监测[11-13]、水土流失监测[14,15]、退耕还林工程监测[16]以及露天矿生态恢复监测[17]的指标研究，为建立土地复垦监测指标提供借鉴思路。

本文结合煤矿区土地复垦地貌重塑、土壤重构、植被重建、配套工程、监测和管护工程，按照土地复垦实施的过程管理和目标控制的原则，探索基于县级监管层次的土地复垦监测指标，为进一步开展土地复垦监管、评价与管理提供参考。

2 煤矿区土地复垦监测意义

开展煤矿区土地复垦监测对于落实土地复垦责任、提高土地复垦质量，推动土地复垦科学化、规范化、标准化具有重要意义。

（1）开展土地复垦监测，有利于提高土地复垦率和土地复垦质量。国土资源部等七部委对土地复垦提出了“不欠新账、快还旧账”的目标，《土地复垦条例》明确要求复垦的土地应当优先用于农业，而煤矿区是耕地的主要复垦潜力区，加强土地复垦率、复垦土壤质量对于提高复垦率，实现复垦土地的数量、质量、生态三位一体管理意义重大；（2）通过土地复垦全程监测，保障复垦工作顺利开展。从土地损毁前到矿区土地复垦工作完成后的管护阶段，对矿区土地复垦进行全过程监测，可以及时发现矿区复垦中出现的问题，从而及时调整相应复垦方案和措施，保障复垦工作的顺利开展，保证土地复垦质量；（3）土地复垦监测可为矿区土地复垦验收工作提供依据。通过对土地复垦全过程的监测，可以了解复垦过程中采用的复垦措施、跟踪复垦工作计划、复垦专项资金的计提等，检验复垦效果指标是否达到批准的复垦方案的要求和国家与地方相关标准，为矿区土地复垦验收工作提供依据；（4）为相关土地复垦工作的研究、土地政策和规范标准的制定提供参考资料。通过对土地复垦全过程的监测，可以收集不同区域、不同矿区的不同阶段土地复垦中相关数据的变化及复垦实施效果等，从而可以从横向比较不同区域土地复垦状况，从纵向比较同一区域不同阶段的复垦状况。这种对监测数据全方面的比较，不仅仅是对复垦方案的比较和检验，更重要是的还可以为相关土地复垦工作研究、土地政策和规范标准的制定提供重要的参考资料；（5）为矿区土地复垦决策和相关部门监督执法服务。通过对矿区土地复垦全过程的监测，可以反映不同损毁土地的特点、不同的复垦方案和复垦措施带来不同的复垦效果、复垦资金的使用情况等，这些资料可以为矿区土地复垦决策和相关部门监督执法，为矿业用地改革，查处违法案件提供参考。

3 煤矿区土地复垦监测指标构建与管理

3.1 复垦监测指标构建

土地复垦监测指标的选择应遵循科学性、针对性、过程控制等3大原则[18]。选取复垦进度、土壤质量、复垦效益三大类指标。

3.1.1 复垦进度指标 依据全过程管理原则和对生产建设将损毁土地复垦“边采边复”的基本要求，设定表土管理、土地损毁、阶段复垦、复垦管理等四个监测项，每个监测项下设监测指标。

（1）表土管理。土地复垦中的表土是指能够进行剥离的、有利于快速恢复地力和植物生长的表层土壤或岩石风化物。表土是土地复垦中非常珍贵的资源，因地制宜表土剥离和再利用能达到移土培肥的目的，是土地复垦中重要的一个环节。中国《土地复垦条例》要求土地复垦义务人应当首先对拟损毁的耕地、林地、牧草地进行表土剥离，剥离的表土用于被损毁土地的复垦。要加强可剥表土资源的剥离、存储、回填等环节的监测。

（2）土地损毁。采矿活动应当对依法占用的土地应当采取有效措施，减少土地损毁面积，降低土地损毁程度，因此要加强采矿损毁土地损毁类型、损毁面积、损毁程度的监测。同时要结合采矿用地制度改革，加强等空间置换或等面积置换边界的监测。

（3）阶段复垦。为了实现边采边复和节约利用土地，设定阶段土地复垦率；同时土地复垦方案编制原则上要求以5年为一阶段进行土地复垦工作计划，确定每一阶段的复垦目标、任务、位置、单项工程量。另外，土地复垦方案编制过程虽然根据开采工艺和盘区划分都进行了未来采矿过程对土地的损毁时空分析，但由于采矿活动受到经济因素、地质条件、工艺技术等诸多因素的影响，采矿生产工艺、推进顺序和生产进度可能发生变化，造成未来空间的变化，也需要加强土地复垦方案修编的监测。

