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仿自然地貌修復(fù)技術(shù)

（一）人工地貌

通常，在礦山開采破壞前，礦區(qū)原本的經(jīng)過10年乃至百年自然形成的自然生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞，繼而促使了礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)的發(fā)生。礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不可能使其完全恢復(fù)原本的狀態(tài)，事實上，更多的時候它是人為地重建一個人工生態(tài)系統(tǒng)，這也是生態(tài)重建的名詞在土地復(fù)墾中被廣泛使用的原因。

人工生態(tài)系統(tǒng)是指經(jīng)過人類干預(yù)和改造后形成的生態(tài)系統(tǒng)，其易受人類社會的強(qiáng)烈干預(yù)和影響，且不穩(wěn)定，易受各種環(huán)境因素的影響，并隨人類活動而發(fā)生變化，自我調(diào)節(jié)能力差，并且系統(tǒng)本身不能自給自足，依賴于外系統(tǒng)，并受外部的調(diào)控。同時，生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行的目的不是為維持自身的平衡，而是為滿足人類的需要。所以人工生態(tài)系統(tǒng)是由自然環(huán)境（包括生物和非生物因素）、社會環(huán)境（包括政治、經(jīng)濟(jì)、法律等）和人類（包括生活和生產(chǎn)活動）三部分組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。人類在系統(tǒng)中既是消費(fèi)者又是主宰者，人類的生產(chǎn)、生活活動必須遵循生態(tài)規(guī)律和經(jīng)濟(jì)規(guī)律，才能維持系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展。

典型的礦區(qū)人工恢復(fù)地貌如經(jīng)過人工重建的綠化煤矸石山、大型堆砌排土場等，其往往具有較重的人工痕跡，形狀規(guī)則布局過于工整，且花費(fèi)較大，但不易保持。人工生態(tài)系統(tǒng)需要長期的維護(hù)，在礦區(qū)尺度上，對于全國大量的大面積礦區(qū)來說，這種人工生態(tài)系統(tǒng)并不是最佳的選擇。

（二）景觀表征

對于礦山開采破壞景觀的具體評價，現(xiàn)有研究通常通過分形理論或景觀指數(shù)來表征。分形理論大多應(yīng)用于對宏觀大尺度的地形和微觀尺度的土壤顆粒分布進(jìn)行表征，通過單一分維數(shù)表征地形復(fù)雜程度，如河道地貌（朱嘉偉等，2005）、土地利用結(jié)構(gòu)（趙晉寶，2014）、侵蝕沖溝等；通過多重分形譜表征地形的變異特征，如土壤粒徑分布規(guī)律（王金滿等，2014）等。但分形理論對于露天煤礦排土場等中小尺度的受損土地景觀表征研究相對較少（張莉等，2016）。

另一種表示法為景觀指數(shù)。利用景觀指數(shù)可以表征礦區(qū)土地景現(xiàn)破碎化程度，其連接性與異質(zhì)性、結(jié)構(gòu)、空間排列等。其主要使用指數(shù)包括：分維數(shù)、多樣性、優(yōu)勢度、斑塊數(shù)目、景觀類型面積比例、景觀形狀指數(shù)、蔓延度、破碎度、香農(nóng)多樣性指數(shù)與香農(nóng)均勻度指數(shù)、分離度、均勻度等（畢如田等，2007；李幸麗等，2009；萬越，2015；張前進(jìn)等，2006；韓武波等，2012），其表征意義可查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)。

（三）景觀重塑與再造

由于礦山開采活動形成的人造景觀與周圍原有景觀不協(xié)調(diào)，景觀連接性差，造成生態(tài)系統(tǒng)的不和諧，導(dǎo)致了一系列生態(tài)問題，由此就衍生出仿自然地貌理論（張莉等，2016）。仿自然地面要求復(fù)墾后地形與當(dāng)?shù)刈匀痪坝^相協(xié)調(diào)，統(tǒng)籌保護(hù)土壤、水源和環(huán)境質(zhì)量，復(fù)墾土地應(yīng)當(dāng)達(dá)到當(dāng)?shù)卦械目沙掷m(xù)發(fā)展的景觀生態(tài)環(huán)境水平。

