景观生态学在废弃露天矿山治理中的应用研究

摘要：目的：随着工业化进程的不断加快，露天矿山开采作为一种重要的采矿方式，为人类社会的发展作出了重要贡献。然而，露天矿山开采也带来了严重的环境问题，如土壤侵蚀与质量损失、水资源污染与矿山排水、生物多样性丧失等，威胁着生态环境的稳定性和可持续性。方法：景观生态学作为一门跨领域的学科，以独特的理论和方法，成为解决废弃露天矿山治理问题的有效途径。景观生态学关注人类活动与自然环境的相互作用，将自然科学、社会科学和人文科学相结合，以系统性和综合性的视角探讨环境问题，注重在自然与人类共存的条件下进行生态系统恢复和管理。结果：文章旨在探讨景观生态学在废弃露天矿山治理中的应用，重点关注景观规划与重建、植被恢复与生物多样性保护、水资源管理与生态水文修复等方面，对废弃露天矿山带来的环境破坏进行深入分析，剖析其对土壤、水资源和生物多样性造成的影响。结合景观生态学的理论与方法，提出相应的解决方案，以期实现废弃露天矿山地区的生态修复和可持续发展。结论：通过对景观生态学在废弃露天矿山治理中的应用进行研究，有望为环境保护与治理工作提供新的思路和方法。同时，文章旨在为实现更广泛的生态系统修复和可持续发展提供借鉴和启示。

关键词：景观生态学；废弃露天矿山；景观规划与重建；可持续利用

中图分类号：X322 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2023）23-0-03

0 引言

在废弃露天矿山治理中，应用景观生态学能够提供科学的理论和方法来修复和重建矿山区域的生态系统。通过景观规划与重建，可以合理规划矿山区域的景观格局和结构，恢复被破坏的植被和生态功能。通过选择适宜的植被类型和引入适应性强的物种，可以恢复植被和保护生物多样性。此外，水资源管理与生态水文修复也是废弃露天矿山治理中的关键内容。通过合理管理水资源、修复湿地等措施，可以净化水质，改善水生态系统的功能。

1 废弃露天矿山环境破坏现状

1.1 土壤侵蚀与质量损失

露天矿山开采首先就是对土壤表层的破坏和剥离，通常要移除大量的土壤和岩石来暴露矿石。在这个过程中，土壤表层被剥离，原本稳定的土壤结构被破坏。此外，开采过程中使用的爆破、挖掘、运输等机械设备也会对周围土壤造成物理损害。露天开采后，土壤会被侵蚀，矿区内的大量裸露土地会失去植被的保护，暴露在自然气候条件下，降雨和风力等自然因素在裸露的土地上产生更大的冲击和侵蚀力，导致土壤颗粒被冲刷、侵蚀和流失。特别是在陡坡区域，土壤侵蚀极为严重，形成沟壑和坡面，进一步侵蚀土壤。

土壤侵蚀不仅会改变土壤的物理性质，还会降低土壤质量。土壤中含有丰富的有机质、养分、微生物等，对植物生长和土壤生态功能至关重要。然而，随着土壤颗粒的流失，土壤质地变得更为松散，腐殖质和养分加剧流失，导致土壤贫瘠。土壤质量损失会进一步影响植物生长和生态系统的稳定性。土壤侵蚀和质量损失是废弃露天矿山环境被破坏的重要体现，不仅会对矿山区域的生态环境造成直接影响，还会导致土壤资源的永久损失［1］。

1.2 水资源污染与矿山排水

露天矿山开采过程中，通过矿井和排水系统会排放出大量废水和排水，这些废水和排水中往往含有不同浓度的重金属，如铅、镉、汞、铜、锌以及酸性物质和有机化合物等有害物质。这些物质通常是矿石中的成分，被矿山开采活动暴露和释放出来。废水和排水中的重金属和有害物质具有毒性和累积性，进入周围水体后，水生态系统被破坏会导致水资源污染，对水体生物产生直接和间接的影响。此外，也可能破坏水生态系统的结构和功能，如破坏水生植被和浮游生物群落平衡，降低水体的氧含量，导致水生态系统退化。

1.3 生物多样性丧失

露天矿山开采需要清除大片的植被覆盖，包括森林、草地、湿地等不同类型的植被。这些植被是生态系统的重要组成部分，为众多物种提供食物、栖息地和保护，植被被移除后，许多植物和它们所依赖的生物群落会遭到破坏。露天矿山开采不仅会破坏动植物原本的栖息地，还会破坏食物资源和繁殖条件，使得物种无法继续存活，进而导致生物多样性丧失。

