土地生态修复
㈠ 矿山土地生态恢复一般种植什么灌木
马尾松、木荷、桉树、类芦、草皮等植被。 坡度小于5°的地段以种植灌木，同时边坡种植爬山虎覆盖复绿，对矿山道路两侧种植桂树，矿区外道路予以保留，留作矿山复垦管理道路及农村道路。
㈡ 生态修复工程中高次团粒边坡绿化技术是什么
【高次团粒】提供的植被恢复技术是一种“坡面复绿”技术：用专业的喷播设备，由专业人员在被破坏植被的高陡裸露岩石边坡上(包括土坡、锚喷坡面)，瞬间制造出具有最优异性能的“土壤培养基”，使边坡快速形成理想的植物群落。本技术不仅能培育出稳固的边坡及与周边植物环境和谐统一的坡面绿化效果，还能够有效地防止水土流失、提高边坡安全性，随着时间的推移，这种边坡防护功能愈加显现，同时能净化空气、美化景观、恢复生态平衡。
【核心功能】：利用当今的最新科技成果和先进的边坡植被绿化理念，人工制造出一个最适于植物生长的土壤培养基。这种“人工土壤”具有稳定的类似于“蜂巢”的团粒结构，既有保水性、保肥性，又有透水性、透气性，还能有效抵抗雨蚀和风蚀，防止水土流失。所以，本技术制造出的“土壤培养基”具有无与伦比的水土保持能力，为植物生长提供了最好的保障。采用经特殊生产工艺制成的客土材料，加入植物的种子，并添加许多必要的其他材料，通过专业设备制成最适于植物生长的生育基盘。
【具体做法】 针对各种边坡、瘠薄山地、酸碱性土壤、干旱地带、海岸堤坝等植物生长困难的地方，采用经特殊生产工艺制成的客土材料，加入植物的种子，并添加许多必要的其他材料，采用喷播、机械或人工作业的方式制成最适于植物生长的生育培养基。
【技术特点】● 强调与追求“树林化”效果，而非简单的“绿化”； ● 强调要从“种子”开始造林，而非全部采用“植树”的方式； ● 强调“自然的植物群落”，反对过多的“人工痕迹”； ● 制备的的土壤培养基能抵抗雨水冲刷，可防治水土流失； ● 后期的管理与养护费用为零； ● 生态环保； ● 施工速度快，作业过程安全； ● 可在短期内营造出“自然的生态植被”，保护环境效果显著。
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㈢ 土壤修复及矿山 生态修复需要用到哪些设备
矿山生态修复技术难题土壤改良方法研究，生态修复——土壤改良:
生态修复系统的立地环境恶劣，植物定居相当困难，因此需要专业的土壤改良技术。生态系统退还或受损的原因在于自然灾害或人为因素改变了环境因子，以至于生物种群的稳定状态发生了改变，从而导致种群系统被破坏，因此需要修复的环境因子往往非常不利于生物生存，比如缺土、缺水、缺肥、有害元素含量过高、极端的PH值、干旱或盐分过高等，必须进行土壤改良重构，土壤重构的好坏直接影响植被恢复的效果。
以矿区废弃矿山修复为例解释为何植物难以在立地定居。以矸石场来说，尾矿和废石中含黄铁矿和重金属，黄铁矿氧化后产生硫酸，在酸性环境下加快溶出重金属，重金属过量则阻止植物生长；植物营养缺乏，N、P、K等有机质含量较低，有碍植物生长；盐分在废弃地中会不断积累从而产生对植物的毒性；PH 值极端，严重影响植物生长。
目前，国内出名的高陡岩石边坡生态修复技术有三峡大学的CBS植被混凝土技术，在矿山采石场和一些岩石坡表现良好。
㈣ 矿山生态修复，一般怎么操作比较好
矿山修复即对矿业废弃地污染进行修复，实现对土地资源的再次利用。矿山开采过程中会产生大量非经治理而无法使用的土地，又称矿业废弃地，废弃地存在因生产导致的各种污染。
1.边坡的治理措施
边坡治理主要工作就是要稳定边坡。该过程的任务是清除危石、降坡削坡，将未形成台阶的悬崖尽量构成水平台阶，把边坡的坡度降到安全角度以下，以消除崩塌隐患。之后就要对已经处理的边坡进行复绿，使其进一步保持稳定。
2.尾矿的治理措施
对占用大量土地的尾矿进行二次开发，加大尾矿的综合利用率;开发用量大、投资少、有销路的尾矿以实现规模经营和多品种开发的资源化、商品化使其变废为宝，真正成为经济商品中的一部分。还要对尾矿坝中的废水进行处理以达到国家标准，实现浮选废水适度净化后全部回用和零排放。对于未处理的采空区、废旧巷道和硐室的矿山，利用井下采空区排放尾矿是一种处置尾矿行之有效的办法。
3.土壤基层改良
矿山开采造成生态破坏的关键是土地退化，也就是土壤因子的改变，即废弃地土壤理化性质变坏、养分丢失及土壤中有毒有害物质的增加。因此，土壤改良是矿山废弃地生态恢复最重要的环节之一。可以采取的措施包括:(1)异地取土措施:在不破坏异地土壤的前提下，取适量土壤，移至矿山受损严重的部位，在土壤上种植植物，通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用对受损土壤进行修复。(2)废弃地改造措施进行表土改造之前，设法灌注泥浆，使其包裹废渣，然后再铺一层粘土压实，造成一个人工隔水层，减少地面水下渗，防止废渣中剧毒元素的释放。(3)土壤增肥改良措施:添加有效物质，使土壤的物理化学性质得到改良，从而缩短植被演替过程，加快矿山废弃地的生态重建。
4.矿山重金属污染的植物修复
重金属耐性植物不仅能耐重金属毒性，还可以适应废弃地的极端贫瘠、土壤结构不良等恶劣环境，部分耐性植物还能富集高浓度的重金属，因而被广泛地用于重金属污染土地的修复。考虑到引种可能会带来的生态问题，且乡土植物对当地气候条件的适应性，立足本地筛选重金属耐性植物十分必要。
5.矿山水资源的修复
矿山开采中对水的损害分别表现在对地表水和地下水的影响。地表水、地下水的污染可以通过构筑人工湿地，通过耐受植物、微生物的作用对污染物进行去除。还有一方面就是由于过度采水造成的地表水缺乏、地下水水位下降，这就需要通过适当引水，缓解水缺乏压力，构建蓄水系统逐步解决这一问题。
㈤ 生态公园之二：自然或人工生态恢复与提高区
一、概述
张建萍著《生态旅游》一书在人工自然型生态旅游资源中提出了“景观生态恢复生态旅游资源”类型，根据这一观点，我们提出“自然或人工生态恢复与提高之生态公园”的概念。生态系统对地球自身而言，无优劣好坏之分，沙漠、湿地、森林、土地肥沃的农业区，都是它表面的景观，对其存在、发展都无影响。但对人类而言，这些生态系统对人类生存的支持力却大不相同，人类必须依靠农业区、草原、湿地等才能生存，沙漠、戈壁、岩漠、盐碱地等不能成为人类生存的空间。于是从人类的需要出发，各类生态系统便有优劣高低之别，从而又产生了生态系统恶化、恢复或提高的概念。所谓生态系统的恢复，是指原来对人类生存非常有利的优良生态系统，因为某种原因退化成为对人类生存不利的生态系统。例如草原或耕地变成了沙漠，肥沃的耕地变成毫无生产力的盐壳，良好的耕地因侵蚀成为岩石裸露的岩漠，这便是生态系统的恶化。然而这些恶劣的生态系统，可以重新转变成对人类生存有利的生态系统，这就是生态系统的恢复区。川西平原在修建都江堰之前，受岷江的威胁，经常遭受洪灾，修建都江堰之后，成为天府之国。