仿自然地貌更加注重當(dāng)?shù)卦械纳鷳B(tài)系統(tǒng)，盡可能接近原有地貌。首先是基于景觀生態(tài)學(xué)，根據(jù)斑-廊-基原理、景觀格局優(yōu)化原理、多樣性與異質(zhì)性原理等，在重建過程中增大景觀多樣性與異質(zhì)性，規(guī)劃基質(zhì)與斑塊組成較優(yōu)的景觀格局。

同時，仿自然地貌注重微地形對生態(tài)系統(tǒng)的影響。微地形是針對地理學(xué)中巨地形和大地形而言的小尺度的地形變化，可以反映景觀整體形態(tài)特征（張莉等，2016）。日本學(xué)者對丘陵地區(qū)微地形進(jìn)行研究并將其分為頂坡、上邊坡、谷頭凹地、下邊坡、麓坡、泛濫性階地和谷床7種類型，而露天煤礦區(qū)內(nèi)的微地形主要指部分區(qū)域出現(xiàn)的切溝、淺溝、緩臺、塌陷和陡坎等（鄺高明等，2012）。其注重坡面、坡向、坡度對微地形的影響，據(jù)此對微地形改造，對土壤屬性和微生境、降雨入滲和水蝕過程、植被恢復(fù)的效果及其生態(tài)服務(wù)功能等均有重要影響（衛(wèi)偉等，2013），可以通過調(diào)節(jié)排土場邊坡，繼而構(gòu)造出適宜的微地形，改善植被立地條件，預(yù)防水土流失和阻止水土侵蝕，改善土壤有機(jī)質(zhì)和調(diào)節(jié)礦區(qū)小氣候條件。

仿自然地貌更多的參考原地貌形態(tài)與景觀、自然地貌形態(tài)特征。仿照自然地貌的設(shè)計能使重建和再造的土地景觀更具協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性，生態(tài)結(jié)構(gòu)更加合理，視覺效果和經(jīng)濟(jì)型均有所提高。例如，我國山西平朔露天煤礦的排土場地貌在重塑時便運(yùn)用該理論，仿照黃土高原丘陵山地的層層梯田，設(shè)計出相對高差一般為100~150米，平臺與邊坡相間分布的景觀格局，達(dá)到人工景觀與自然景觀相互協(xié)調(diào)的效果（陳曉輝，2015）。煤礦區(qū)周圍臨近成熟的、未擾動的地貌，同樣可以為復(fù)墾區(qū)地貌設(shè)計提供便利，建設(shè)自然式緩坡地與自然河道可減少研究區(qū)地表侵蝕及水土流失的可能性（胡振琪，1997）。

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邊采邊復(fù)技術(shù)

（一）邊采邊復(fù)的概念產(chǎn)生與發(fā)展

一種較為直接的看法認(rèn)為，礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)是采礦的一部分。顯然，采礦是復(fù)墾的源頭，是生態(tài)修復(fù)的驅(qū)動因素，沒有采礦并不會產(chǎn)生礦山地質(zhì)生態(tài)環(huán)境修復(fù)問題。復(fù)墾為采礦的破壞結(jié)果提供解決方案，它作為“采礦-生態(tài)”平衡的一個重要手段出現(xiàn)在采礦過程中，并不應(yīng)當(dāng)只是閉礦后的補(bǔ)救措施。事實上，提早展開復(fù)墾或采復(fù)一體化給礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)帶來了額外的收益。這種看法最早源于20世紀(jì)70年代美國學(xué)者在露天采礦過程中應(yīng)用的理念。1973年，美國內(nèi)務(wù)部組織編寫的露天礦邊采邊復(fù)技術(shù)培訓(xùn)手冊明確寫有露天礦開采過程中復(fù)墾步驟的詳細(xì)規(guī)范，1977年頒布的聯(lián)邦采礦與復(fù)墾法中也明確要求采礦與復(fù)墾同步。這種理念是較先進(jìn)的生態(tài)修復(fù)理念。