2 景观生态学在废弃露天矿山治理中的应用

2.1 景观规划与重建

景观规划是废弃露天矿山治理的起点，涉及对矿区的整体规划和设计，以恢复和重建受损的景观结构和功能。景观生态学提供了基于科学原则的规划方法，包括确定合适的植被类型和布局、恢复生物多样性、改善土壤质量以及创建适宜的栖息地。这种规划方法还考虑了周边生态系统的连通性，以促进物种迁移和种群交流，恢复矿区周边的生态系统［2］。

2.1.1 景观评估与规划

景观生态学理论通过在废弃露天矿山治理中对矿区景观进行评估，了解受损程度、生态条件、生物多样性状况等方面的信息。这种评估包括野外调查、遥感、GIS分析等方法，以获取准确的数据和信息，然后基于景观评估结果，确定治理废弃露天矿山的规划目标，这些目标包括恢复植被覆盖、保护生物多样性、改善水资源管理等。根据对矿区生态环境的评估，确定环境敏感区域和保护区域，并制定相应的限制性规定。这些规定可以控制未来的开发活动，保护关键的生态功能区和栖息地，避免其被进一步破坏和污染。规划方案要考虑到生态功能的恢复和保护，以及与社区、经济发展相协调。

2.1.2 重建生态功能区

在景观规划与重建中，重建生态功能区是关键任务，旨在恢复废弃露天矿山区域的生态功能。建立核心保护区是重建生态功能区最关键的部分，目的是保护和恢复未受破坏或轻度受损的自然区域或关键生态功能区，如湿地、森林等。该区域须受到严格保护，限制人类活动，以促进物种保护和生态系统恢复。

2.2 植被恢复与生物多样性保护

在露天矿山废弃地修复中，恢复植被是重要步骤。通过植被的种植和生长，可以重新建立起植被覆盖，形成稳定的植被群落，提供栖息地和食物来源，恢复生态系统功能。选择适合该地区生态条件的本地植物種类，优先选择本地原生植物，有助于提高植物的适应性和生存率。在植被恢复过程中，应注重选择生态适应性较强的植物，包括具有耐旱、耐寒、耐盐碱等特性的植物。此外，应推崇本地原生植物，以保护当地生物的多样性。

2.2.1 植被种植与适应性调查

在废弃露天矿山治理中，往往需要对矿山区域进行大规模的植被恢复。植被种植是指根据治理目标和生态需求，选择适宜的植物种类，进行有计划的人工种植。种植植被不仅有助于保持土壤和涵养水源，还能为当地生态系统提供重要的生态服务。在种植植被时，要充分了解当地的气候条件、土壤类型、水资源状况等环境因素，选择对该地区适应性较强的植物种类，优先选择本地原生植物种类。

在植被恢复过程中，适应性调查是必不可少的一步。适应性调查是指对植物种类在治理区域内的适应性进行评估和监测。通过适应性调查，可以了解不同植物种类对当地环境的适应性，包括生长状况、抗逆性、繁殖力等。这有助于评估植被恢复工作的效果，确定哪些植物种类表现良好、哪些需要调整或更换，及时发现问题，采取相应的措施，优化植被恢复方案，提高植被恢复的成功率和生态效益［3］。

2.2.2 栖息地恢复与结构多样性

在废弃露天矿山治理中，栖息地恢复是关键步骤之一。栖息地恢复旨在重新建立和恢复植被，提供适宜的栖息地条件，吸引物种回归和重新定居。栖息地恢复可以通过选择当地适应性强的原生植物，以恢复和重建与自然环境相适应的植被群落。栖息地恢复应考虑恢复不同类型的栖息地，如湿地、草地、森林等，以提供多样化的生境条件，重建生境结构。通过合理设计植被结构，包括植物的高度、层次和空间分布，创建复杂的立体结构，提供丰富的垂直和水平生境，满足不同物种的栖息和繁衍需求。保持结构多样性，结构多样性是指植被中不同组成部分的多样性，包括植物的高度、层次、空间分布、空间格局等。在废弃露天矿山治理中，恢复结构多样性对于保护生物多样性至关重要，可以通过引入具有不同高度和生长习性的植物，形成植被的多层次结构，为不同物种提供栖息空间和食物来源。通过合理的植物布置和空间分布，创造复杂的植被空间格局［4］。