生态系统的恶化、恢复与提高，有自然的原因，也有人为的原因。太湖流域、川西平原、榆林地区沙漠改造、陕北黄土高原的绿化，都是人为原因。自然原因对生态的恶化、恢复与提高作用是大范围的，如气候的干旱潮湿、冰期与间冰期、地面和海面升降等变化。但自然原因引起的改变，在时间上很长，以人类的短暂生命难以观察。因而对生态系统的改变，将主要依靠人为的努力，依靠人类对生态环境恶化的防治和建设。为此需进一步探讨导致生态环境优劣的诸个因素。
生态环境的优劣由3方面的因素决定：
1）水是基础，其丰歉直接决定了生态环境的类型，水患洪灾的多发区—湿地—雨林—森林—疏林草原—草原—荒漠草原—沙漠戈壁等荒漠的变化系列便是由水资源由多变少引起的。
2）土地同样是基础，由优质土地到土地消亡有两个变化方向：①由平原到山区因水土流失和侵蚀引起的变化，即广阔、厚实、肥沃的平原土地—大片坡地—瘠薄零星坡地—岩石裸露的石漠区；②因水资源由多变少引起的分带，即水灾多发区—湿地—盐碱化土地—肥沃土地—干旱沙化土地—荒地—沙漠戈壁等荒漠。
3）气温（能量）（雨量充沛时）引起植被的分带：热带雨林—阔叶林—针叶林—灌丛—草地—冰雪原。
用三维空间图解表示水、土、气温3个因素的作用比较困难，且不清晰。为此，以气温与海拔高低为横坐标，以水资源丰歉为纵坐标，将土地有无、规模及支撑植被的能力分不同类型置于该坐标系中，以示生态关系，共分出16类（图7-1）：①水资源丰富平原土地区；②盐碱化多发土地区；③湿地和水稻种植土地区；④洪涝灾害多发区；⑤大面积坡地区；⑥严重水土流失区；⑦瘠薄零星土地区；⑧土地消亡的石漠区；⑨土地或有或无的冰雪区；
图7-1 生态类型关系示意图
数字所示生态区见文字
在我国9类自然保护区中，前5类可代表生态系统区，其与本书用土地表示生态区的关系如图7-2所示。此5类生态区按其支撑人类生存能力所划分的优劣顺序为：湿地＞森林＞草原＞海洋海岸＞荒漠。其余动物、植物保护区可出现在图7-2所示5类中的任何一类中，而地质遗迹与古生物遗迹则不属于生态范畴，故图7-2中仅列5类。在上述顺序中，森林实为适于森林生长的区域，在我国主要为耕地，故优于草原。
图7-2 5类自然保护区位置示意图
按自然保护区所划分的5类生态区，并不是全部的生态区，因为它们只代表需要进行保护的5种生态类型。图7-1所示的16种生态类型，基本可以代表我国的生态现状，但其中没有森林生态类型，因为森林可出现在冰雪区、草原、荒漠草原、海洋等5种生态类型以外的11种类型中，而且良好的耕地更是适于森林生长。仅因我国耕地过于紧缺，凡可耕种的土地均不应造林，故我国森林生态系统主要位于严重水土流失区、瘠薄零星土地区、石漠等类型中，这也是我国的现实。故增加森林系统后，共有17个生态类型。
粮食对于人类社会极为重要，故按这17个生态类型对人类提供食物能力的大小来排序：湿地和水稻种植区＞水源丰富平原耕地＞滨海土地＞大面积坡地＞洪涝灾害多发区＞盐碱化土地区＞严重水土流失区＞干旱缺水土地＞草原＞土地沙化区＞森林＞零星土地区＞海洋＞荒漠草原＞石漠区＞冰雪区＞沙漠等干旱荒漠。在上述排序中，凡能从后面的位置进入前面位置者为生态的恢复或提高区；凡从前面位置退后者为生态恶化区。例如盐碱化土地区、严重水土流失区能改种水稻，如河南原阳、云南哀牢山区；石漠区能改造成森林，如贵阳黔灵山、河南济源、陕西榆林对沙漠的绿化……都是生态系统的大幅度提高。塔里木盆地的塔里木河下游断流，罗布泊干涸和胡杨林死亡，则是生态环境的恶化。
在上述排序中，将草原置于森林和海洋之前，是因为后者单位面积提供的食物不如草原，但如果种植板栗、核桃等可食用果实树种，可将森林改造为多年生农业区。海洋大量种植可食用植物，大量养殖可食用动物，就可发展成海洋农牧场，则其生态位置将提升到草原之前。
从图7-1所示的关系中还可以看出，决定生态系统类型的3个因素中，任何一个因素恶化到一定程度，都可以使生态系统恶化，或一个因素的恶化会带动其他因素的恶化，共同造成生态环境的恶化；有时也可以是多个因素同时恶化，引起生态环境的恶化。相反，在恢复或提高生态系统时，也可以通过改善一个因素即可使生态环境改善，如耕地或草场干旱，通过调水灌溉即可解决，华北平原气温较低时，建设大棚即可种植蔬菜；有时必须同时解决两个因素，如改造沙漠需要覆盖土层以解决沙漠的流动性，引水灌溉以解决沙漠的干旱性。云南哀牢山哈尼族梯田，既将山坡改造成阶梯状的平地，又结合引水，能将整个山坡改造成为人工湿地。四川的梯田和北方旱作梯田都很多，但效果都远不如前者，原因在于没有结合水利建设。有的生态问题无法直接解决，例如山区的石漠化，局部小范围可填土恢复原貌，但不可能大面积恢复。然而加强水资源却可在石山造林，以弥补土地之不足，并进而建设荒漠型多年生农业；又如在盐碱化土地上种植水稻，可将盐碱随水排入大海。有些生态环境的几个因素之间还可以互相影响，形成恶性循环或良性循环。例如塔里木盆地和青藏高原北缘的干旱，一般的观点认为是喜马拉雅山挡住了印度洋水汽的北上。这固然是原因之一，但形成现在的极度干旱却是高原与盆地相互影响、恶性循环的结果。因为秦汉时期塔里木河水量很大，正是塔里木盆地的沙漠化，使高原北缘的降水量减少，进而引起进入盆地河流的流量减少，这又加速了盆地沙漠化的进程，它们相互作用的结果便加速了干旱的进程。若切断这种恶性循环，整个生态系统便会得到彻底的改善。例如在南水北调、东水西送的基础上，从腾格里沙漠经中央戈壁、昆仑山前的戈壁建设一条长约2500km的森林带（荒漠型多年生农业区）就能改善整个西北地区，包括青藏高原北缘的干旱现状，至少能恢复秦汉时的状态，甚至降水量达到华北的降水量。决定生态优劣的因子和美因子一样也有两极性。气温过低成为冰雪原，气温太高既不适合人类居住，也会带来海平面上升等一系列问题；地面上升快，土地变少出现石漠，地面下降可使平原面积扩大，但又会受到海水入侵的威胁，如华北平原地面沉降问题；水太多会引起洪灾，水太少土地会失去生产能力，并经沙漠化而消亡。正是由于存在这种两极性，所以要把造成灾害的水调往缺水区，起到除害和兴利的双重作用。生态是个大系统，必须有同时全面解决各种问题的统一规划，如此，则我国的生态面貌可以彻底改善。960×104km2 的陆地和473×104km2 的海域都能提供生活物资，形成一个统一的大国土资源。如能促成这一点，生态旅游的贡献将异常巨大。
恢复与提高的生态区，同样有与风景区复合以及纯生态两种类型，例如都江堰是有名的风景旅游区，是人为因素对生态的提高区；河南王屋山岩漠上的森林，贵州茂兰岩溶地貌上的森林，既是有名的风景区，又是自然因素对生态的提高区。但大部分地区的生态恢复提高并无大的旅游价值，例如榆林地区对沙漠的改造，河南济源市大沟河林场及其以西的石山造林，金沙江干热河谷的造林……都是人工对生态等级的提高，但它们只有科学研究、科学考察、交流生产经验的科学价值，并无旅游价值，因而属于纯生态公园，而不是与风景区复合的生态公园。
二、生态系统恶化区