在我國，系統(tǒng)論述邊采邊復(fù)思想的時期較晚，由于我國多是井工開采，與露天開采的差異限制了國外采復(fù)一體化經(jīng)驗的引入，其理念與技術(shù)并不能較好地應(yīng)用于國內(nèi)。1992年平頂山礦務(wù)局首次施用了類似“超前復(fù)墾”的相關(guān)技術(shù)，對礦區(qū)即將沉陷的土地開挖水渠、降低潛水位，使沉陷后的土地不因高潛水位積水，如董祥林（2002）。之后，趙艷玲等（2008）、肖武等（2013）拓展了結(jié)合開采沉陷規(guī)律的動態(tài)預(yù)復(fù)墾。2013年，胡振琪等提出了邊開采邊復(fù)墾的概念，探討了邊采邊復(fù)的內(nèi)涵與關(guān)鍵技術(shù)（胡振琪等，2013a，2013b）。至今，邊采邊復(fù)研究仍然是土地復(fù)墾的重要問題。

（二）邊采邊復(fù)理念與概念的定義

邊開采邊修復(fù)技術(shù)概念是采復(fù)一體化的體現(xiàn)。事實上，邊采邊復(fù)就是采復(fù)一體化的另一種說法，是充分考慮礦山開采與地面復(fù)墾措施耦合，規(guī)劃開采措施、優(yōu)選復(fù)墾時機(jī)與方案的一種思想（肖武，2012）。

邊開采邊修復(fù)強(qiáng)調(diào)開采工藝與修復(fù)工藝的充分結(jié)合，以保證按采礦計劃同步進(jìn)行。其基本特征是以“采礦與修復(fù)的充分有效結(jié)合，也即采礦修復(fù)一體化”為核心，以“邊采礦，邊修復(fù)”為特點(diǎn)，以“提高土地恢復(fù)率、縮短修復(fù)周期、增加修復(fù)效益”為表征，并以“實現(xiàn)礦區(qū)土地資源的可持續(xù)利用及礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展”為終極目標(biāo)。

邊開采邊修復(fù)的基本內(nèi)涵為地下采礦與地面修復(fù)的有機(jī)耦合：一方面，基于既定的采礦計劃，在土地沉陷發(fā)生之前或已發(fā)生但未穩(wěn)定之前，通過選擇適宜的修復(fù)時機(jī)和科學(xué)的修復(fù)工程技術(shù)，實現(xiàn)恢復(fù)土地率高、修復(fù)成本低和修復(fù)后經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益最大化；另一方面，通過優(yōu)選采礦位置、采區(qū)和工作面的布設(shè)方式、開采工藝和地面修復(fù)措施，實現(xiàn)土地恢復(fù)率高和地表損傷及修復(fù)成本的最小化。

預(yù)復(fù)墾、超前復(fù)墾、動態(tài)復(fù)墾與邊開采邊修復(fù)既有聯(lián)系，又有區(qū)別。預(yù)復(fù)墾、超前復(fù)墾和動態(tài)復(fù)墾往往僅針對一個采煤工作面或采區(qū)進(jìn)行探討，且主要是考慮既定采礦計劃前提下的復(fù)墾措施，而邊開采邊修復(fù)技術(shù)從整個礦山開采過程的角度出發(fā)，不僅提出何時、何地、如何修復(fù)，而且指導(dǎo)整個采礦生產(chǎn)，是地上和地下措施的有機(jī)耦合。因此，邊開采邊修復(fù)的概念和內(nèi)涵比預(yù)復(fù)墾、超前復(fù)墾和動態(tài)復(fù)墾的更大、更深刻，但預(yù)復(fù)墾、超前復(fù)墾和動態(tài)復(fù)墾的已有研究為開展邊開采邊修復(fù)研究奠定了基礎(chǔ)，也是邊開采邊修復(fù)技術(shù)體系的重要組成部分?，F(xiàn)階段邊開采邊修復(fù)主要還是基于井下采礦工藝和時序進(jìn)行的修復(fù)方案的優(yōu)選，未來將逐漸過渡到井下采礦與井上修復(fù)的同步進(jìn)行。

