再论土地复垦学

胡振琪

（1.中国矿业大学环境与测绘工程学院，江苏 徐州 221116；2.中国矿业大学（北京）土地复垦与生态重建研究所，北京 100083）

1 问题的提出

土地是人类赖以生存的基础。随着中国改革开放的深入，工业化、城市化加速推进，人类对土地的利用程度不断加大，大量土地因工业活动而损毁，致使耕地资源锐减，生态环境恶化，人地矛盾问题日益严重。20世纪80年代，中国开始重视并有组织地开展土地复垦。1988年11月8日，国务院颁布《土地复垦规定》，标志着中国土地复垦走上了法制化的轨道。2011年3月5日，《土地复垦规定》上升为《土地复垦条例》。土地复垦已经成为中国增加耕地、保护土地资源、改善区域环境的重要手段。

自20世纪80年代中国开展土地复垦工作以来，在实践方面取得了巨大进展，土地复垦率已达到25%以上；在理论研究和学科建设方面也成果斐然，从1993年第一篇《试论土地复垦学》学术论文发表[1]到2017年《土地复垦学》全国教材出版[2]，从1988年培养第一个土地复垦学硕士、1991年培养第一个土地复垦学博士，到今天已培养700多名土地复垦学硕士和博士，土地复垦的理论和技术研究有力支撑了实践，土地复垦学科建设也日瑧完善[3]。2012年11月，党的十八大提出“要大力推进生态文明建设”的战略决策，面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，在《土地复垦规定》颁布30年、土地科学学科体系建设稳步推进的关键时期，有必要进一步阐述和完善土地复垦学，因此，本文在总结30多年土地复垦学理论和实践成果的基础上，进一步对土地复垦学的基本问题及学科发展进行分析。

2 土地复垦概念的再认识

名称和概念对于一门学科的发展具有基础性作用。国外描述“土地复垦”多用Reclamation、Rehabilitation、Restoration三个词语，其内涵是指将各种扰动损毁的土地和环境进行恢复治理，达到等于或优于扰动前的土地利用和生态环境状态，这三个词语表示的内涵基本一致，只因各国使用习惯的不同而采用不同的表述，其研究对象、目标都是一致的。中国对“土地复垦”一词的确定也有其发展过程和历史背景。20世纪80年代，中国将这一领域翻译成“造地覆田”“复田”“垦复”“复耕”“复垦”“综合治理”等多种名称，直到1988年《土地复垦规定》的颁布，“土地复垦”一词才被正式确定下来，并将其定义为：对在生产建设过程中，因挖损、塌陷、压占等造成破坏的土地，采取整治措施，使其恢复到可供利用状态的活动。由于新中国成立后很长一段时间中国还是相对贫穷且人口众多的国家，为了解决温饱问题，粮食安全和耕地保护就成为首要关心的问题，因此，当时对破坏土地的复垦基本以恢复耕地为目标。在土地复垦的实践中，也将因地制宜，宜农则农、宜林则林、宜渔则渔、宜牧则牧作为基本原则。

尽管“土地复垦”一词已被学界和实践界广泛采纳，但“土地复垦”的内涵更多被理解为“恢复耕地”，与“土地复垦”的真实内涵还是存在较大的差别。《土地复垦条例》第二条：“本条例所称土地复垦，是指对生产建设活动和自然灾害损毁的土地，采取整治措施，使其达到可供利用状态的活动。”按照这一定义和因地制宜的土地复垦原则，将损毁的土地恢复成任何可供利用的状态，都是土地复垦，包括将采煤沉陷土地复垦为湿地公园、矿山公园、水产养殖场等。