森林锐减、土地沙漠化、水土流失等是目前我国生态系统恶化中最突出的问题。自从长江发生特大洪灾以后，国家重视了森林的保护，对退耕还林和人工造林都有补助奖励的政策，森林锐减情况已不是严重问题，相反有些地区生态系统还得到了恢复和提高。
1.沙漠化
（1）罗布泊的干涸
塔里木盆地东部有台特马湖、喀拉和顺湖和罗布泊，3湖间有河道沟通，总称罗布泊洼地。罗布泊过去的面积曾达5350km2 ，是塔里木河和孔雀河的终端湖，由于塔里木盆地干旱程度逐年增加及塔里木河上游及沿途用水量增加，导致面积逐渐缩小，1942年为3006km2；1952年由于在拉依河口筑坝，只有孔雀河单独流入罗布泊；1962年面积仅为660km2 ，1975年水面消失。1952年筑坝后，塔里木河和东尔臣湖流入台特马湖，面积有150km2；1962年面积只有88km2；1981年主体干涸；1987年，罗布泊地区全面干涸，彻底荒漠化。
（2）居延泽和居延绿洲的消失
黑河是河西走廊中部最大的河流，尾闾形成居延泽，面积726km2 ，沿岸为居延绿洲，汉时驻重兵称居延塞。唐、西夏、元在此设集乃城。王维的名句“大漠孤烟直，长河落日圆”表明当时黑河还是大河。明洪武五年，朱元璋命冯任西征，集乃城守将不降，冯切断水源，从此河水北流，居延泽干涸，绿洲变为巴丹吉林沙漠的一部分。
2.石漠化
凡地面上升或海拔稍高的山区、丘陵，流水都会引起水土流失，进一步的侵蚀，将把土层全部带走，剩下岩石裸露的石漠。我国是一个多山的国家，故石漠化是我国生态环境中面临的严重问题之一，尤以西南地区最为突出。四川、重庆、云南、贵州、广西五省（区、市）石漠化面积在亿亩以上，贵州石漠面积占全省面积的三分之一。
三、生态系统恢复提高区
1.人工湿地区
湿地是重要的生态系统，被称为地球之肾，保护湿地已成为全世界的热点问题。其实水稻田（包括梯田）就是典型的人工湿地，建设梯田，就是建设人工湿地。稻田除具有湿地的一切功能外，在生态方面还有许多其他价值，最主要的有以下4方面：
1）抵抗流水对土地的侵蚀，减轻河道的淤塞。流水对土地侵蚀的能力，取决于降雨时形成的径流量和流速的大小，降水在坡地上形成的径流会携带泥沙造成水土流失和对土地的侵蚀。但径流进入水田后将变为静水，流速接近于零，所携带泥沙将沉积在水田内，减少进入江河的泥沙量。黄河年输沙量约为长江的3 倍，长江年径流量约为黄河的12.5倍，故每立方米的输沙量，黄河约为长江的37.5倍，除了黄土高原的黄土抵抗侵蚀的能力较弱外，长江水系的源区广布水稻田应该是更加重要的原因。故结合水利建设，在黄土高原周边广泛建设水稻梯田，有可能使黄河的含沙量降到长江的水平。
2）拦蓄洪水，错开洪峰，调节河流流量，减轻洪灾。降雨时，雨水积蓄在水田中，而后逐步进入江河，可以错开洪峰，使河流流量稳定。过去人们只注意湖泊的调蓄能力，事实上水田也有此功能。我国现有水稻田约38×104km2 ，如蓄水深0.5m，其蓄水量将超过我国东南部和云贵高原湖泊的总蓄水量，调节功能将超过湖泊，可以解决或减轻许多地区的洪灾。
3）稻田具有蓄水和农业生产的双重功能，能解决蓄水与种植之间争夺土地的矛盾。
4）在水库上游开发梯田，既可减缓淤库又相当于扩大了库容。
元阳梯田可作为一例。元阳全县无一平川，梯田全嵌刻在400～2000m的沟壑山岭之间，这里满山满谷坡坡相连、沟沟相嵌，全是梯田。因此处居住着哈尼族，梯田又被称为哈尼梯田。
水利和梯田统一建设，是元阳梯田技术的精髓。元阳开辟梯田的许多地方，地势很险要，公路边是悬崖，悬崖下是层层梯田，在坝达，哈尼人凿出了5000级梯田，极目之处，如同天庭垂下的天梯。农忙季节，为了省去往来路上的时间，当地人就住在田棚里，田棚如点点小舟，漂荡在浩渺的大海上。
2.减灾与灌溉两利的都江堰工程
分流调水能消除调出区的洪涝灾害，增加调入区的水资源，具有双重生态提高的效果，是减灾与兴利并举的措施。都江堰既是世界知名的水利工程，又是人们喜爱的旅游胜地。最初修建都江堰是为了解除成都平原的水患。因为岷江的流量大，涨水时成都平原会被淹，蜀国的宰相开明凿开宝瓶口，修渠将一部分江水引入沱江，这才消除了成都平原的洪灾。后来秦国灭蜀后，郡守李冰在都江堰原来的基础上发展灌溉，灌溉的经济效益高，使蜀国（四川）成为天府之国。可见都江堰的修建同时提高了水资源调出区和调入区的生态等级。
由于我国各流域发生洪灾的时间不同，可以利用这个时间差，将都江堰分流的经验推广到全国，将各流域连接起来，互济互利，将洪灾时造成水灾的洪水引到其他流域，变成引入区的水资源。例如长江与黄河、淮河之间，松花江与辽河之间，都易于沟通。
决定生态优劣的根本因素是水，解决水的根本方向是将引起洪灾的多余的水引向需要的地方。于是沙漠内只要有外地的足够水源进入，生态等级便可提高，将变成绿洲。
3.水稻种植可将盐碱地提高为人工湿地
都江堰工程的许多技术，现代化水利工程望尘莫及，然而灌溉而使土地不盐碱化，才是都江堰水利工程的精华所在。
在6000～7000年前，在底格里斯河和幼发拉底河的两河平原，人们便懂得将河水引向农田，所以两河平原的美索不达米亚地区成为世界上最古老的灌区。但灌溉并没有把这里变成肥沃的土地，却形成一片又厚又白的盐壳。都江堰灌溉系统，从表面上看没有采取任何解决盐碱化的措施，但运行2000多年来没有任何盐碱化的迹象，其原因在于它将岩石风化时分离出的易溶元素（盐碱成分）送入了海洋。都江堰灌区种植水稻，盐碱随水进入了大海，国内许多地方都利用这种办法改造盐碱地。例如20世纪70年代辽宁盘锦、营口一带在盐碱地上种植水稻150多万亩，单产400kg，3～5年即可脱盐，提高了当地生态系统的等级。原阳曾是河南省盐碱化的重灾区，盐碱地占耕地面积的80 ，但改种水稻取得了巨大成功。在一切可以大量引水的地方，都应采用这一灌溉方式。
4.储水地下可提高生态系统的等级
在风景分类中，我们把泉水风景作为江河的源头看待，因为每一个泉必然会有一个相应的溪流或小水沟，即使它因所处位置不利，不能成为一条江河的主源，也必定是江河的一个补给水源。地表降水时间短暂，而江河却四季长流，原因即在于降水渗入地下，形成一个巨大的水库，在时间上均匀地供给江河。降水蓄积地下的事实在许多风景区都可以直接见到，例如贵州龙宫风景区，在龙宫的上游有地表水进入地下的漩塘；在岩溶风景区，到处都可见到降水进入地下的落水洞；在河南三门峡市农村，至今分布有较多的天井窑院。天井窑院是在平地挖6～7m深的坑，坑底四壁开窑，降雨的水和平时生活用水全部由院中的渗井进入地下。在天井窑院里可以凿井取水，说明其下是一个小型的地下水库，降雨时雨水渗入地下，储蓄在地下以供平时从井中汲水利用。因此，在黄土高原和其他缺水土地上建设集雨工程的同时再广泛建设渗井，将降水的绝大部分存入地下，再凿井取水，用于灌溉和生活，就可以解决水资源缺乏的问题。降水主要以泉水（清水）的形式补给黄河，还可解决黄河的泥沙问题。
山东淄博市大武水源地年允许开采水量为1.42 × 108 m3 ，实际平均年采水量为1.9 × 108 m3 ，枯水期地下水位降至-10m，其后由太河水库于丰水期向淄河滩放水，年补水量近1.3 × 108 m3 ，满足了当地工农业生产所需供水。