（三）露天采礦邊采邊復(fù)

1.基本流程

1）剝離表土。在開釆第i條帶前，用推土機(jī)超前剝離表土并推存于開釆掘進(jìn)的通道上。一般剝離厚度為20~30厘米，同時也應(yīng)超前剝離2~3個條帶，即第i+1，i+2，i+3條帶。

2）在第i條帶的下部較堅硬巖石上打眼放炮。

3）用巨大的剝離鏟剝離經(jīng)步驟2）疏松的第i條帶的下部較堅硬巖石，并堆放在內(nèi)側(cè)的釆空區(qū)上（即第i-1條帶上）。

4）用可與剝離鏟在礦坑內(nèi)交叉移動的大斗輪挖掘機(jī)（BWE），挖掘第i+1條帶上部較松軟的土層（B和C層土），并覆蓋在第i-1條帶內(nèi)經(jīng)步驟3）操作而形成的新下部巖層———較硬巖層的剝離物。

5）在剝離鏟剝離上覆巖層后，第i條帶的煤層被暴露出來，用釆煤機(jī)械進(jìn)行釆煤和運(yùn)煤。

6）用推土機(jī)平整內(nèi)排土場第i-1條帶的復(fù)墾土壤———剝離物，就構(gòu)成了以第i+1條帶上部較疏松土層（B和C層土）的剝離物為心土層、以第i條帶下部較硬巖層的剝離物為新下部土層的復(fù)墾土壤。

7）用鏟運(yùn)機(jī)回填表土并覆蓋在復(fù)墾的心土上。

8）在復(fù)墾后的土地上種上植被（一般首先播種禾本科和豆科混合的草種），并噴灑秸稈覆蓋層以利于水土保持和植被生長。

2.關(guān)鍵技術(shù)

露天礦邊采邊復(fù)的核心技術(shù)是土壤重構(gòu)技術(shù)。土壤重構(gòu)即重構(gòu)土壤，是以工礦區(qū)破壞土地的土壤恢復(fù)或重建為目的，采取適當(dāng)?shù)牟傻V和重構(gòu)技術(shù)工藝，應(yīng)用工程措施及物理、化學(xué)、生物、生態(tài)措施，重新構(gòu)造一個適宜的土壤剖面與土壤肥力條件以及穩(wěn)定的地貌景觀的方法。土壤重構(gòu)所用的物料既包括土壤和土壤母質(zhì)，也包括各類巖石、矸石、粉煤灰、礦渣、低品位礦石等礦山廢棄物，或者是其中兩項或多項的混合物，只要在較短的時間內(nèi)可恢復(fù)和提高重構(gòu)土壤的生產(chǎn)力，并改善重構(gòu)土壤的環(huán)境質(zhì)量，就是有效的重構(gòu)材料。

對于土壤重構(gòu)，動態(tài)的、有效的規(guī)劃露天采礦的土壤重構(gòu)方案可以縮短復(fù)墾周期，提高復(fù)墾效益。其實質(zhì)是對不同重構(gòu)材料，按照其材料特性，進(jìn)行合理充填順序與結(jié)構(gòu)的合理規(guī)劃。上述“分層剝離、交錯回填”的露天邊采邊復(fù)正是這種思想的體現(xiàn)。例如常見的泥漿泵復(fù)墾，泥漿作為充填材料，營養(yǎng)貧瘠持水過多，且沉淀時間過長，采用分層剝離、交錯回填的思想，能夠極大地優(yōu)化其挖土與充填順序，為泥漿沉淀獲得更多的時間，具體見參考文獻(xiàn)（胡振琪，1997；胡振琪等，2005；鄭禮全等，2008）。

（四）高潛水位井工礦區(qū)邊采邊復(fù)

