世界生態(tài)恢復(fù)大會(huì)都將礦山生態(tài)系統(tǒng)列為大會(huì)交流的主題之一。為了解礦山生態(tài)修復(fù)的最新進(jìn)展，全面對(duì)比了大會(huì)的論文和報(bào)告，包括參會(huì)國(guó)家、主要機(jī)構(gòu)、熱點(diǎn)礦區(qū)、修復(fù)要素、礦山類型、修復(fù)技術(shù)等。在此基礎(chǔ)上，歸納了新開發(fā)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)，包括植被恢復(fù)、土壤修復(fù)和景觀恢復(fù)等新技術(shù);總結(jié)了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，主要有復(fù)墾的土壤和修復(fù)的植物之間相互作用的機(jī)理、礦山生態(tài)修復(fù)的監(jiān)測(cè)新技術(shù)、本土物種保持、污染土壤修復(fù)新技術(shù)、應(yīng)對(duì)全球氣候變化的礦山生態(tài)修復(fù)新思維和礦山生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值等;介紹了會(huì)議提出的新觀點(diǎn)，如自然恢復(fù)和人工恢復(fù)選擇的新標(biāo)準(zhǔn)、礦山生態(tài)恢復(fù)力新理論、新型礦山生態(tài)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)等。最后對(duì)未來(lái)研究趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

世界生態(tài)恢復(fù)大會(huì)上涉及礦山生態(tài)恢復(fù)的口頭報(bào)告(Oral Presentation)和專題座談會(huì)(Symposium Presentation)共27個(gè)、張貼論文報(bào)告(Poster Presentation)22個(gè),而2013年分別是34個(gè)、10個(gè),2015年則分別是31個(gè)、18個(gè),可見近三屆發(fā)表的論文(報(bào)告)數(shù)量變化不大,這表明礦山生態(tài)恢復(fù)是一個(gè)穩(wěn)定的研究領(lǐng)域。2013年,在會(huì)上做口頭報(bào)告的有美國(guó)、法國(guó)、捷克、剛果、智利、巴西、南非、中國(guó)、加拿大、澳大利亞、菲律賓、阿根廷等12個(gè)國(guó)家,2015年有蒙古、南非、捷克、澳大利亞、加拿大、英國(guó)、印度、新西蘭、法國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、芬蘭、尼日爾、冰島、巴西、愛沙尼亞、比利時(shí)、秘魯、中國(guó)等19個(gè)國(guó)家,而2017年有巴西、澳大利亞、韓國(guó)、美國(guó)、波蘭、西班牙、秘魯、西班牙、中國(guó)、哥倫比亞、阿根廷、拉脫維亞、南非、厄瓜多爾、冰島、西班牙、捷克、德國(guó)、加拿大、愛沙尼亞等20個(gè)國(guó)家。可見,澳大利亞、加拿大、美國(guó)、中國(guó)、南非、捷克、巴西等是持續(xù)參加該學(xué)術(shù)會(huì)議并長(zhǎng)期關(guān)注礦山生態(tài)恢復(fù)的國(guó)家,因?yàn)檫@些國(guó)家是礦產(chǎn)資源開發(fā)大國(guó)。

參加會(huì)議并提交論文的機(jī)構(gòu)主要是高校和科研單位,而企業(yè)和政府部門則相對(duì)較少。2013年參加會(huì)議的有高校30所、科研單位5所、公司4家和政府管理部門2個(gè);2015年有高校36所、科研單位14所、公司7家和政府管理部門4個(gè);2017年則有高校43所、科研單位30所、公司6家和政府管理部門5個(gè)?？梢?高等院校是礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的主要研究機(jī)構(gòu)。但值得一提的是,一些大型礦山企業(yè)如澳大利亞美鋁有限公司(Alcoa of Australia Ltd.)等一直積極參與礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的研究工作。

