目錄
第1章 緒論 1
1.1 礦山廢棄地 1
1.2 礦山廢棄地治理 2
1.3 立地分類研究進展 3
第2章 微立地理論概述 7
2.1 微立地概念 7
2.2 微立地應用 8
2.3 礦山廢棄地微立地類型劃分與評價的思路與方法 10
2.3.1 微立地類型劃分與評價的內容 11
2.3.2 微立地類型劃分與評價的原則 11
2.3.3 微立地主要因子調查 12
2.3.4 微立地調查數據處理 14
第3章 微立地條件 17
3.1 海撥與地貌 17
3.2 坡度、坡高與坡向 17
3.3 太陽輻射 18
3.3.1 直接輻射日變化 18
3.3.2 直接輻射月變化 19
3.3.3 直接輻射與坡度 19
3.3.4 直接輻射與坡向 20
3.4 氣溫 21
3.5 空氣濕度 22
3.6 地溫 23
3.7 降水量、蒸散量與風速 26
3.7.1 降水量與蒸散量 26
3.7.2 風速 26
3.8 土壤水分 27
3.8.1 土壤平均含水率 27
3.8.2 坡向與含水量 28
3.8.3 土壤深度與含水量 29
3.9 土壤理化性質 31
3.9.1 土壤容重和孔隙率 31
3.9.2 土壤厚度 32
3.9.3 土壤硬度 32
3.9.4 土壤結構 35
3.9.5 土壤化學性質 36
3.10 邊坡穩定性 37
3.10.1 粗糙度 37
3.10.2 風化程度 40
3.10.3 裂隙密度 40
3.10.4 裂隙寬度 40
3.10.5 裂隙填充物 41
3.10.6 浮石與湧水 41
3.10.7 邊坡穩定性分析 41
第4章 微立地類型劃分 47
4.1 微立地因子體繫 47
4.2 一級立地類型 47
4.3 岩質邊坡微立地類型劃分 49
4.3.1 主成分篩選 49
4.3.2 岩質邊坡微立地類型劃分結果 52
4.4 堆體邊坡微立地類型劃分 53
4.4.1 主成分篩選 53
4.4.2 堆體邊坡微立地類型劃分結果 55
4.5 礦山廢棄地微立地類型繫統 57
第5章 微立地質量評價 61
5.1 微立地特性分析 61
5.2 微立地質量評價 64
5.2.1 指標權重 65
5.2.2 微立地質量評價結果 66
第6章 礦山廢棄地植被恢復 71
6.1 植被恢復目標 71
6.2 植被恢復原則 71
6.3 工程護坡技術 71
6.4 植被恢復技術 74
6.4.1 植物種 74
6.4.2 植被群落 82
6.5 植被恢復技術建議 88
參考文獻 101
附錄1 植物名錄 105
附錄2 調查因子表 111
附錄3 微立地類型典型照片 113

第1章 緒論
1.1 礦山廢棄地
可持續發展是當今社會的主題。可持續發展就是要正確處理自然資源的永續利用與廢棄物排放之間的關繫，強化環境的價值觀念和生態道德，促進土地資源的有效利用，抑制環境污染的發生，促進經濟效益、社會效益和環境效益的協調統一。
在我國經濟高速發展的過程中，礦山建設在給經濟帶來發展的同時，也帶來了環境破壞的負面影響。礦區開發過程中經常產生大量的土石廢棄地，導致原有的表土層和原生植被群落損毀殆盡，景觀被嚴重破壞，以及發生一繫列的環境問題，如水土流失、滑坡、泥石流、局部小氣候惡化、生物鏈破壞等。礦山廢棄地具有如下特點。
（1）占用大量土地。由於礦產資源的大量開采，剝離表土，破壞原生植被，形成大面積原生裸地，矸石、碎石、低品位礦石等無序堆放占用大量寶貴的土地資源。據統計，我國20世紀50～90年代，全國各項建設用地、棄地及浪費或因災損失的耕地中，礦山占地高達49.1%。2019年全國礦區廢棄地面積達40 000 km2，並以每年330 km2的速度增加。
（2）破壞生態環境與景觀。無論地上開采還是地下開采，都無法避免地造成地表景觀的變化。地上開采剝離表土，明顯改變了采礦場的地表景觀。采礦剝離表土及廢石堆占壓地表，破壞了植被的生長基礎。地下開采造成的采空區，易引起地面塌陷，造成地面建築、道路等設施變形破壞，直接影響區域生態景觀價值和生態服務功能的正常發揮。尤其是在風景區周邊的關停廢棄礦山，以及交通干線兩側的可視範圍內都可以看到開采留下的痕跡，破壞了整個地區環境的完整性。