储水地下，是一种世界趋势。如德国柏林以地下水为饮用水，通过河岸过滤补充的地下水，占总水量的40～70。印度恒河流域，雨季洪水泛滥成灾，旱季洪水却不能满足需要，美国哈佛大学的学者建议，旱季大量抽取利用地下水，以腾出地下储水空间，把多余的河水储存至地下含水层中，实现地下水与地表水的循环利用。
如上，地下储水可将干旱缺水土地的生态等级提高为水源丰富土地的等级。
5.石漠可转化为森林
茂兰自然保护区位于贵州省南部的荔波县，是典型的岩溶地貌（喀斯特地貌）。世界上所有的岩溶地区，包括我国绝大部分岩溶地区，森林早已消失，只剩下光秃秃的石灰岩、白云岩荒山。然而在茂兰自然保护区2×104 hm2 的面积内，有1.937×104 hm2 为茂密的森林，占土地总面积的92。与世界上岩溶地区的荒凉景象相比，这种相对稳定的森林生态系统，不能不成为稀世之宝，它给人类指出了利用“石漠”、征服荒山的方向。
保护区的岩溶森林，计有漏斗林、洼地林、盆地林和峡谷林各种类型，茂密的亚热带原始森林，郁郁葱葱，完全是荒野原始林，延伸80km，宽20km，是地球上唯一的岩溶林区。无论是陡峭壁立的锥形山峰、峰丛和峰林，还是沼泽湿地，都覆盖着茂盛的常绿林。从空中俯瞰，宛如浩瀚的绿色海洋，波涛汹涌。森林遮天蔽日，几乎没有阳光能透过厚厚的华盖照到地面。
漏斗森林由30～40m的高大树木组成，这些树木分布在深100～200m、直径100～200m的漏斗型坑底上，并从陡峭悬崖上生长至崖顶。岩溶洼地巨大而平坦，可作为农田，森林则生长在洼地周围的岩溶锥形山峰上。盆地森林生长在开阔而平坦的盆地里，山谷里也生长着茂盛的树林，使之成为绿色长廊。
这里的岩石嶙峋峭立，形状各异，但所有岩石上都覆盖着绿色植物，树木沿着岩石的裂隙生长，发达的根系能够深深地扎进缝隙，有的树木的根在岩石周围发展成密密麻麻的根网，有的扎进岩洞里，蕨类植物和苔藓覆盖着阴湿的地面，一片绿茵。茂兰岩溶区能覆盖森林的原因，在于这里水源丰富，高处低处，地上地下，到处都有水。小河、泉水、池塘……提供着滋养森林的水源，才保证了植物能够在岩石上生长。
茂兰自然保护区、贵阳黔灵山公园是石灰岩质石漠，河南王屋山世界地质公园是花岗岩和石英岩质石漠，河南马道岩生森林公园是花岗岩质石漠，河南济源大沟河林场和湖南株洲郊区的小山丘是砂页岩质石漠，其上都生长着茂密的森林，证明在水量适度的条件下，各类岩石的石漠都可以成为森林，也就是说可以开发为荒漠型多年生农业区，即种植板栗、核桃等多年收获的新型农业。
石漠的岩石类型不同，解决水源的方式就不同。湖南龙山县的岩溶型地下水库，是石灰岩地区在地下河出口处筑坝形成，利用溶洞空间储水，溶洞出口小，筑坝费用低，水库又不淹地，无蒸发损失；库内水向四周渗透，能将潜水面提高到接近地表，保证岩漠森林对水源的需要。贵州如能推广这一措施，可将大部分的岩漠区开发为多年生农业区，使贵州的生态水平和经济效益大幅度提高。
6.人为努力可以提高生态系统的等级
一般地面海拔升到一定高度，森林带将被草原带取代，但是通过人为措施能提高森林带的上限。四川甘孜藏族自治州的稻城县人，在海拔3800m以上的青藏高原上，培育出了延绵20km以上、占地3.2万亩的万亩青杨林，平均每人造林一亩多，杨树全部种在河滩的卵石堆上，原本一片灰黄色的荒滩变成了生命禁区里的生命带。国际林学界一致认为在高海拔地区造林成功具有巨大的科学价值。四川凉山州宁南县黑水河与金沙江汇合处的干热干旱河谷，号称死亡河谷，最高温度达42℃以上，地表温度可达78℃，是建设长江上游生态屏障的最大障碍。1964年林业部在此试验育苗造林，经过对几十种树种的筛选比较，以木麻黄效果最好，后又从澳大利亚引进了银合欢，经全县人民共同努力，河滩和荒山坡披上了绿装，“这真是人类战胜干旱的奇迹”。森林是陆地生态系统的主体，储存了全球陆地生态系统约80 以上的碳，它的重要性无需多说，但我国森林覆盖率并不高。我国土地紧缺，没有足够的土地用于造林，因而在恶劣环境中造林为提高我国生态系统等级和森林覆盖率开辟了一个新方向。
㈥ 土壤中石油污染物微生态修复原位试验研究
一、试验点的选择
野外试验的场地选择在陕西省延安市安塞县建华寺乡孟新庄延长采油公司杏2采油场，该井场水电畅通，并且有闲置厂房，属于延长石油公司杏子川采油区，距安塞县城30km(图6-9)。
图6-9 安塞杏子川杏2采油场位置图☆为杏2井位置
在试验过程中，水源是必需之物，一方面试验土层中要不断加入水，以便达到试验要求的最低含水量;另一方面测试样品时，需要水来稀释样品、刷洗器皿等。同时，试验中需要测试的土壤样品数庞大，若带回室内测试，不仅费时费工，而且需要运输，增加了试验的错误几率。本次试验进行了52d，试验场地需要长期的严格管理。
杏2井能满足上述条件，试验过程便于管理，省时省力。另外，该井场的采油井正在开采，便于试验原油的获取。
二、试验设计
1.优化菌群制剂的准备
首先将室内培养的菌群进行逐级放大培养，接种量按10%接种培养，降解石油细菌的富集组合培养基:
K2HPO4(1.0g)，KH2PO4(1.0g)，MgSO4·7H2O(0.5g)，NH4NO3(1.0g)，可溶性淀粉(10.0g)，CaCl2(0.02g)，FeCl3(微量)，蔗糖(2g)，石油(1%～5%)，水(1000mL)，pH值(7.0)。121℃灭菌30min备用。
将需放大培养的菌液制剂按比例培养足够量，每次放大培养需要5～8d。最后在要出野外之前将培养好的菌液制剂存放于刷洗干净的25L大塑料桶，根据需要和可能用的量准备了3大桶，共计75L。在出野外前对大桶菌液进行显微镜检测，看菌群的生长及数量是否丰富。
2.实验器材
化学试剂:MgSO4·7H2O，NH4NO3，CaCl2，FeCl3，KH2PO4，K2HPO4，KCl，盐酸、酒石酸钾钠、石油醚、三氯甲烷等均为分析纯。
实验用石油为试验场地下2400m采出的原油。
实验用玻璃器皿等:150mL，250mL具塞三角瓶，125mL，1000mL磨口细口试剂瓶，50mL，25mL比色管50支一套各一套、橡胶塞、25L塑料桶，等等。
主要仪器:QZD-1型电磁振荡器、KQ218超声波清洗器、生物恒温培养箱、高速离心机、高压蒸汽灭菌器、无菌实验室、生化培养箱、摇床培养箱、莱卡生物显微镜、752N紫外可见光栅分光光度计、pHB-3型pH计、DDB-303A型电导率仪、电热干燥箱及各种化学分析用玻璃仪器。
3.测试方法
石油烃含量和NO－3含量采用德方提供的超声波-紫外分光光度法，NH+4含量采用纳氏试剂比色法、pH值直接使用pHB-3型pH计，TDS用DDB-303A型电导率仪测得电导率换算得出。
4.试验小区的整理和基本物理参数的测试