從參加會(huì)議的高等院校來(lái)看,加拿大的阿爾伯塔大學(xué)(University of Alberta)、澳大利亞的昆士蘭大學(xué)(University of Queensland)和西澳大學(xué)(University of Western Australia)、捷克的查理斯大學(xué)(Charles University in Prague)和南波希米亞大學(xué)(University of South Bohemia)、愛沙尼亞的塔林大學(xué)(Tallinn University)、中國(guó)的中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(China University of Mining and Technology)、美國(guó)的科羅拉多州立大學(xué)(Colorado State University)、密歇根理工大學(xué)(Michigan Technological University)、蒙大拿州立大學(xué)(Montana State University)以及洛杉磯大學(xué)(Universidad de los Los Andes)、巴西的南大里約熱內(nèi)盧聯(lián)邦大學(xué)(Universidade Federal do Rio Grande do Sul)和圣保羅大學(xué)(Universidade de S?o Paulo)、波蘭的克拉科夫農(nóng)業(yè)大學(xué)(University of Agriculture in Krakow)、西班牙的阿爾卡拉大學(xué)(University of Alcalá-Fundación FIRE)、德國(guó)的慕尼黑工業(yè)大學(xué)(Technical University Munich)是最近幾年最為活躍的高校。

世界礦山分布極其廣闊,但是研究興趣區(qū)似乎非常集中。主要有加拿大油砂開采礦區(qū)、美國(guó)阿巴拉契亞礦區(qū)、中國(guó)西部干旱半干旱礦山、南美熱帶雨林地區(qū)的礦山、澳大利亞熱帶干旱礦區(qū)、非洲金屬礦區(qū)和歐洲已經(jīng)修復(fù)的礦區(qū)等7大地區(qū),表明這些地區(qū)資源開采強(qiáng)度大、破壞嚴(yán)重且是生態(tài)恢復(fù)的重點(diǎn)地區(qū)。從地帶來(lái)看,對(duì)干旱半干旱礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的關(guān)注度最高,如非洲、南美洲、澳大利亞、印度等季節(jié)性干旱的稀樹草原(Savannah)礦區(qū)以及中國(guó)西部干旱礦區(qū)等;其次是苔原區(qū)(Tundra)如北美、北歐和高寒山地的礦區(qū);再次是南美洲的秘魯和巴西、非洲的剛果等國(guó)家熱帶雨林著名礦區(qū)。

從生態(tài)修復(fù)的對(duì)象來(lái)看,受關(guān)注程度最高的一直是植被,包括林地、苔蘚、灌木、草本、豆科植被等。根據(jù)植被所在地區(qū)的不同又可細(xì)分為礦區(qū)植被、流域植被、泥炭地植被與濕地植被等;根據(jù)所處地可分為干旱帶、干濕熱帶、熱帶以及寒帶植被等。土壤的恢復(fù)次之,包括土壤有機(jī)質(zhì)提高、重金屬遷移和土壤結(jié)構(gòu)重構(gòu)等。除此之外,修復(fù)要素還包生態(tài)景觀、物種多樣性、本土物種結(jié)構(gòu)、土壤微生物、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、水資源污染、地下水水位、土壤種子庫(kù)等的修復(fù)。近三屆會(huì)議關(guān)注的生態(tài)修復(fù)對(duì)象間的比例有輕微變化,但大體上保持一致,這表明近年來(lái)國(guó)際礦山復(fù)墾和生態(tài)修復(fù)的關(guān)注點(diǎn)較為穩(wěn)定。

從研究的礦區(qū)類型看,露天礦山的生態(tài)修復(fù)是關(guān)注的重點(diǎn),井工礦山相對(duì)較少。從不同礦山類型來(lái)看,煤礦是關(guān)注的重點(diǎn),金屬礦、砂石礦修復(fù)的研究也較多。金屬礦山中,以金礦、銅礦、鈷礦、鐵礦、鋁礦、鈾礦為主,砂石礦則以干旱地區(qū)的采砂場(chǎng)為主。除此之外,油砂礦、草原沙礦、林地砂礦等也受到一定程度的關(guān)注。其他礦山,例如粘土礦、頁(yè)巖礦等的研究也有涉及。值得一提的是,關(guān)閉礦山的生態(tài)恢復(fù)受到較大程度的關(guān)注,尤其是關(guān)閉時(shí)間很長(zhǎng)的礦山的復(fù)墾場(chǎng)地的生態(tài)演替得到了研究人員的重視,例如,研究人員以關(guān)閉礦山為研究場(chǎng)地來(lái)比較自然修復(fù)和人工修復(fù)的效果,從而反思現(xiàn)有的修復(fù)模式。