早在20世纪末，笔者就对“土地复垦”的名词概念及其目标与内涵问题进行了研究，并于2004年在《中国土地科学》撰文，阐明“土地复垦”的目标和内涵是“既要求恢复土地价值，又要求恢复生态环境”，而不仅仅是恢复耕地[4]。因此，结合中国土地复垦实践和学科发展需求，有必要将“土地复垦”区分为“广义的土地复垦”和“狭义的土地复垦”。“狭义的土地复垦”就是人们通常理解的“恢复耕地”，属于典型的“土地问题”；而“广义的土地复垦”应与国际接轨，其内涵是对损毁的土地与环境进行修复，实现土地使用价值与生态环境的双恢复，属于“大环境问题”的概念。基于这种认识，广义的矿区土地复垦与矿区生态环境修复内涵并无差异，这对促进矿山土地复垦与国际接轨具有重要意义。此外，土地是承载一切社会活动的基础，土地也是生态环境的重要组成部分，在对损毁土地恢复利用的同时，也是对土地之上的生态环境进行恢复。因此，即使“土地复垦”常被理解为“土地问题”，也丝毫降低不了它对生态环境改善的重要作用。

3 土地复垦学的发展历程

中国古代最典型的土地复垦案例就是浙江绍兴东湖风景区改造，该地从汉代起就是一处采石场，隋代扩建绍兴城时又有大规模开采，到了清代人们开始在东湖筑堤分界、蓄水，又经过长期改造，修建成现今山水交融、洞窍盘错的风景旅游胜地。

尽管在20世纪50—60 年代，中国就开始了现代意义上土地复垦零星和自发探索，但真正重视土地复垦则始于20世纪80年代，历经30多年的发展，可分为4个发展阶段[3]。

3.1 萌芽阶段（1980—1989年）

学科发展的起步得益于学术引进和交流。国际上，美国和德国在20世纪初就开始了土地复垦的研究和立法，这一阶段，中国学者更多从介绍国外土地复垦做法和经验开始。1982年马恩霖等编译了《露天开采复田》[5]、林家聪等翻译了苏联的《矿区造地复田中的矿山测量工作》、刘贺方翻译了苏联的《露天矿土地复垦》。1985年12月在安徽淮北市召开了第一次全国土地复垦学术会议，1987年9月在山西大同市召开了第二次全国土地复垦会议并成立中国土地学会土地复垦研究会，1989年严志才将这两次学术会议成果汇编成《土地复垦》专著。

1983—1986年原煤炭工业部组织实施了“六五科技攻关项目”——“塌陷区造地复田综合治理的研究”（煤炭科学研究院唐山分院和淮北矿务局承担），在安徽淮北成功复垦了大量采煤塌陷地，形成了疏排法、挖深垫浅、充填复垦等采煤塌陷地复垦技术，标志着中国有组织土地复垦的开始。。

1988年11月8日颁布、1989年1月1日生效的国务院《土地复垦规定》，标志着中国土地复垦与生态修复走上了法制化的轨道，土地复垦学科幼苗诞生了。同年，中国矿业大学培养了第一个土地复垦学硕士。

该阶段以介绍国外土地复垦经验、开始有组织地采煤沉陷地治理为特征，以1989年国务院颁布生效的《土地复垦规定》为标志。

3.2 初创阶段（1990—2000年）

《土地复垦规定》颁布实施之后，原国家土地管理局和国家环境保护局积极推动全国的土地复垦工作，分别在安徽淮北、江苏铜山、河北唐山和河南平顶山建立了国家土地复垦示范基地，不断表彰土地复垦先进单位，促进了土地复垦与生态修复大规模的实践，掀起了第一个矿区土地复垦的高潮。这一阶段，不仅在采煤沉陷地治理技术方面进一步深入，尤其是疏排法、泥浆泵复垦等技术方面不断革新[6-8]，而且在露天排土场、煤矸石山复垦与生态修复方面也取得了一定突破[9-11]。1997年“采煤沉陷地非充填复垦与利用技术体系研究”科技成果获得国家科技进步三等奖。“矿山尾矿库区复垦与污染防治技术研究”获1998年度国家科技进步二等奖。