试验前先对试验小区进行平整，将表层腐殖质层挖去，然后将分成8个试验小区:试验1区、试验2区、试验3区、试验4区、试验5区、试验6区、对照区、空白区等。各小区大小为120cm×120cm，各小区相间20cm，试验设计深度0～15cm，最后至50cm，小区由西向东排列，见试验区分布示意图6-10。
各试验区基本数据的采取:先将试验区表层人为填土除去以出露原地层土壤，原土壤岩性为黄土土壤，土中含有少量2～10mm的小砾石或小姜石，土壤湿容重为1.821g/cm3;自然含水量为9.18%;pH值为8.4;硝酸盐含量为55.3mg/kg;铵含量为8.85mg/kg;土壤本底石油含量为1.3～4.6mg/kg。
试验区土层重量的计算:120cm×120cm×15cm×1.82g/cm3=393120g=393.12kg。
5.试验步骤
因在试验阶段未能找到合适的石油污染场地，作为试验研究则选择了人为添加污染源的试验方法。原油的施加方法:将当地杏2井采出的原油脱水后，称取800g，用500mL分析纯石油醚稀释，均匀喷入试验区，每个试验区均加入基本相当的石油量。但每个区的石油含量不一定相同，只是大体差不多，以每区测试数据为准。
将均匀喷入原油的各试验区的试验土层，经多次翻动使加入的石油均匀混入试验层中。而后将各试验区准备好的试验添加材料逐个加入，1号试区的添加剂为粉碎的鲜茅草。2号试区为鸡粪与鸡粪土(各50%)。3号试区为谷糠、黍糠。4号试区为麦麸。5号试区除加原油外，接种菌液制剂和营养液。6号试区与5号试区相同，只不过是与1～4号一样均加盖农用塑料薄膜用于保温、保湿、防雨等。对照区仅加入原油，其他不加。空白区不加任何材料，仅作空白监测。上述试区加入添加剂后继续翻动试验土层使之土层混合均匀。
图6-10 陕西安塞杏子川杏2采油场试验区示意图
将培养好的菌液制剂，按各试区试验土层重的3%接种量接入，混合均匀。配制营养液，营养液的主要成分:MgSO4·7H2O，NH4NO3，CaCl2，FeCl3，KH2PO4，K2HPO4。配制比例以培养基成分配比为基准。
在上述准备好的试验区加入配制好的营养液30L，试验用水为当地浅层地下水，pH值为8.2，TDS含量为420.5mg/L。再加入约5L的地下水，使试验区试验土层含水量大概保持在20%以上(含水量的计算:菌液按3%计为约12kg，营养液30L，5L地下水，原土壤含水量为9.18%，共计含水量约为20.93%)。在试验区覆盖塑料薄膜用于保温、保湿、防雨等。在一定时间间隔取样，取样方法是在各区以梅花状取5个不同点的同一深度土样，而后充分混合后4分法取样测试。取样后翻耕试验区试验层使其暴气充氧，并补充一定水量保证试验土壤含水量在20%左右。对照区加入与试验区相同的石油量，其他不加，作为自然降解。空白区不加任何物质作为监控样品。各区同时取样测试，测试成分为石油量，pH值，土壤易溶盐，含水率，NH+4，NO－3，等等。并同时监测地表及试验土壤温度。试验期完成后分别对各区试验层下部分层取样。
三、试验区试验过程及结果
(一)第1试验区
在上述试验区准备的基础上，按试验区试验层土壤重1.4%的比例混入剁碎长为1～3cm的鲜茅草，作为添加剂。随后将试验区土壤翻耕均匀，按培养基成分比例调控氮、磷、钙、镁、硫、铁等营养元素，用当地地下水控制试验土层含水量在20%左右。在试验区覆盖塑料薄膜用于保温、保湿、防雨等。一定时间间隔取样，取样方法是在该区以梅花状取5个不同点的同一深度(15cm)土样，而后充分混合后4分法取样测试。测试结果见表6-16～6-19，图6-11。
表6-16 试验1区与对照、空白区土壤中石油含量随时间变化测试结果
表6-17 试验1区土壤pH值，含水率(w)与TDS，NH+4，NO－3含量随时间变化测试结果
表6-18 试验后1区下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量随深度变化测试结果石油含量TDS含量NH+含量NO－含
表6-19 试2区土壤中石油含量随时间变化测试结果
注:石油去除率计算以0～7d的平均石油含量为初始浓度(2318.5mg/kg)计算;第3天的数据代表性差略去。
图6-11 试1区土壤中石油随时间的去除率
1.微生态修复土壤中石油的去除率
由表6-16和图6-11可知:通过野外现场实验，得出微生态技术在土壤石油污染修复中是具有一定实效性的。试验区在试验初期0～7d加入的优化菌液并没有发挥作用，也就是说室内优化的菌液应用于野外时，经过了一个适应期或是细菌的延滞期(lag phase)，本试验区适应期在7d左右。而后进入增殖期也是对数期(logarithmic phase)。图6-11显示在试验的第11天即适应期后5d去除率为40%以上，试验至32d时则去除率达80.32%。而对照区土壤的石油含量变化不大(除去两个异常低值基本在10%以内)，说明自然条件下，土壤中石油降解是缓慢的。空白区反映了在没有加任何物质情况下土壤中的石油含量，但在试验后期可能是由于试验区和对照区与空白区相邻又加之降雨和人为取样活动污染了该区，造成含量有所增加。
2.土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量分析
环境的pH值对微生物的生命活动有一定影响，它可引起细胞膜电荷的变化以及微生物体内酶的活性改变，从而影响微生物对营养物质的正常吸收。非正常的pH值使环境中营养物质的可利用性和有害物质的毒性改变。每一种微生物的生存都有一定的pH值范围和最适pH值。大多数细菌的最适pH值为6.5～7.5，放线菌pH值为7.5～8.0，真菌可以在广泛pH值范围内生长发育，如pH值在3以下或9以上仍能生长，而最适是在5～6。由表6-17的pH值监测可知，试1区因加入了一定量的磷酸盐缓冲剂使pH值保持在7.6～8.4之间，大多在8左右，而大部分石油降解菌最适环境为偏碱性。空白区、对照区pH值在8.1～8.9之间，比试验区略高一些。但在此pH值范围内对此次试验影响不大，试1区加入的磷酸盐主要是为微生物的生长增加营养元素。
水在微生物降解石油污染物过程中起着重要作用(媒质和氧源)，因此，要使试验区土壤保证微生物生长繁殖的足够水量，一般保持在20%的含水率左右。在每次取样后加入约4%左右的水，表6-17数据显示试验层土壤含水量保持稳定，这为试验效果提供了基本保证。空白区为天然变化的含水量，对照区因取样后人为地翻耕可起到一定的保水作用，含水量略高于空白区，并没有对土壤石油降解起到明显促进作用。
营养元素是微生物细胞以及微生物体内生物酶的组成元素。微生物细胞的组成主要元素是C，H，O，N，P等，其中C，H来自有机物如石油污染物;氧来自水和空气及其他调控的氧源;而氮和磷及S，K，Ca，Mg，Fe等微量元素作为营养物质需要进行补充和调控。因此，我们对试验区土壤进行了N，P，S，K，Ca，Mg，Fe等元素的补充和调控，并利用当地鲜茅草(剁碎)作为添加剂补充其他生物元素和营养盐。表6-17为各区易溶盐，NH+4，NO－3含量随试验过程的变化，从中可见试验区于8月21日补充了各种营养元素。随试验进行，微生物活动将石油和各类元素利用、降解、转化，土壤中含量逐渐减少。