（4）复垦管理。复垦管理指标主要包括复垦机构设置、复垦资金管理和复垦监测与管护3个方面，其中土复垦机构设置用于监测采煤企业是否有专门的部门和人员进行矿山损毁土地的复垦与管理；土地复垦资金是矿山土地复垦的重要保障，监测矿山开采企业是否按照资金监测协议做到提取、存放、使用、审计几个环节的管理；复垦监测与管护考察复垦义务人对土地损毁和复垦土地的日常监测与管护的措施。

3.1.2 土壤质量指标 矿区复垦土地土壤是在采矿剥离—排弃—覆土的特殊的环境背景下发育起来的土壤，复垦初期的“土壤”并不是严格意义上的土壤，存在非均匀沉降、表层土壤紧实、土壤母质复杂多样、土体构造不稳定以及土壤污染等风险，在人工培肥及区域气候、生物、地形和时间等成土因素相互作用下逐渐形成的稳定的土壤。因此复垦土壤质量的监测除了常规土壤质量监测的指标外，还必须包含针对性复垦土壤特性的指标。

（1）土壤质量监测常用指标。土壤质量指标的确定是一件很复杂的事情，而且在不同的土壤系统之间变化很大，目前尚未建立统一的土壤质量标准及其评价体系和评价方法，因此土壤质量评价的最小数据集已被科学家们提出用于土壤质量的定量评价[19,20]。依据土地复垦方案实施到复垦土地移交的监测周期，复垦土壤质量监测应集中在土壤的物理和化学性质。目前最常用的监测和评价指标中，土壤物理指标有土壤容重、地形坡度、有效土层、土壤质地等，土壤化学指标有pH、有机质含量、全氮、全磷、全钾等，生物指标有土壤微生物、土壤动物等[18,21-23]。

（2）复垦土壤监测特殊指标。土地破坏和复垦过程中都扰动土壤的结构，复垦后的土壤条件直接关系到复垦的成败和效益的高低，因此，土壤重构是土地复垦的重点和核心任务。首先，土体构型重构是土壤重构最为基础的第一步，特别是1m以内的剖面层次特征对作物的生长发育、水分养分吸收产生重要影响，是决定土壤肥力的重要指标。复垦土壤的土地构型是土地复垦重要的过程监测指标；其次，煤矿区损毁土地复垦过程中土壤重构是以表土、各类岩石、矸石、粉煤灰、矿渣、低品位矿石等矿山废弃物作为母质[21]，而这些母质中如煤矸石、粉煤灰中含有部分污染元素[22]，需要对复垦土壤的As、Cd、Cr、Hg、Pb和F等污染指数作为监测指标[21-23]；第三，覆土厚度和砾石含量。土地复垦的覆土厚度直接影响植物根系生长发育、水分、养分的吸收，覆土过薄不能为植物生长提供良好的立地条件，不能隔绝污染物质，覆土过厚对经济成本和土源的要求较高，降低土地复垦效益。一般复垦区表土资源缺乏区域通常采用岩土混合物或可将采矿排弃的较细的碎屑物或选用当地易风化的第四纪残坡积土状物覆盖作为表土覆盖，但复垦为耕地的区域，覆土厚度有严格的要求；土壤中的砾石不仅能改变土壤的物理和化学特性，影响土壤的农学特性，而且能制约一系列的土壤过程，如表土结皮、水分入渗、蒸发、径流和水蚀。

3.1.3 复垦效益指标 矿区土地复垦的生态、经济和社会三大效益彼此相互关联，相互影响，体现出很强的复杂性，最终目标是达到生态效益和经济效益、社会效益的高度统一。土地复垦效益既受不同自然地理区、社会经济条件和不同经营管理水平差异的影响，并且效益配比具有空间性，又因土地复垦各个阶段不同而表现各异，由单一到综合效益演变，呈明显的时空性。因此根据煤炭资源损毁土地利用类型特征和复垦潜力，煤矿区土地复垦效益监测指标可选取土地总复垦率、增加耕地率、水土保持程度、生产力水平、植被覆盖度、灌溉条件、排水条件、道路通达性、林网密度和公众满意度等作为监测指标。