1.基本原理

通過傳統(tǒng)穩(wěn)沉后非充填復(fù)墾和邊開采邊修復(fù)所恢復(fù)土地率的對比分析，闡述邊開采邊修復(fù)的基本原理。圖3-5為下沉穩(wěn)定后采用非充填復(fù)墾時土地恢復(fù)示意圖，在不考慮外來土源的情況下采用挖深墊淺等措施，可在沉陷盆地的邊緣區(qū)域復(fù)墾出部分土地，即A與B區(qū)。

微信圖片_20200721142455.png圖3-6為邊開采邊修復(fù)時土地恢復(fù)示意圖，其中圖3-6a為邊開采邊修復(fù)的動態(tài)過程，在土地即將沉入水中或部分沉入水中（仍存在搶救表土的可能性）時預(yù)先分層剝離部分表土與心土，交錯回填至將要沉陷的區(qū)域，即圖中的取土區(qū)與充填區(qū)。圖3-6b為邊開采邊修復(fù)的最終狀態(tài)，通過邊開采邊修復(fù)可形成最終的復(fù)墾土地區(qū)A，B，C區(qū)?？梢?，邊開采邊修復(fù)較沉陷穩(wěn)定后的復(fù)墾，可多復(fù)墾出區(qū)域C，土地恢復(fù)率有較大提升。

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2.關(guān)鍵技術(shù)

高潛水位邊采邊復(fù)思想的關(guān)鍵技術(shù)，在于動態(tài)的挖深墊淺。其中最重要的是開采沉陷的動態(tài)預(yù)計，只有掌握其塌陷的動態(tài)過程才能精準(zhǔn)地規(guī)劃邊采邊復(fù)時間與措施。前文曾闡述過井工開采沉陷過程的基本靜態(tài)與動態(tài)特征，這里我們將簡要介紹開采沉陷過程的數(shù)學(xué)建模。關(guān)于該過程的模擬一直是礦山開采沉陷學(xué)的核心問題之一，長期以來涌現(xiàn)出多種方法，從主斷面到整個塌陷場的研究對象，從實測參數(shù)函數(shù)擬合、巖體理論模擬到相似材料模擬，研究者一直嘗試提高開采沉陷預(yù)計的精度。概率積分法因算法簡單、結(jié)果可靠，足以快速應(yīng)對大多數(shù)開采沉陷問題，是我國目前較成熟的、應(yīng)用最為廣泛的預(yù)計方法之一，這里簡述其下沉預(yù)計的基本模型：

（1）單元開采的下沉預(yù)計

單元是工作面的歸一化無量綱表示。單元開采引起地表下沉與地表水平移動表達(dá)式為

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式中：r為主要影響半徑；s為開采單元橫坐標(biāo)，x為預(yù)計點(diǎn)橫坐標(biāo)（x-s實際為預(yù)計點(diǎn)到開采單元水平距離）。

（2）單工作面開采的下沉預(yù)計

地表任意點(diǎn)（x，y）的下沉值W（x，y）為

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其中

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式中：W0（x）和W0（y）為走向和傾向有限開采時，主斷面地表下沉值；W0為充分采動條件下地表最大下沉值；m為采厚；q為下沉系數(shù)；α為煤層傾角；l和L為走向和傾向有限開采時的計算長度（考慮拐點(diǎn)偏距后的長度）；r1，r2和r分別為下山、上山和走向的主要影響半徑。

（3）多工作面開采預(yù)計

對于多工作面預(yù)計，可分別計算每個工作面單獨(dú)的模型，直接等權(quán)相加。事實上，一個礦區(qū)的m（采厚）、l和L（走向和傾向有限開采長度）、α（煤層傾角）均可知，不考慮上下山與走向的差異，讀者可將概率積分法剩余部分看作5個參數(shù)r（主要影響半徑）、b（水平移動系數(shù)）、q（下沉系數(shù)）、s（拐點(diǎn)偏移距，用于校正工作面的實際垮塌長寬）、θ0（開采影響傳播角）即5個自由度的函數(shù)擬合問題，根據(jù)實測參數(shù)可以較輕松地擬合，預(yù)計下沉、傾斜、曲率、水平移動與水平變形等5個常用地表移動與變形因子。經(jīng)過多年的實測研究，已經(jīng)有足夠的數(shù)據(jù)證實和形成一些經(jīng)驗上的與地質(zhì)采礦條件相關(guān)的定量關(guān)系，以幫助模型使用者在沒有實測數(shù)據(jù)的條件下選取參數(shù)。盡管這種定量關(guān)系仍然是不精確的，但根據(jù)這種經(jīng)驗關(guān)系已能處理部分工程問題。對整個礦區(qū)抽樣幾處工作面作為參數(shù)反演的實測數(shù)據(jù)來源，可在整個礦區(qū)獲得不錯的精度。