3.试验过程对下层土壤的影响
从测试结果可见(表6-18)，试验1区下部土层石油含量并没有明显地增加。与对照和空白区对比还有些降低，说明试验层土壤中石油没有向下扩散或是也被降解，氮、磷等易溶盐营养物质有一小部分随水而进入下部土层，该结果为今后修复工作中对含水率和易溶营养的要求和添加方法具有特别重要的指导意义。
(二)第2试验区试验结果
在上述试验准备的基础上，按试2区试验层土壤重4.3%的比例均匀混入鸡粪与鸡粪土各50%，作为添加剂。其他条件同试1区，试验结果见表6-19，图6-12。
图6-12 试2区微生态修复土壤中石油随时间的去除率
1.微生态修复土壤中石油的去除率
通过野外上述实验，试2区在试验初期0～7d加入的优化菌液同试1区一样，也就是说需要有一个适应期，该试验适应期在7d左右。而后进入增殖期，表6-19显示在试验的第11天即适应期后期去除率就达80%以上，此次样品采集因位置不同使样品测试结果略高。但在试验至16d时去除率也达68%以上，当试验至32d时则去除率达84.3%。
2.试验土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量分析
试验区因加入了一定量的磷酸盐缓冲剂使pH值保持在7.3～8.1，而大部分石油降解菌最适环境为偏碱性，基本保证了微生物的正常生长。空白区、对照区pH值在8.1～8.9之间，比试验区高一些，但此pH值范围对试验影响不大。
试验层土壤含水量保持稳定，一般保持在20%左右，在每次取样后加入约4%的水，调控的含水率促进了细菌的降解，基本保证了试验效果。空白区为天然变化的含水率，对照区因每次取样后人为地翻耕可起到一定的保水作用，含水量略高于空白区。
表6-20为各区TDS，NH+4，NO－3含量随试验过程的变化，反映出随试验进程微生物活动将石油和各类元素利用、降解、转化的过程。
表6-20 试2区土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量随时间变化测试结果
3.试验过程对下层土壤的影响
表6-21是试验完成后对试2区及对照、空白区下部不同深度进行了石油，pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量测试。从测试结果可见试2区试验层的下部土层石油含量并没有明显地增加，与对照和空白区对比相差不多。说明试验层土壤中石油没有向下扩散或是也被降解，从pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量也可看出不同于对照区和空白区，也就是说氮、磷等易溶盐营养物质一部分随水而进入下部土层，但不影响试验结果。
表6-21 试验后各区下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量随深度变化测试结果
(三)第3试验区
在试验区准备的基础上，按试验层土壤重1.4%的比例均匀混入谷糠、黍糠各50%的混合物，作为添加剂。其他条件同试1区，试验结果见表6-22，图6-13。
表6-22 第3试区土壤中石油含量随时间变化测试结果
注:石油去除率计算以0d的石油含量为初始浓度(1886.0mg/kg)计算。
图6-13 试3区微生态修复土壤中石油随时间的去除率
1.微生态修复土壤中石油的去除率
通过野外现场修复试验，可以认识和了解到地质微生态技术，在土壤石油污染原位修复是有效的。试3区在试验初期第3天加入的优化菌液已发挥作用，也就是说室内优化的原位土壤中的细菌应用于试3区时，适应期较短，在试3区适应期为1～2d，而后进入增殖期。试验的第3天即适应期后去除率就达62%以上，但第7天数据出现异常。在试验至11d时去除率为76%以上，当试验至21d时则去除率达80.62%，32d时为77.29%，11d后平均去除率为77.22%。试验结果显示第11天以后细菌进入稳定期，土壤中石油降解率减慢且相对稳定。
2.土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量分析
表6-23 试3区土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量随时间变化测试结果
3.试验过程对下层土壤的影响
表6-24是试验完成后对试验各区下部不同深度进行了石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量测试，从测试结果可见试验区试验层的下部土层石油含量略有增加。与对照和空白区对比增高的量并不是很大，说明试验层土壤中石油向下有部分的扩散。
表6-24 试验后试3区与下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量随深度变化测试结果
(四)第4试验区
在上述试验区准备的基础上，按试验区试验层土壤重2.5%的比例均匀混入麦麸，作为添加剂。其他条件同试1区，试验结果见表6-25。
1.微生态修复土壤中石油的去除率
由表6-25，图6-14可知:试验区在试验初期0～7d加入的优化菌液并没有发挥作用，在试验的第11天即适应期后5d去除率就达70%以上，试验至26d时最大去除率达88.11%，但从去除率看数据有些不太稳定，在69.52%～88.11%之间波动。其原因一是土壤石油含量不均，其次细菌作用、营养成分、添加剂的均匀程度等影响了数据的稳定性。但总的来说效果是显著的，平均去除率可达78.15%。
表6-25 试4区土壤中石油含量随时间变化测试结果
注:石油去除率计算以3d，7d的试验区平均石油含量为初始浓度计算;0d的数据可能取样不均等所至略去。
图6-14 试4区微生态修复土壤中石油随时间的去除率
2.土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量分析
试验区pH值保持在6.6～9.0之间，大多在8以上，造成pH值降为6.6的原因，是添加剂刚刚加入后细菌发酵初期大量产酸造成。随后细菌的生长产碱则使环境变为偏碱性。
试验层土壤含水量基本保持稳定，一般在20%以上。实验对氨氮也进行了调控(表6-26)。
表6-26 试4区土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量随时间变化测试结果
3.试验过程对下层土壤的影响
从表6-27可见试验区试验层的下部土层石油含量增加很少，与对照和空白区对比只是浅层略高，说明试验层土壤中石油没有向下扩散或是也被降解。从pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量也可看出有别于对照区和空白区，也就是说氮、磷等易溶盐营养物质有一小部分随水而进入下部土层。