3.1.4 监测指标汇总 基于煤矿区土地复垦问题辨识，结合土地复垦方案编制内容和土地复垦监测要求，提出了土地复垦实施监测的39个监测指标（表1）。

3.2 复垦监测指标管理

3.2.1 指标属性 根据监测指标按可否计算性可将指标划分为定量指标和定性指标。定量指标是可以通过用仪器测量或可以直接通过数学计算的指标，定性指标是指不可计算，由公众参与的人、专家组成员或相关土地权益人通过看、摸、嗅和尝来判断评定划分为优、合格、不合格的指标。通过定性指标和定量指标将农民的观察数据与科学家们的分析数据综合起来[24]。按部门管理性质将指标分为约束性指标和预期性指标。约束性指标是为实现复垦目标，在复垦方案服务期内不得突破或必须实现的指标。预期性指标是指按照发展预期，具有指导性，方案服务年限内要努力实现或不突破的指标。设定约束性指标和预期性指标用于反映复垦质量必须达到的目标和应该达到的目标。定量指标有年度土地损毁面积、年度损毁耕地面积、年度复垦面积、年度复垦耕地面积、复垦资金的计提、覆土厚度、砾石含量、pH、有机质、土壤容重、As、Cd、Cr、Hg、Pb、F、全氮、效磷、全钾、总复垦率、耕地增加率及植被覆盖度等；定性指标有复垦机构设置、复垦资金提取、复垦监测管理、复垦年度计划、方案修编情况、土体构型、水土保持程度、生产力水平、灌溉条件、排水条件、公众满意度、道路通达性和林网密度指标；预期指标有复垦面积、复垦耕地面积、有机质含量、全氮、效磷、全钾、耕地增加率、植被覆盖度、复垦机构设置、复垦监测管理、水土保持程度、生产力水平、灌溉条件、排水条件、公众满意度、道路通达性和林网密度。约束指标有As、Cd、Cr、Hg、Pb、F、pH、覆土厚度、土壤容重、土体构型、复垦资金提取、总复垦率、砾石含量、复垦计划、方案修编情况等。

表1 土地复垦方案实施监测指标汇总Tab.1 The common indicators for monitoring monitoring land reclamation

3.2.2 监测周期 土地复垦监测是一项长期的任务，根据土地复垦方案的服务年限，短的服务年限两三年，长的近三十年，因此有一定的周期，在复垦方案服务期间反复的对设定的监测指标进行观测，获取连续的数据，对于掌握土地复垦方案实施情况，判断复垦土地质量及其演变和复垦效果具有重要的意义。

监测周期选取的合理即能节省人力减少工作量，又不失时机地测得关键数据，因此需要根据监测指标性质改变的周期确定每个监测指标合理的监测周期。对于复垦进度中的土地损毁面积、损毁耕地面积、复垦土地面积、复垦耕地面积、表土剥离、表土存放、复垦资金管理、复垦监测管理、复垦计划应开展季度—年度监测；对于土壤质量的监测可根据土壤特性响应时间（CRT）和土壤重构的特殊性来确定土壤性质的监测周期。根据CRT值的大小，可知某一土壤性质在多大的时间尺度里变化。一般认为，CRT>10的土壤性质具有一定的稳定性，CRT<10年的土壤性质被认为是相对易变的[25]。在土壤质量监测中，结合CRT值，规定覆土厚度、土壤容重、养分含量、pH、土体构型、属于不稳定指标或过程控制指标，实施年度监测；As、Cd、Cr、Hg、Pb和F等害重金属元素，地形坡度、土壤质地、有效土层厚度、有机质、土壤质地等属于相对稳定指标，监测周期3年；灌溉条件、排水条件、道路通达性、林网密度、水土保持程度、植被覆盖度、公众满意度、方案修编情况、复垦机构设置、总复垦率、耕地增加率、生产力水平按照3—5年开展监测。

4 结论与讨论

土地复垦实施监测是全国土地复垦监管的主要内容，也是全国一张图工程建设的主要内容，涉及多因子、多时段、多任务的系统性工作，强调的是对土地复垦前、中、后全过程进行监控。开展土地复垦全过程的实时监测，不仅可以及时调整和优化复垦措施，还可为土地复垦科学研究和土地复垦规范、标准的制定提供资料，也为土地复垦竣工验收和土地复垦效果评价提供重要依据。建立健全监测指标是确保监测成果科学性、有效性和实用性的重要保障。

本研究通过对土地复垦方案实施监测指标建立的原则以及对具体土地复垦方案内容和监测项目的分析、筛选基础上，提出了复垦进度、复垦土壤质量和复垦效益为主要监测内容和表征监测内容的39个监测指标作为土地复垦实施监测的指标。同时结合行业部门管理需求和土地复垦的目标，分析了监测指标的属性和监测周期。该指标体系不仅体现了对土地复垦过程和复垦效果的监测，并且与实际的土地复垦管理工作紧密结合，使得监测指标体系可以很好地为土地复垦监管工作服务。

在具体监测工作实施中，指标的选取可根据地域空间、土地损毁类型、监测手段等要素适当增减，做到因地制宜和因时制宜。监测可采用自查、抽查、实地调研、数据验证、定量评估与定性评估相结合的方式开展。

此外，中国目前的土地复垦监管仍处于探索阶段，监测指标的选取只是监测的基础工作，因土地复垦的多维性、长期性和复杂性的特点，尚有许多亟待解决的问题。随着土地复垦标准体系的建设推进，土地复垦工程区划分、监测手段、监测方法、评价标准、监测尺度是未来研究的热点；同时有关土地复垦的法律、法规、政策、措施、制度的研究和制定也是亟需解决的课题。

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