（4）動態(tài)預(yù)計

動態(tài)預(yù)計通過構(gòu)造合適的時間影響函數(shù)與靜態(tài)下沉做乘積即可得到點(diǎn)位的動態(tài)下沉。時間影響函數(shù)多基于“塌陷從0開始，增長到靜態(tài)下沉預(yù)計值”“單點(diǎn)下沉速度先增大后減小”“速度曲線連續(xù)，且關(guān)于最大下沉速度處對稱”3條規(guī)律構(gòu)造。

由于工作面開采并非一蹴而就，前后垮落時間為ti的兩塊不同單元顯然在時刻t的時間影響函數(shù)值不同，動態(tài)預(yù)計過程需要離散化塌陷區(qū)段。為了方便計算，我們通常將工作面的整個垮落離散成一系列足夠小的單元，分別按其靜態(tài)下沉與到計算時刻的時間計算動態(tài)下沉，最后加和所有單元。

（5）復(fù)墾時機(jī)與土方

根據(jù)前述計算獲得的動態(tài)下沉值，結(jié)合事先獲得的數(shù)字地形圖，可進(jìn)行高潛水位邊采邊復(fù)布局。關(guān)于高潛水位邊采邊復(fù)的復(fù)墾時機(jī)抉擇，有多種準(zhǔn)則與實現(xiàn)方法，具體與實際工程條件與需要相關(guān)，具有不同的施工土方量，在此不贅述。

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植物與微生物修復(fù)技術(shù)

自然修復(fù)在生態(tài)、水土保持等領(lǐng)域有大量的研究，它是指靠自然力量（營力）修復(fù)的一種過程或方法。自然營力是指自然界存在的雨、風(fēng)、重力及凍融等自然界本身存在的各種生物、化學(xué)和物理等作用，如氣候的變化、土壤天然種子庫和種子的自然傳播、土壤和植物的各種自然特性和生物化學(xué)及物理作用。

以生態(tài)系統(tǒng)作為研究對象，系統(tǒng)內(nèi)部因素的作用就是自然修復(fù)（自修復(fù)），外部人工力量修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)就是人工修復(fù)。人工修復(fù)和自然修復(fù)都是對已經(jīng)損毀的生態(tài)環(huán)境采取的積極的修復(fù)措施。人工修復(fù)與自然修復(fù)相輔相成，要因地制宜，宜自然修復(fù)則自然修復(fù)，宜人工修復(fù)則人工修復(fù)，有主有次，主次結(jié)合。同時，自然修復(fù)是一種最高境界，即使人工修復(fù)，實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的自我維持能力才是最終目的。

在這種層面上考慮修復(fù)技術(shù)，目前已衍生出較新的修復(fù)方法，它們直接通過動植物、微生物進(jìn)行礦區(qū)修復(fù)，在修復(fù)“材料”選取上與直接替換土壤、大量施肥等方法產(chǎn)生了區(qū)別。

（一）植物修復(fù)