表6-27 试验后试4区下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量随深度变化测试结果
(五)第5试验区
在试验区准备的基础上，将放大培养的菌液按试5区试验层重量的3%均匀接入试验区，随后按培养基成分比例调控氮、磷、钙、镁、硫、铁等营养液均匀加入，用当地地下水调控试验土层含水量在20%左右。在一定时间间隔取样，测试结果见表6-28、图6-15。
表6-28 试5区土壤中石油含量随时间变化测试结果
注:石油去除率计算以0d，7d的试验区平均石油含量为初始浓度计算;3d的数据可能取样不均等所至略去。
1.微生态修复土壤中石油的去除率
试5区的试验初期0～7d加入的优化菌液也没有发挥作用，也需要有一个适应期，该适应期也在7d左右，而后进入增殖期。在试验的第11天即适应期后5d去除率就达84.6%以上，试验至26d时最大去除率达88.99%，但从去除率看数据有些不太稳定，在64.84%～88.99%之间不等。该试验区未加添加剂，也未覆盖塑料薄膜，但去除效果仍较好，且平均去除率可达82.51%，说明调控措施也可行。
图6-15 试5区微生态修复土壤中石油随时间的去除率
2.土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量分析
试5区pH值保持在7.7～8.5之间，大多在8以上，造成pH值降为7.7的原因，是刚刚添加磷酸盐类使其产生缓冲效果造成土壤pH值趋于中性。随后细菌的生长产碱和环境的作用则使环境变为偏碱性。水和氨氮含量调控稳定(表6-29)。
表6-29 试5区土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量随时间变化测试结果
3.试验过程对下层土壤的影响
从表6-30可见试5区试验层的下部土层石油含量有所增加但较少，与对照和空白区对比高，说明试验层土壤中石油向下有些扩散。从pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量也可看出有别于对照区和空白区，也就是说氮、磷等易溶盐营养物质也有一小部分随水而进入下部土层，就其原因是该区在整个试验过程中未加盖塑料薄膜，中间几次降水量较大使污染物及营养物质向下运移。
(六)第6试验小区试验结果
在试验区准备的基础上，培养的菌液按试6区试验层土重的3%均匀接入试6区，随后按培养基成分比例调控氮、磷、钙、镁、硫、铁等营养液均匀加入，用当地地下水调控试验土层含水量在20%左右。在试验区覆盖塑料薄膜用于保温、保湿、防雨等，在一定时间间隔取样，样品测试结果见表6-31，图6-16。
表6-30 试验后试5区下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量随深度变化测试结果
1.微生态修复土壤中石油的去除率
试6区适应期也在7d左右，试验初期0～7d加入的优化菌液也是没有发挥作用。而后进入增殖期。在试验的第11天即适应期后5d去除率为90%以上，试验至32d时则去除率达81.88%，平均去除率为87.21%。
表6-31 试6区土壤中石油含量随时间变化测试结果
注:石油去除率计算以0d，7d的试验区平均石油含量为初始浓度计算;3d的数据可能取样不均等所至略去。
图6-16 试6区微生态修复土壤中石油随时间的去除率
2.土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量分析
由表6-32的pH值监测可知，试6区pH值保持在7.6～8.4之间，大多在8以上，造成pH值降为7.6的原因，也是在刚添加磷酸盐类后使其产生缓冲效果造成土壤pH值趋于中性。随后细菌的生长产碱和环境的作用则使环境变为偏碱性。
表6-32 试6区土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量随时间变化测试结果
3.试验过程对下层土壤的影响
从测试结果可见(表6-33)试6区试验层的下部土层石油含量有所增加但较少，与试5区相比也少一些，因该试区做了覆盖塑料薄膜，减少了降水的影响，未加添加物也是原因之一。与对照和空白区相比高一些，说明试验层土壤中石油向下有些扩散。
表6-33 试验后试6区下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量随深度变化测试结果
(七)对照区、空白区试验结果
在试验区准备的基础上，对照区只加原油，不加任何其他试验材料，而后翻耕多次使之混合均匀。空白区不加任何其他试验材料也不翻动。该两区与其他试区同时在一定时间间隔取样，取样方法与试验区相同:以梅花状取5个不同点的同一深度土样(15cm)，而后充分混合后4分法取样测试。测试成分为石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量等。试验期完成后分别对各区试验层下部分层取样。取样结果见表6-34～6-36。
表6-34 对照区土壤中石油含量随时间变化测试结果单位:mg·kg－1
表6-35 对照、空白区土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量随时间变化测试结果
表6-36 试验后对照、空白区下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH+4，NO－3含量随深度变化测试结果
通过野外原位试验得出在试验期内，对照区土壤的石油含量变化不大，除去两个异常低值(基本在10%左右，最大为13.3%)。显示出在自然条件下短时间内土壤中石油降解是缓慢的，16d，21d的测试数据可能土壤中含量不均所致，也反映了土壤物质成分的不均一性和复杂性。空白区反映了在没有加任何物质情况下土壤中的石油含量，但在试验后期因试验区和对照区与空白区相邻又加之降雨和人为取样污染了该区，造成含量有所增加。其他成分的变化基本是在天然条件下随降水的变化而变的。
四、试验讨论与结论
1.土壤中石油的去除率
从表6-37可见，大部分试验区在试验初期0～7d加入的优化菌液并没有发挥作用，也就是说室内优化的菌液应用于野外时，需要有一个适应期或是细菌的延滞期(lagphase)，本次试验大部分试区的适应期基本在7d左右。而后进入增殖期也是对数期(logarithmic phase)，表6-37显示在试验的第11天即适应期后去除率就达40%以上。只有试3区的试验有点区别，该区细菌的适应期较短，为3～4d。从整个试验过程和测试结果看，试验效果显著，但有些数据因采样位置和土壤不均匀性使测试结果偏低或偏高。但在试验至16d时去除率也达68%以上，当然每个试区因试验条件不同结果有些差别。总体来看，每个试区最大去除率均在80%以上。而对照区土壤中的石油含量变化不大，除去两个异常低值基本在10%左右，表明在自然条件下短时间内土壤中石油降解是缓慢的，16、21d的测试数据可能显示土壤中含量不均所致，也反映了土壤物质成分的不均一性和复杂性。空白区反映了在没有加任何物质情况下土壤中的石油含量，但在试验后期因试验区和对照区与空白区相邻又加之降雨和人为取样污染了该区，造成含量有所增加。