在此期间，许多学者开始关注学科的基本问题。如林家聪论述了矿山开采与土地复垦的关系[12]。祝国军论述了土地复垦的生态功能和生态学原理在采煤沉陷地复垦中的重要作用，并强调生态工程复垦的重要性[13-14]。卞正富、张国良对矿区土地复垦工程的概念进行了定义[15]。胡振琪第一次从学科建设的角度提出了土地复垦学的概念和学科体系，进一步明确了其独特的研究对象，并从土地复垦学的基本理论、方法论和应用技术三方面全面论述了土地复垦学的内容[1]。徐嵩龄从采矿地的生态破坏特征分析入手，认为采矿地的治理不能用“复垦”，而应该用“生态重建”[16]。胡振琪提出了“分层剥离、交错回填”的煤矿山复垦土壤剖面重构的基本原理与方法，构建其数学模型和应用于露天煤矿和采煤沉陷地复垦的技术工艺革新[17]。白中科从生态重建的角度探讨了矿区生态重建研究的认识（论）、方法（论）[18]。张绍良对土地复垦的概念、对象、性质、学科归属、研究空间及其理论构架等土地复垦基础理论问题也进行了研究[19]。张国良主编了中国第一本土地复垦教材《矿区环境与土地复垦》[20]。在此期间，中国矿业大学和浙江大学培养了4名土地复垦学博士。

中国土地学会土地复垦分会经中国科协批准，以“中国土地复垦学会”的名义于1998年加入国际土地复垦家联合会。2000年在北京召开了首届土地复垦国际学术研讨会，出版了论文集Mine Land Reclamation and Ecological Restoration for the 21 Century，标志着中国土地复垦研究与国际接轨，促进了该学科在中国的建立与发展。

该阶段以学科基本概念和基本问题的探讨为核心，以大范围土地复垦与生态修复的实践为特征，以土地复垦学、生态重建概念的提出和复垦教材的出版以及首届土地复垦国际学术研讨会的召开为标志。

3.3 发展阶段（2001—2007年）

首届土地复垦国际学术研讨会之后，土地复垦学科得到了进一步关注，步入稳定发展期。这一阶段，土地复垦的理论与技术研究更加全面和深入。对“土地复垦”“生态重建”等学术名词和内涵等基本问题的研究进一步深入，对国外有关概念的理解也更透彻。胡振琪对中国土地复垦的概念内涵与学科发展给出了新的认知，提出土地复垦的研究对象扩展为各种人为活动和自然灾害损毁的土地，土地复垦的目标应该包含恢复生态环境，土地复垦的内涵应该扩展到景观生态、生物多样性和土地综合效益的恢复[3]。这一阶段对复垦土壤的研究较多[21-24]，一个完整的土壤重构概念被提出[25-26]，并认为土壤重构是土地复垦的共性技术原理和基础，土壤剖面重构是核心。除了对露天矿复垦、煤矸石山治理等复垦技术之外，采煤沉陷地治理依然是研究热点，各种治理模式和实践的研究不断涌现[27-29]，非充填复垦除继续研究泥浆泵复垦外，提出了一种新的、有利于分层土壤重构的采煤沉陷地拖式铲运机复垦技术[30]。由中国矿业大学（北京）牵头的“煤矿区土地生态环境损害的综合治理技术”项目获2004年度国家科技进步二等奖。

2006年原国土资源部等七部委下发的《关于加强生产建设项目土地复垦管理工作的通知》提出加强土地复垦前期管理，做好生产建设项目土地复垦方案的编制、评审和报送审查工作。2007年原国土资源部《关于组织土地复垦方案编报和审查有关问题的通知》正式将土地复垦方案纳入开采和用地许可，标志着土地复垦有了可靠的抓手，促进土地复垦进入一个新的高速发展阶段。

该阶段以学科概念的进一步完善和土壤重构概念与方法的提出为核心，以技术的全面深入研究并取得中东部煤矿区土地复垦技术突破为特征，以2007年土地复垦被正式纳入采矿许可和用地审批为标志。