植物修復(fù)是通過植物對土壤、空氣等生態(tài)修復(fù)對象的修復(fù)作用來實現(xiàn)修復(fù)的手段。礦區(qū)廢棄地的植物修復(fù)效益與恢復(fù)植物的選擇密切相關(guān)，恢復(fù)植物的選擇不僅要適應(yīng)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、水文、土壤類型等自然條件，還要考慮因開采造成的具體污染情況，因地制宜選取植，才能對當(dāng)?shù)赝寥榔鸬捷^好的改良效果，生態(tài)演替效果良好。因此，礦區(qū)廢棄地土壤植物修復(fù)成功的關(guān)鍵在于恢復(fù)植物的選擇與合理的配置模式。通常情況下，使用較多的生物物種，特別是將喬、灌、草、藤多層次配置結(jié)合起來進(jìn)行植被恢復(fù)，建立起的植物群落的穩(wěn)定性和可持續(xù)性均比單物種或少物種的效果好得多（畢銀麗，2017）。

1.常用植物種類

恢復(fù)植物的選擇要適應(yīng)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、水文、土壤類型等，還要考慮因開采造成的具體情況，因地制宜選取植物，對當(dāng)?shù)赝寥榔鸬捷^好的改良，并能進(jìn)行生態(tài)演替，不同植物產(chǎn)生的恢復(fù)效益存在差異。

豆科植物：有較強(qiáng)固N(yùn)能力，改善土壤肥力，克服干旱脅迫，常用作先鋒植物。

鹽生植物：能降低廢棄地土壤鹽堿的濃度，富集金屬元素。

外來植物：生長迅速，生物量大，能在相應(yīng)的礦區(qū)廢棄地成功定居，但要預(yù)防生態(tài)入侵。

鄉(xiāng)土植物：能更好地適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境，在較為惡劣的生境以及簡單粗放的管理條件下仍能表現(xiàn)出植物的生物學(xué)特性，但是生長緩慢。

耐性草本植物：覆蓋率高，對根際土壤的改良效益較好，缺點(diǎn)在于植物單株生物量較小，恢復(fù)改良效益的時間較長。

2.植物挑選準(zhǔn)則

現(xiàn)有的植物修復(fù)措施需要考慮眾多因素，如植物抗逆性、生態(tài)適應(yīng)性、植物多樣性、先鋒植物持續(xù)穩(wěn)定性、鄉(xiāng)土植物與外來植物相結(jié)合、場地的分區(qū)以及功能合理性的原則等。首先，植物需要有足夠的抗逆性，只有具有一定抗逆性的植物才具有較強(qiáng)的生命力，在后期無人養(yǎng)護(hù)的條件下才能夠?qū)崿F(xiàn)自我維持。

其次，植物需要能夠形成穩(wěn)定的目標(biāo)植物群落，達(dá)到植被恢復(fù)、生態(tài)修復(fù)的目的，其對于整個目標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)需要具有生態(tài)適應(yīng)性，它不能是孤立于整個目標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)的植物類型。同時，挑選植被需要更多樣。

（二）微生物修復(fù)

微生物修復(fù)技術(shù)是礦區(qū)土壤管理與改良的重要生物技術(shù)。利用微生物群落的優(yōu)勢，可以促進(jìn)植物生長和植被覆蓋，減少或避免土壤侵蝕，從而達(dá)到生態(tài)恢復(fù)的目的。微生物修復(fù)技術(shù)可以利用植物根際微生物的生命活動來改善植物營養(yǎng)條件，并同時促進(jìn)植物生長和發(fā)育。隨著植物修復(fù)和微生物修復(fù)的發(fā)展，礦區(qū)土壤的滲透性顯著提高，其改善的土壤調(diào)節(jié)和地表徑流轉(zhuǎn)化能力，可以防止土壤侵蝕，改善河流水文條件。微生物在有機(jī)物質(zhì)的分解、合成和轉(zhuǎn)化，無機(jī)物質(zhì)的氧化和還原過程中起著重要作用。它們是土壤生態(tài)系統(tǒng)代謝的重要驅(qū)動力，可以提高土壤肥力，使生土熟化，縮短復(fù)墾周期。