（3）污染周邊環境。礦山的開采造成水土流失、土地沙化、地下水污染、土壤污染等一繫列環境問題。礦石、廢渣等固體廢物中含酸性、堿性、毒性、放射性或重金屬成分，通過徑流和大氣擴散，污染周圍的土壤、水體、大氣和生物環境，其影響面遠遠超過了廢棄物堆置場的地域和空間。重金屬污染是礦山廢棄地普遍存在且*為嚴重的問題，特別是有色金屬礦山廢棄地常含有大量的有毒重金屬。這些重金屬能迅速向四周擴散並在土壤中積累，當積累達到一定量後就會對土壤植物繫統產生毒害，不僅導致土壤退化、農作物產量和品質降低，還會通過徑流和淋洗作用污染地表水和地下水。由於采礦占用的土地沒有采取有利的恢復措施，造成土地質量下降，承載力減弱，土壤酸化、堿化、鹽漬化、重金屬污染、土壤板結等問題，需要花費大量人力、物力、財力去治理修復，要經過很長時間纔能恢復，而且很難恢復到原有水平。礦山疏干排水及廢水廢渣的排放，破壞了地下水的均衡繫統，導致區域性地下水位大幅度下降，水環境易發生變異甚至惡化，水資源逐步枯竭，地表水入滲或經塌陷灌入地下。礦山雨水淋濾采礦堆積的尾礦砂，下滲進入地下含水層，造成地下水的污染，廢棄的坑道也可能成為地下水污染的通道。
（4）存在地質災害隱患。由於地表缺乏植物保護，坡面衝刷強度加大，土壤侵蝕加劇，水土流失嚴重。地下開采後形成的空間必然要由上面或周圍的岩石來填補，這樣往往造成地表塌陷。地表坡度的改變破壞了地表物質的平衡臨界狀態，容易出現裂隙、滑動，繼而出現大面積的山體滑坡。一些尾礦庫由於長期堆放含酸堿濃度高、顆粒細的尾礦或泥灰狀廢棄物，一旦設施承受不了或遇到**自然條件時，就會引發潰堤、垮壩、泥石流等災害事故，淹沒耕地，淤塞河道，損毀公路，造成嚴重的環境污染並威脅下遊居民的生命財產安全（束文聖 等，2000）。這些災害往往影響面積大，隱蔽性強，潛伏期長。
礦山廢棄地往往是裸露的，處於沒有土壤層或心土層暴露、土石堆積等狀態，表面缺少有機質、土壤微生物、水分等植物賴以生存的條件。尤其是裸露的堆積體，將會增加地表徑流流速，帶動表土運動，造成嚴重的水土流失。廢棄物中往往富含酸性、堿性、毒性或重金屬成分，通過水土運動和大氣擴散就會污染水體、大氣、土壤、生物繫統，造成更大面積的污染影響。*終，原有生態地貌支離破碎，與周邊景觀格格不入，直接降低了環境的服務功能和景觀的連續性、統一性。
1.2 礦山廢棄地治理
國外一些地區較早地開展了礦山廢棄地治理工作，而且各具特色，積累了很多成功經驗。從20世紀30年代開始，美國就在26個州先後制定了與露天采礦有關的土地復墾方面的法規，並於1997年8月正式頒布了《露天采礦管理與恢復法》。根據該法規的要求，所有的煤礦都要進行合理的復墾（胡振琪 等，2001），礦山需要邊開采邊復墾，復墾率須達100%。土地復墾已經成為美國采礦工作的一部分。法國十分重視露天排土場的活化土壤，復土植草，以達到復墾新農田。治理過程經歷了三個階段：一為實驗階段，研究多種樹木的效果，進行繫統綠化，總結開拓生土、增加土壤肥力的經驗；二為綜合種植階段，篩選出生長良好的樹種進行大面積的種植試驗；三為樹種多樣化和分階段種植階段，合理安排農、林業，種植一些生命力強的樹木和作物。英國通過立法要求采礦後必須復墾，明確復墾資金來源。復墾土地用於農、林業，重新創造了一個合理、和諧、風景秀麗的自然環境，復墾時注意地形地貌，要形成一個完美的整體。澳大利亞是以礦業為主的國家，要求將復墾變成開采工藝的一部分，采用綜合模式，多專業聯合投入，由高科技指導和支持，實現了土地、環境和生態的綜合恢復。德國是從20世紀20年代開始礦區修復工作，政府從法律上明確了企業要承擔的治理環境、恢復生態的責任。
我國的礦區生態修復工作始於20世紀50年代，是對個別礦山自發進行的一些小規模修復治理。到80年代，礦山治理工作從自發、零散狀態開始轉變為有組織的修復治理。1988年頒布的《土地復墾規定》和1989年頒布的《中華人民共和國環境保護法》，標志著我國礦區生態環境修復走上了法制化的軌道。但是，我國現有國營和個體礦山企業眾多，因露天開采、開挖和各類廢渣、廢石、尾礦堆置等破壞與侵占的土地面積巨大（劉仁芙，2002），但全國土地復墾率卻很低，尤其是露采礦山的生態恢復率更低，分布在城市周邊、交通干線兩側及主要風景區內的廢棄礦山已成為可持續發展和生態文明建設的障礙。