3.4 高速发展阶段（2008年至今）

这一阶段是土地复垦学科领域新理念新技术不断涌现和突破的时期。2011年国务院颁布实施《土地复垦条例》，并相继颁布多个行业技术标准，促进了土地复垦快速和有序发展。

在理念创新方面，针对传统采煤沉陷地稳沉后复垦恢复土地率低、复垦周期长等弊端，提出了井工煤矿边开采边复垦的新理念[31-32]，从而促进了“末端治理”向“源头和过程控制与治理”的转变。仿自然地貌重塑的理念从国外借鉴入中国[33]，对其关注逐渐增多，研究和应用也不断深入。

在土地复垦技术方面，承担了大量863计划、自然科学基金和十一五、十二五国家科技支撑计划项目。在东部采煤沉陷地复垦技术方面，先后完成了采煤沉陷地农业复垦技术[34]和黄河泥沙充填采煤沉陷地复垦技术；在煤矸石山生态修复方面，丛枝菌根在煤矸石山土地复垦中的应用[35-36]和自燃煤矸石山污染治理与生态修复技术取得突破[37-39]；在露天矿土地复垦技术方面，排土场植被恢复、复垦土壤与微地形研究取得诸多成果[40-42]；在西部生态脆弱矿区的生态损毁监测与修复方面取得了历史性突破，先后荣获5项国家科技进步二等奖，发明了众多的生态环境损毁监测方法，揭示了西部煤炭开采对地下水和地表环境的影响规律[43-45]，发现了生态环境损毁的自修复现象，开发了大型煤炭基地地下水保护技术，揭示了西部干旱煤矿区土地复垦的微生物修复机理，创建了规模化的菌剂生产技术[46-47]。

2008年出版了本领域的第二本教材《土地复垦与生态重建》[48]，并荣获全国煤炭高等教育优秀教材一等奖。中国矿业大学、中国矿业大学（北京）、中国地质大学（北京）等高校，长期进行土地复垦学的本科生教学建设[49]，中国矿业大学（北京）胡振琪教授主讲的“土地复垦学”荣获2009年度北京市精品课程。白中科教授主编的《土地复垦学》教材也在2017年12月正式出版[2]，标志着土地复垦学的学科建设取得了重要进展。

该阶段以土地复垦新理念新技术的提出为核心，以西部生态脆弱区土地复垦与生态修复技术的突破性成果为特征，以《土地复垦条例》的颁布及相关标准和监管方法的涌现为标志，以诸多土地复垦的教学成果为学科发展的名片，使土地复垦学在土地科学与技术学科中享有独特的位置。

4 土地复垦学基本问题的再认识

4.1 研究对象

任何学科都应有相对稳定的研究领域和独特的核心问题。只有存在一个独特的核心问题，学科才有存在的必要，也只有当为解决该核心问题而建立了一套研究体系时，一个独立的学科才真正形成[50]，土地复垦学的产生亦是如此。土地复垦是相对于土地损毁而言的，因此，土地复垦学的研究对象就是各种人为活动或自然灾害损毁的土地。土地损毁导致其上的生物随之损毁，即土地生态系统遭到损毁[51]，因此土地复垦学的研究对象实质上就是“损毁的土地生态系统”。所以，尽管今天还是将“损毁的土地”作为土地复垦独特的研究对象，但其内涵一定要从“土地生态系统”去理解。损毁的土地不仅仅是土地使用价值的损毁，而且也是生态环境的损毁，这样土地复垦的目标就自然而然的是“恢复土地使用价值和生态环境”的双重任务。

损毁土地从损毁的特征可以区分为物理损毁和化学损毁。物理损毁主要是对土地生态环境的直接破坏，是显性的破坏；化学损毁就是土地污染，往往是隐性的损毁，不容易被发现。因此，过去更多重视对物理损毁土地的复垦，如今对化学损毁土地的修复（复垦）已变得越来越重要。