大會(huì)期間,大部分國(guó)家的專家學(xué)者介紹了本國(guó)土地復(fù)墾和生態(tài)修復(fù)的經(jīng)驗(yàn)、存在的問(wèn)題和解決途徑等,也有不少專家展示了新的土地復(fù)墾和生態(tài)修復(fù)技術(shù)。

一、植物修復(fù)新技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)的開發(fā)一直是礦山生態(tài)修復(fù)研究的重點(diǎn)。例如,法國(guó)新喀里多尼亞鎳礦山修復(fù)中,在水播法中撒播的是一種叢枝菌根真菌孢子包裹的種子,該種子用15g/L的藻酸鹽作包衣劑,用微孔膜(Millipore membranes)覆蓋。該技術(shù)的關(guān)鍵是控制水的pH值,這是因?yàn)樗膒H值對(duì)包衣質(zhì)量和發(fā)芽影響最大。再例如,美國(guó)密歇根湖區(qū)銅礦跡地的濕地恢復(fù)中,采用土工合成材料(Geotextile materials)、泥炭(Peat)和當(dāng)?shù)毓嗖菹嘟Y(jié)合的綜合生態(tài)修復(fù)技術(shù)。來(lái)自澳大利亞的研究人員主張建立種子生產(chǎn)基地、專業(yè)種子園等來(lái)培育種子,因?yàn)橐吧N子數(shù)量難以滿足需求,他們認(rèn)為建立專門基地、園地有很多優(yōu)點(diǎn),如保持多樣性、血統(tǒng)、防止種子污染外物入侵、提高種子質(zhì)量等,還可以作為氣候變化監(jiān)測(cè)場(chǎng)所等。

然而,近幾年很多的案例強(qiáng)調(diào)了植被修復(fù)的全過(guò)程控制技術(shù),而不僅僅依靠單一的生態(tài)修復(fù)技術(shù)。例如,加拿大阿爾伯特油砂礦場(chǎng)植被重建的瓶頸是水,研究人員提出了加強(qiáng)重栽植被的保水管理、重塑地形減少水土流失、加大滲透以在地下保水、選擇適當(dāng)?shù)谋Ｋ脖?、關(guān)注水的時(shí)空配置及其與植被重建相耦合等關(guān)鍵技術(shù)。在澳大利亞露天礦場(chǎng)植被重建中,研究人員考慮到植被生命周期的播種、幼苗和成熟等三個(gè)階段土壤和植被的相互作用,提出了全局植被重建技術(shù),包括植物物種優(yōu)選、土壤基底重構(gòu)、表土覆蓋、播種和維護(hù)管理等環(huán)節(jié)。阿根廷的研究人員提出了干旱礦區(qū)植被重建關(guān)鍵技術(shù),包括物種選擇、胚質(zhì)生產(chǎn)、幼苗種植、苗木生產(chǎn)、土壤和基底重構(gòu)、群落構(gòu)建以及植被維護(hù)等。印度切里亞煤田開采歷史100多年,是世界著名煤田,在這里進(jìn)行煤炭開發(fā)的巴拉特焦煤公司提出了三步式復(fù)墾策略：第一步鏟除侵入物種如馬纓丹(Lantana),第二步種植灌木和草本植物,第三步種植本土喬木。

二、土壤修復(fù)新技術(shù)