表6-37 杏子川油田杏2采油井场原位微生态修复土壤中石油随时间的降解率单位:%
2.微生态修复技术的控制因素
微生态修复技术是充分优化利用原位微生物菌群辅以物理和化学方法并与地质环境相结合的，以微观效应改变宏观环境的原位修复技术。应用该技术的关键是微生物和地质环境的相互结合、相互依存、相互作用和调控。调控因素主要有温度、水、氧气、营养元素、地质环境的改善等，用于促进元素的转化，降解有毒、有害物质，在原位对环境污染的治理与修复。
(1)土壤温度的调控
温度是影响微生物生长与存活的重要因素之一，微生物的活动强度、生化作用都与此相关。试验区优化的微生物菌群大多为中温微生物(13～45℃)，25～38℃为最适生长温度。通过监测试验阶段地表的最高和最低温度显示，空白区是地表的自然最高和最低温度，该地区地表最高温度在8月下旬至9月上旬大多为25℃以上，但最低温度均小于20℃，昼夜温差大。如何调控温度，是试验效果好坏的关键。因此，我们在试验区用农用塑料薄膜进行保温，进入9月后因气温明显下降夜晚再用草帘覆盖。从调控效果看试验区土壤在试验层15cm深，温度明显增加，比空白区增高5～8℃以上，尤其是在9月上旬以前增温保温效果显著。但随着温度的下降土壤中石油的去除率也在降低。通过此次试验及温度的监测，我们也可得出在该地区开展微生态修复技术的最佳温度时期应在每年的6月下旬至9月上旬，通过调控可使土壤温度保持在25℃以上，能保证微生物细菌的活力和繁殖力。
(2)土壤中氧的调控
氧的供应成为微生物细菌降解有机物过程的重要调控因子之一。本次试验主要从4个方面对土壤氧的供给进行了调控，首先是充分翻耕试验土壤层并且在每次取样后均要翻耕试验层，使其充分与大气混合。其次是保证试验土壤具有一定的含水量，使含水量保持在20%左右，获得水中提供的氧。另外是部分试验区利用添加物，如鲜草、鸡粪、谷糠、麦麸等，该类添加剂不仅廉价易取，并能为土壤补充营养素，而且对试验层土壤进行了改良，增大了蓬松性和通透性，使空气中的氧容易进入。加入的含氧营养物质K2HPO4，KH2PO4，MgSO4·7H2O，NH4NO3，NO－3等不仅增加氮、磷、镁等，也是氧的来源之一。上述调控措施为微生物降解土壤中的石油提供了充分的氧源，保证了微生物细菌在降解土壤中石油所需要的氧气。
3.野外原位修复试验结论
从整个试验过程和方法上可得出如下主要结论:
1)通过对陕北杏子川黄土区石油开采所造成石油污染土壤，原位微生态修复方法的试验研究，利用优化原位微生物菌群辅以物理和化学方法与地质环境相结合的微生态技术，进行了试验区土壤温度、水、氧气、营养元素、地质环境因素等的调控，对土壤中石油的降解与修复试验，试验结果显示，土壤中平均石油含量在2000mg/kg以上，经过11～32d原位微生态修复技术的修复，土壤中石油含量去除率可达40%～80%以上，验证了地质微生态修复技术在杏子川黄土区土壤石油污染修复的有效性、科学性、生态性，探索了推广应用的可行性。
2)得出在该地区利用微生态修复技术的最佳温度季节应在每年的6月下旬至9月上旬，通过调控可使土壤温度保持在25℃以上，能保证微生物细菌的活力和繁殖力温度需要。
3)验证了本次试验调控添加的营养元素和对土壤环境的改善是比较适度的，方法是可行的。
该试验过程验证了原位微生态修复技术在野外原位土壤石油污染修复试验效果是显著的，方法也是可行的，具有处理方法简单、费用低、修复效果好、对环境影响小、无二次污染、可原位治理等优点。虽然是试验研究，用于野外大面积修复还有待完善，但通过不断努力是可以实现的。它不仅可以在原位有效地修复土壤、包气带和阻控地下水的石油污染，而且还可以增加土壤的肥力，改善土壤环境，尚无负面作用，对修复污染的土壤和农作物增产都具有重要意义，也是从根本上修复和治理土壤石油大面积污染的有效方法之一，具有一定的推广应用作用。
㈦ 矿山土地复垦保证金确保矿山生态恢复
加拿大作为矿业大国，对矿山土地复垦十分重视，有一套较成熟的管理制度。首先在矿山开采前须对生态环境现状进行研究并取样，作为复垦的参照；采矿权申请时，必须提供矿区环境评估报告和矿山闭坑复垦环境恢复方案，恢复计划由政府环境、资源等有关主管部门共同组织专家论证，举行各种类型的听证会，凡与此有关系或对此感兴趣的公民都可以参加。环评报告与复垦方案通过后，公司必须严格执行（骆云中等，2009）。
另外，加拿大各省实行保证金制度，以保证复垦方案的顺利实施。各省矿业法规定，矿山经营者从取得第一笔矿产品收益开始，就要从中提取部分资金作为复垦基金或保证金。保证金交给第三方保管，通常为银行或复垦公司，闭坑后在政府的监督下由复垦公司用该保证金完成复垦。保证金的计算方法与美国露天煤矿复垦保证金计算方法相似，由政府与矿权人商定保证金的数额，并可根据情况变化进行调整。另外保证金的筹措还包括企业单位产量收取现金、矿产企业资产抵押、特许银行代表采矿公司支付给政府复垦主管机构的期票或保付支票、经财政委员会核准的债券公司发行的债券、由财政排名很高的法人担保或信用好的企业自我担保等多种渠道（房楠楠等，2009）。
获取采矿租约后的开发工作完全由投资者决定，政府只介入矿山开发后的复垦工作。矿山在开采前要提交复垦报告，由矿业公司与政府达成有关协议并交纳足够的复垦保证金，保证金的数额由政府与矿权人商定，并可根据情况变化进行调整。采矿许可证到期后，矿区由政府收回，矿区复垦经主管部门验收合格后，保证金退还给矿主。但如果矿山没有完成复垦，政府将不予收回。政府对矿山的监督工作由政府派出的观察员承担，观察员有权命令关闭矿山。
各省的矿业法律要求矿场关闭计划必须获得申报批准，以便矿产开采完结后将土地恢复到以往的适用状态，使环境得到保护。矿场关闭计划责任的财务担保文件（或财务保险或担保）必须与关闭计划同时申报。矿场关闭计划和财务担保文件在采矿生产开始之前就要获得批准。在某些司法辖区，开矿之前就要提供复垦计划及其财务保证。例如安大略省，在未被授予矿业基础权利的探矿权土地上开采、选矿和提炼含有矿产的物质和测量其含矿量就必须持有许可证，在申办许可证的同时以500加元，或每吨1加元的开掘的材料为极化方式的担保。
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东南生态修复主要是利用无土喷播技术，通过土壤改良剂与木纤维的混合使用，有效的降低土壤的含盐量、酸碱度、改善了土壤结构，为微生物的生长繁殖创造了理想环境，再施入有机肥和微生物肥，效果倍增。后期防护效果好。