基于对土地复垦概念和研究对象的再认识，不妨把研究损毁土地（生态系统）的产生机制与演变规律及其恢复治理的理论、方法、技术工艺、政策及管理的学科，称之为土地复垦学。

依据损毁的原因，可以将损毁土地区分为人为损毁和自然灾害损毁。人为损毁又可以区分为采矿、交通建设、城乡建设等人为活动；采矿损毁又可以依据矿物资源以及其采矿方式不同进行进一步细分。总之，损毁土地的原因多种多样，使得其损毁特征具有复杂性，有的还具有隐伏性和动态性，对土地复垦技术的选择具有极大的挑战。

4.2 研究任务与内容

土地复垦学是紧紧围绕损毁土地这一独特的对象而展开的，其核心问题是损毁土地的再生利用及其生态系统的恢复。这一核心问题可以分解为损毁土地资源特征研究、土地再生利用及生态系统恢复理论与技术研究，以及土地复垦的管理。因此，土地复垦学的研究任务为：（1）损毁土地产生的原因、特征、影响因素、损毁程度、损害风险和损毁机理研究。通过先进的监测技术，揭示损毁土地的特征；通过物理和数值模拟研究土地损毁的原因、影响因素、损毁的时空演变规律以及损毁机理；通过建立评价系统与方法，科学诊断土地损毁的时空分布特征和损毁程度以及损害风险。（2）损毁土地再生利用及其生态系统恢复的理论与技术。研究损毁土地再生利用及其生态系统恢复的原则、基础理论与技术原理，研究土地复垦规划方法、工程复垦技术与生物修复技术等。（3）土地复垦管理。就是对损毁土地以及复垦后的土地采取行政的、法律的手段和综合措施进行干预与协调，以达到充分、合理、高效地利用一切可以利用的土地后备资源[3]。在现阶段，土地复垦管理的重点是解决土地复垦的义务与权益、土地复垦资金、土地复垦的监管机制等重大政策问题，并力争早日通过立法来促进土地复垦工作的开展。

针对上述研究任务，土地复垦学的研究内容主要包括：（1）土地损毁与生态环境损害的监测与诊断。利用现代测绘技术和土地测量与调查技术，研究土地与生态环境因子的信息提取与识别技术、损毁过程的动态监测、损毁特征的调查与分析、损毁程度与风险的评价诊断、损毁的预测方法、损毁产生的机理等，从而形成针对损毁土地生态系统独特的监测与诊断技术。（2）土地与生态环境损害的源头控制方法。在土地损毁原因、机理分析的基础上，基于源头控制的原理，研究从源头上控制土地损毁的措施和方法，如协调开采、超大工作面开采、离层注浆等。（3）土地复垦的基础理论与原理。土地复垦涉及许多学科，如采矿、地质、土壤学、农学、林学、生态学、景观学、植物学、生物学等，这些相关学科基础理论的综合应用是土地复垦学的基础理论。此外，土壤重构、地貌重塑、采复一体化（边采边复）原理是土地复垦独特的基础理论。（4）土地复垦规划设计。研究土地复垦规划设计的原则、内容深度等基本问题，研究损毁土地复垦可行性、土地利用的时空格局与水陆生态系统的优化、复垦区功能设计与产业布局、规划设计方法与范式、规划设计方案的可视化表达及制图等。（5）土地复垦的工程技术（土壤重构与地貌重塑）。研究损毁土地再生利用的土壤重构技术、土壤剖面构型优化、地貌重塑设计及构建等工程技术措施及工序安排。（6）土地复垦的生物技术（植被恢复与生物修复）。研究恢复土地功能和改善生态环境的各种植物、动物、微生物等生物措施，实现土地生态系统功能的恢复和提高。（7）土地复垦的监管与政策。研究土地复垦有关的责权利、惩罚与激励、复垦资金等复垦政策，研究复垦全生命周期的监管方法与机制，研究行政和经济手段的监管方法等。