土壤修復(fù)往往是針對(duì)退化土壤的某種性狀缺陷而開展的。例如,在加拿大闊葉林生態(tài)修復(fù)過(guò)程中,研究人員發(fā)現(xiàn)人工擾動(dòng)后土壤酸性太強(qiáng),因而采用添加石灰來(lái)中和土壤酸性。然而石灰的添加會(huì)影響到土壤微生物功能,尤其是影響到異養(yǎng)的和無(wú)機(jī)化能營(yíng)養(yǎng)的硝化細(xì)菌的活性和潛在硝化活動(dòng),因此研究人員認(rèn)為石灰添加量和修復(fù)時(shí)機(jī)十分重要。再例如,加拿大的礦山生態(tài)修復(fù)研究人員為了減少鋅的污染,提出了專門的土壤修復(fù)方法,包括施加魚粉生物炭、鈣基膨潤(rùn)土和覆蓋木纖維等。另外,加拿大研究人員還開發(fā)了一種加速泥炭轉(zhuǎn)化為土壤有機(jī)質(zhì)的方法;澳大利亞采礦場(chǎng)地土壤修復(fù)中特別強(qiáng)調(diào)土壤種子庫(kù)的保護(hù)和建設(shè),研究人員認(rèn)為土壤種子庫(kù)是重建生態(tài)系統(tǒng)抵抗干旱擾動(dòng)的關(guān)鍵。土壤的微生物修復(fù)技術(shù)也是研究的重點(diǎn)。例如,在英國(guó)重金屬污染土壤的修復(fù)過(guò)程中,采用了生物炭和蚯蚓培育技術(shù);在南澳大利亞州干旱砂礦的土壤修復(fù)中,提出了構(gòu)建微生物生態(tài)銀行技術(shù),這種技術(shù)能以最大限度恢復(fù)表土質(zhì)量促進(jìn)采礦場(chǎng)地重建,通過(guò)培育藍(lán)菌(Cyanobacteria)以促進(jìn)生態(tài)結(jié)皮生長(zhǎng)、表土穩(wěn)定化。

三、景觀恢復(fù)新技術(shù)

礦山景觀恢復(fù)受到越來(lái)越多的關(guān)注。例如,在加拿大關(guān)閉油砂礦的修復(fù)過(guò)程中,就特別強(qiáng)調(diào)景觀恢復(fù),恢復(fù)技術(shù)包括加強(qiáng)斑塊的聯(lián)通性、地貌重塑、采場(chǎng)排水系統(tǒng)和地面水系的有機(jī)聯(lián)系、加強(qiáng)修復(fù)場(chǎng)地和周邊湖濱生態(tài)系統(tǒng)功能的協(xié)調(diào)等。澳大利亞露天礦山修復(fù)中注重模仿自然地貌來(lái)重塑景觀,這實(shí)質(zhì)是對(duì)自然景觀的恢復(fù),其中關(guān)鍵技術(shù)是增加地形的異質(zhì)性。冰島嚴(yán)重退化的礦山景觀恢復(fù)強(qiáng)調(diào)非生物因素的改善、利益相關(guān)者的參與、生態(tài)修復(fù)人員的培訓(xùn)和引導(dǎo)等。

礦山景觀恢復(fù)力的評(píng)估、礦山生態(tài)系統(tǒng)景觀服務(wù)價(jià)值、景觀尺度上的生態(tài)恢復(fù)、生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中景觀結(jié)構(gòu)和功能的響應(yīng)和反饋、采后景觀的維持和優(yōu)化、不同物種對(duì)景觀配置的影響、公共政策和社會(huì)過(guò)程對(duì)礦山景觀恢復(fù)的作用、景觀恢復(fù)效果評(píng)價(jià)這些問(wèn)題也受到關(guān)注。

從生態(tài)修復(fù)方法看,人工修復(fù)是研究的主體。相比之下,自然恢復(fù)的研究較少,但有增長(zhǎng)趨勢(shì)。對(duì)這兩種修復(fù)方法的反思和比較是一個(gè)熱點(diǎn)。對(duì)自然恢復(fù)的研究強(qiáng)調(diào)恢復(fù)效果的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià),而人工修復(fù)研究則側(cè)重于開發(fā)不同的修復(fù)方法,如植被修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)、微生物修復(fù)、表層土壤重構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)物覆蓋方法等。在植被修復(fù)方面,研究人員關(guān)注固氮植物、吸附重金屬植物、保水植物、耐受性植物等的優(yōu)選方法。

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