菌根技術(shù)是微生物復(fù)墾技術(shù)的一種應(yīng)用，可以改善生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，促進(jìn)礦區(qū)極端條件下植被的恢復(fù)，促進(jìn)礦區(qū)環(huán)境的良性循環(huán)，形成互利共生的微生物，改善生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，加快二次生育的速度生態(tài)系統(tǒng)的演替，減輕根系對植物生長的影響，并施肥土壤，促進(jìn)植物礦質(zhì)營養(yǎng)。對礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)和土地復(fù)墾吸收利用促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)功能的改善具有重要的現(xiàn)實意義。其中，叢枝菌根真菌（AMF）是最常用也是土壤重要的微生物之一，能與80%以上的陸生植物形成互惠共生關(guān)系，提高礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定與提高，在礦區(qū)復(fù)墾過程中得到廣泛的應(yīng)用。我們在此主要談?wù)撟畛Ｓ玫膮仓婢迯?fù)。

1.叢枝菌根真菌幫助根系吸收

叢枝菌根真菌的菌絲非常纖細(xì)，其直徑為2~7微米，可穿透土壤中有機(jī)物的顆粒間隙，吸收到根系所不能吸收到的養(yǎng)分與水分。其分枝伸長能力較強(qiáng)，增加了植物對營養(yǎng)的吸收范圍和面積。

同時，磷在菌絲里移動的速度為在植物體內(nèi)運(yùn)輸速率的10倍，保證將在根外吸收的磷等營養(yǎng)元素及時運(yùn)輸給植物。菌絲對磷的親和力較高，可減少磷解吸的臨界濃度，且叢枝菌根真菌釋放有機(jī)酸和磷酸酶可促進(jìn)土壤磷釋放。

2.叢枝菌根真菌生成球囊霉素

叢枝菌根真菌能夠產(chǎn)生一種被稱為球囊霉素相關(guān)土壤蛋白（簡稱“球囊霉素”）的含有金屬離子的專性糖蛋白，可產(chǎn)生于根內(nèi)菌絲和伸展在根圍土壤中的根外菌絲表面，在土壤生態(tài)系統(tǒng)中含量不低。球囊霉素可增加土壤有機(jī)碳庫，增強(qiáng)土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，改善土壤結(jié)構(gòu)與質(zhì)量（賀學(xué)禮等，2011；黃藝等，2011）。球囊霉素一方面通過自身特點(diǎn)將土壤顆粒黏結(jié)在一起，達(dá)到增加土壤團(tuán)聚體的目的；另一方面可間接改善土壤微環(huán)境，增加土壤中有益微生物的含量，實現(xiàn)退化土壤的改良。球囊霉素是叢枝菌根真菌對其寄主植物生長環(huán)境的調(diào)整和適應(yīng)，是微生物活動的一種積極應(yīng)答機(jī)制，已證實土壤中球囊霉素量與土壤凝結(jié)穩(wěn)定性、土壤含水性呈正相關(guān)。接種叢枝菌根真菌有利于土壤水分的保持與高效運(yùn)輸，提高水分的利用率，有利于緩解干旱對作物生長的影響（李少朋等，2013）。采煤沉陷區(qū)土壤結(jié)構(gòu)被擾動，叢枝菌根真菌如何改善土壤結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)水肥供應(yīng)，也是生態(tài)修復(fù)需要深入探討的問題之一。

（三）土壤動物修復(fù)

土壤動物可幫助礦區(qū)土壤肥力維持，無脊椎動物可幫助粉碎和分解動植物殘體，促進(jìn)了物質(zhì)的淋溶、下滲，其活動與翻動作用增加了土壤中細(xì)菌和真菌活動的接觸面積，加速了養(yǎng)分的流動，同時也混合了土壤的物質(zhì)組成。另外，土壤動物采食細(xì)菌或真菌或粉碎有機(jī)物質(zhì)、微生物繁殖體等，間接改變了有效營養(yǎng)物質(zhì)的傳播，并改變了微地形，從而使土壤中的水、氣、熱量狀況和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化都受到影響，繼而影響微生物群落的生物量和活動。微生物修復(fù)技術(shù)、植物修復(fù)技術(shù)、工程技術(shù)與土壤動物修復(fù)相結(jié)合，更能發(fā)揮其功能，提高修復(fù)能力。