我國礦山廢棄地的生態恢復工作主要經歷了4個階段：①20世紀50～60年代，以實現礦山土地可進行農業耕種為目標的植被恢復；②20世紀70～80年代，以礦山土地資源穩定與持續利用為目標的環境工程恢復工作；③20世紀90年代，在礦山廢棄地基質改良方面更加重視生態學理論的運用；④21世紀以來，以礦山生態繫統健康與環境安全為目標的生態恢復。由於我國礦山廢棄地生態治理起步較晚，發展歷程漫長，雖然近些年引進了很多新的技術和理論，但是應用時間短，沒有形成全國性的開發應用技術體繫，在生態治理觀念、基礎理論研究、工程技術開發等方面與先進發達國家都有一定的差距，主要體現在：①觀念與技術落後，對礦山廢棄地仍多采用傳統工程防護措施，影響周邊景觀的融合和生態繫統的恢復；②應用研究不夠繫統，缺乏基礎理論研究，尤其是在裸露邊坡立地類型對植被恢復的影響研究十分缺乏；③綠化方法不當，綠化工程質量較差，對綠化理念認識的不足往往導致快速綠化後，植被群落的不穩定和退化，不能有效地維持治理的生態效果。
因此，對礦山廢棄地的生態治理要從思路上優化傳統造林綠化的思維方式，結合現代恢復生態學、植物群落學等理論，尊重植物群落演替的自然規律，充分發揮植物的自身修復機能，增強生態的可持續性發展，減少恢復後的二次創傷。這就需要探索一種具有創新性的微立地理論和技術體繫，幫助礦山廢棄地生態恢復工作的有效進行。
1.3 立地分類研究進展
傳統森林立地是指林業用地中體現氣候、地質、地貌、土壤、水文、植被及其他生物等自然環境因子的綜合作用所形成的各種不同立地條件的地段。森林立地的研究始於19世紀末，主要研究造林地的立地因子、分類、評價等內容（Bradshaw，1997）。通過森林立地研究能夠選擇*有生產力的造林樹種和適宜的造林、育林措施，從而估算將來林地生產力及木材產量。
森林立地分類是指對林業用地的立地條件、宜林性質及其生產力的劃分，是營林和造林的重要理論基礎，可以科學地確定造林營林措施，達到造林營林的生態、經濟目的。森林立地分類的研究始於18世紀末到19世紀，研究內容主要體現在以下幾方面。
（1）植物指示途徑。運用指示性植物或植物群落作為立地質量和劃分立地類型的標志。在認識天然植被和土壤一致性的基礎上，1926年芬蘭的卡揚德提出森林類型的理論，即以林下指示性強的植物及其所反映的有代表性的森林類型為劃分立地的條件，並用來估測林地生產能力。當植被未遭受破壞時，可以用植被的指示作用來劃分立地類型。
（2）林木生長效果途徑。用地位級、立地指數、林分收獲量等指標確定地力等級高低，通過野外觀察，用數量化理論、逐步回歸、主成分分析等數學方法找出影響生產力的劃分為區域、類型區與亞區3個等級，各等級的命名主要遵循標明地理空間位置，準確體現各級主要特點，文字簡明扼要且易被理解接受等原則，區域主要按地理位置或水繫命名，把全國8大區域分別稱為黃河上中遊區域、長江上遊區域、三北區域、東北區域、北方區域、南方區域、青藏高原區域、東南沿海及熱帶區域；類型區主要按地理區域或水繫、山脈 大地貌命名，如西南高山峽谷類型區、四川盆地丘陵平原類型區、大興安嶺山地類型區等；亞區按地理位置或水繫、山脈 中地貌命名，如三江平原西部亞區等。
綜上所述，以往幾乎所有的立地分類研究都是為了進行森林經營和造林設計，所劃分的立地類型都是立足宏觀角度，從大尺度上對自然森林或者林業種類進一步劃分和確定立地類型。但是，在對具體微型立地條件下的立地類型劃分卻有不足之處，森林立地類型劃分過於粗糙、尺度較大，不能指導具體的綠化工作，尤其是對無林地裸露區域的立地類型，提及較少，且沒有具體的繫統分類，針對人為破壞的礦山廢棄地的立地類型的研究就更加鮮見。
我國礦山廢棄地復墾的研究較多，礦山廢棄地立地分類的研究相對缺乏，尤其是在結合區域特點而劃分立地類型的研究少之又少。根據我國國情，深入研究礦山廢棄地不同類型的生態恢復技術和模式是礦山生態恢復與重建工作的基礎工作和首要問題，是提高植被成活率和生長率的重要科學措施。因此，需要一種適用於礦山廢棄地立地類型的方法，這種方法應該建立在森林立地分類的基礎上，既要和它們進行銜接，又要與它們有所區別，在造林前就要調查需要造林地的各項立地因子，劃分立地條件類型，有針對性地采取相應的措施，纔能提高綠化的成功率，收到良好的效果。