2.2.3 水资源评估与管理策略制定

水资源评估与管理策略制定是在废弃露天矿山治理中应用景观生态学的重要环节。从水资源管理与生态水文修复角度出发，水资源评估与管理策略制定首要的就是全面了解和评估废弃露天矿山地区的水资源状况。了解水资源的可利用性和变化趋势，评估废弃露天矿山地区的水资源总量、水文过程和水文特征；评估废弃露天矿山地区水体的化学成分、水质状况和污染程度，分析水质对生态系统和人类健康的影响；了解生物多样性和生态过程的变化情况，评估废弃露天矿山地区水生态系统的结构和功能，包括湿地、河流和水域生态系统。基于水资源评估结果，制定科学合理的水资源管理策略，以实现废弃露天矿山地区水资源的可持续利用和生态修复。通过制定水资源保护政策和管理措施，限制过度抽取和污染，确保水资源得到合理利用和保护，优化水资源的循环利用，包括水的收集、储存、利用和再利用，减少对外部水源的依赖，提高水资源利用效率；通过生态工程和生物修复等措施，恢复和重建水生态系统的结构和功能，促进生物多样性的恢复和增强水体的自净能力；建立水资源监测体系，定期监测和评估水资源的状况和变化，及时发现问题并采取相应的治理措施。综合水资源评估与管理策略制定的结果，制订针对废弃露天矿山地区的水资源管理计划，为水资源的可持续利用和生态修复提供指导，这将有助于保护和恢复水生态系统，促进废弃露天矿山地区可持续发展［5］。

2.2.4 生态水文修复与湿地恢复

从水资源管理与生态水文修复角度来看，湿地恢复是废弃露天矿山治理中的重要方面。湿地是具有高度生态功能的水域和陆地交互区域，对水资源的净化、保持水量平衡和维持生态平衡具有重要作用。废弃露天矿山开采会对周边湿地产生直接和间接的影响，包括湿地破坏、水域污染和生物多样性丧失等。恢复湿地有助于发挥水资源的净化和储存功能，改善水质，增加水量，并提供适宜的栖息地供生物繁衍生息。通过调整水源的供应和排水系统，恢复湿地的水量平衡，增加湿地的水源补给和增强水位调节能力；控制泥沙和废渣的堆积，减少泥沙对湿地生态系统的负面影响，保护湿地的水质和生态功能；通过引入和恢复植被，增加湿地的植被覆盖率，增强湿地的蓄水能力、水质净化能力和自我修复能力；保护和恢复湿地生态系统中的特有物种和关键物种，维护湿地的生物多样性和生态平衡。

湿地具有净化水体的功能，恢复废弃露天矿山地区的湿地有助于改善水质，调节水资源的分布和利用，减少水灾风险。湿地是许多物种的栖息地和繁殖场所，恢复湿地有助于保护和恢复生物的多样性，促进生态平衡和生态系统功能恢复。

3 结语

景观生态学在废弃露天矿山治理中发挥着重要作用，值得深入研究和应用。通过景观规划与重建，可以有效恢复废弃露天矿山地区的生态系统结构和功能，有助于修复植被覆盖和栖息地，保护物种多样性。水资源管理与生态水文修复可以改善水质、增加水量，保持水资源可持续利用。废弃矿区的环境修复设计方案极其关键，设计人员必须对环境进行实地考察，依据考察数据，及时调整治理方案，综合运用这些景观生态学的理论与方法，为废弃露天矿山治理提供科学依据和技术支持，实现环境的可持续发展。

参考文献：

［1］ 刘勇.应用景观生态学的废弃矿山地质环境治理研究［J］.内蒙古煤炭经济，2023（6）：187-189.

［2］ 陈纳川.废弃矿山地质环境治理方法分析［J］.西部资源，2022（3）：85-87.

［3］ 刘伟，刘晓文，肖祖未.应用景观生态学的废弃矿山地质环境治理研究［J］.环境科学与管理，2021，46（12）：161-165.

［4］ 王春.废弃矿山常见环境问题与生态治理策略［J］.造纸装备及材料，2021，50（12）：113-114，117.

［5］ 于云鹏，余青霖，吉鑫淼，等.論废弃矿山地质环境的治理［J］.山西建筑，2017，43（9）：182-184.

作者简介：刘睿嘉（1997—），男，湖北武汉人，硕士在读，研究方向：环境艺术设计。