4.3 学科定位与学科体系

学科定位是一个非常困难但至关重要的问题。随着社会对土地复垦的认识和要求不断提高，人们对土地复垦学的学科性质的了解也不断深入。土地复垦的对象是损毁土地（生态系统），既有自然属性，又有社会经济属性，既需要自然科学的一些理论方法和工程技术，又需要政策、法规、管理等社会手段，二者缺一不可。因此，土地复垦学属于自然科学和社会经济科学交叉的边缘学科。目前土地复垦学的研究偏重于应用研究和技术研究，具有较为明显的应用学科的特点。由此可见，土地复垦学是一门多学科交叉的综合性应用学科。它既是土地科学的分支学科，也是环境科学与技术、生态学的分支学科。对矿区土地复垦而言，也是矿业工程学科的分支学科。

基于对土地复垦学核心任务和研究内容的分析，土地复垦学可以分为土地复垦基础理论、土地复垦技术和土地复垦管理（图1）。土地复垦基础理论又分为土地复垦支撑理论和土地复垦独特理论。土地复垦学是一门技术性和应用性很强的学科，根据土地复垦工程的整个过程，土地复垦相关技术包括监测诊断技术、规划设计技术、工程技术（土壤重构与地貌重塑）、生物技术（植被恢复与生物修复）等。土地复垦管理方面，需要健全土地复垦相关政策法规来推进土地复垦工作更加科学化、规范化的开展，需要完善土地复垦监管机制来保证土地复垦的效果，土地复垦实施过程中需要合理的土地复垦工程管理来保障土地复垦的顺利实施。

图1 土地复垦学学科体系Fig.1 The discipline system of land reclamation science

5 学科发展展望

生态文明建设以及绿色发展战略的大力推进为土地复垦提供了良好的发展机遇，土地复垦学也将朝着更加完善的方向发展，主要的发展趋势：（1）土地复垦学科定位与学科体系进一步发展。随着越来越多的土地复垦工程实践与科学研究，土地复垦学的学科内涵和体系将得到进一步深入研究，在学科概念、学科内容、学科体系等方面将更加完善。（2）土地复垦基础理论进一步提升和完善。除了对相关学科基础理论的支撑进一步完善以外，围绕土地复垦独特理论的研究将会有重要突破。土壤重构作为损毁土地恢复利用不可回避的问题，已经得到较为广泛的认识，被作为土地复垦一个独特的理论或技术原理。特别是近年来夹层式土壤重构原理的提出[52]，必将促进土壤重构理论的进一步提升。此外，仿自然地貌重塑原理和采复一体化（边采边复）原理也已经受到广泛关注，其理论与方法也将会有所突破。（3）土地复垦新技术将不断涌现。中国30多年的土地复垦研究和实践，在近10年才有较大的突破，如井工煤矿边采边复技术、黄河泥沙充填复垦技术、煤矸石山自燃治理与生态修复技术等。随着大数据、云计算、人工智能（AI）的出现，以及信息获取技术和工程施工设备与技术的不断进步，土地复垦技术必将产生质的飞跃，基于AI技术的智慧复垦、精准复垦，传统挖深垫浅技术的升级换代，复垦机器人、生物修复、复垦材料与产业化、矿区污染土地修复、高质量耕地复垦、差异化的生态修复等将是研究重点。（4）土地复垦管理将日臻完善。中国经过30多年的土地复垦实践，土地复垦的法规和管理有了很大进步，但仍存在大量问题[53]：“监管机构不健全”“缺乏专门有效的监管部门” “监管主体工作认识不到位”“‘谁损毁、谁复垦’的原则执行情况差”“监管人员的工作业务水平不高”“缺乏明确的复垦资金管理机制”“监管手段落后”等。为了实现土地复垦项目高层次、高标准、高效益的目标要求，探索符合中国国情的土地复垦管理模式、完善土地复垦全过程监管机制、创新复垦管理信息化和无损质量检测技术等，仍将是未来一段时间内土地复垦管理和实践的研究热点。

致谢：论文撰写过程中，梁宇生、袁冬竹和巩玉玲在文献的收集整理、文字修改等方面做了大量工作，李晶教授也对论文提出了修改意见。在此一并表示衷心感谢！