樊 翔，白中科，朱楚馨，許文佳,5

(1.中國地質(zhì)大學(北京)水資源與環(huán)境學院，北京 100083；2.中國地質(zhì)大學(北京)土地科學技術(shù)學院，北京 100083；3.自然資源部土地整治重點實驗室，北京 100035；4.自然資源部礦區(qū)生態(tài)修復工程技術(shù)創(chuàng)新中心，北京 100083；5.中國自然資源航空物探遙感中心，北京 100083)

黨的十九大將生態(tài)文明建設(shè)提升為我國的“千年大計”，并提出了“必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念”“統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理”等生態(tài)文明建設(shè)思想。十九屆五中全會將“堅持綠水青山就是金山銀山理念”“持續(xù)改善環(huán)境質(zhì)量”“提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性”“堅持山水林田湖草系統(tǒng)治理”生態(tài)文明建設(shè)方針列入國家十四五規(guī)劃綱要。礦區(qū)土地復墾與生態(tài)重建是生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分，以上生態(tài)文明理念和國家發(fā)展規(guī)劃無疑對土地復墾工作提出了更高的要求。在國際層面，隨著“一帶一路”倡議的推進，我國越來越多的礦山企業(yè)參與到“一帶一路”沿線國家礦產(chǎn)資源開發(fā)中。進一步規(guī)范與引導我國的土地復墾工作以起到良好示范作用，對綠色“一帶一路”倡議意義重大。而在客觀上，與西方發(fā)達國家相比，我國土地復墾工作開展較晚，尤其在礦區(qū)土地復墾立法和管理與評價體系的建立方面，比以美國為代表的西方國家晚了三十多年。在這樣的大背景下，借鑒發(fā)達國家經(jīng)驗，進一步完善我國土地復墾管理與評價體系，對于推進山水林田湖草系統(tǒng)治理、加快國土空間生態(tài)修復和推動綠色“一帶一路”倡議有重大意義。

植被重建質(zhì)量評價是礦區(qū)土地復墾評價與驗收的重要方面。我國現(xiàn)行土地復墾質(zhì)量評價體系主要使用固定標準對植被重建工程質(zhì)量進行評價[1]。對于十個土地復墾類型區(qū)，分別制定了不同的評價標準。其中，對于林地郁閉度和草地覆蓋度兩個指標，在每個土地復墾類型區(qū)內(nèi)采用統(tǒng)一的固定值作為評價標準；對于耕地產(chǎn)量、園地產(chǎn)量和草地單位面積產(chǎn)量，規(guī)定于復墾三到五年后達到周邊地區(qū)同等土地利用類型水平；對于林地定植密度，需滿足《造林作業(yè)設(shè)計規(guī)程》(LY/T 1607)要求。與之相比，美國復墾區(qū)植被重建質(zhì)量評價體系最大的不同在于對參照區(qū)(reference area)的應(yīng)用。

參照生態(tài)系統(tǒng)(reference ecosystem)在生態(tài)恢復理論與實踐中扮演著重要角色。國際恢復生態(tài)學會(Society for Ecological Restoration)將參照生態(tài)系統(tǒng)定義為“能夠作為生態(tài)恢復范本或基準的生物群落和無機組分。一個參照生態(tài)系統(tǒng)通常代表了恢復場地生態(tài)系統(tǒng)未退化的形態(tài)，具有該生態(tài)系統(tǒng)退化、受損或破壞發(fā)生前完整的動植物區(qū)系、無機組分、功能、過程和演替狀態(tài)——但應(yīng)根據(jù)已改變的或預期的環(huán)境條件進行調(diào)整，也被稱作ecological reference”[2]。參照生態(tài)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于生態(tài)恢復研究、設(shè)計、監(jiān)測與評價。雖然礦區(qū)土地復墾與生態(tài)修復與生態(tài)恢復有一定的區(qū)別，但參照生態(tài)系統(tǒng)或相近的概念同樣應(yīng)用于發(fā)達國家復墾實踐、管理與評價體系中。尤其是美國的采礦與復墾管理體系對參照區(qū)(reference area)的使用由來已久，自20世紀80年初，聯(lián)邦政府法規(guī)(code of federal regulations)就對參照區(qū)下了完整的定義，并將參照區(qū)對比法作為土地復墾質(zhì)量評價的重要方法，相關(guān)規(guī)定一直沿用至今。此后的幾十年里，各州政府在繼承聯(lián)邦政府相關(guān)法規(guī)的基礎(chǔ)上，對參照區(qū)的內(nèi)涵、類型與使用細則不斷完善，最終成為了各州應(yīng)用最為廣泛的復墾區(qū)植被重建質(zhì)量評價方法。然而，在我國的土地復墾管理體系中，“參照生態(tài)系統(tǒng)”或“參照區(qū)”的概念與使用較為缺失。在學界，樊翔[3]從生態(tài)恢復與土地復墾理論、目標與實踐方面的共性出發(fā)，論述了參照系對礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)重建的重要意義，并提出土地復墾參照系的初步構(gòu)想與框架。但除此以外，國內(nèi)鮮有關(guān)于在土地復墾實踐、管理與評價中應(yīng)用參照生態(tài)系統(tǒng)的探討。

本文將從美國聯(lián)邦政府、州政府對參照生態(tài)系統(tǒng)在礦區(qū)土地復墾管理與評價體系中的應(yīng)用出發(fā)，首先系統(tǒng)梳理參照區(qū)的定義與內(nèi)涵，和參照區(qū)在采礦許可證審批、植被重建質(zhì)量評價和保證金返還等方面扮演的重要作用；進而從現(xiàn)象到本質(zhì)，剖析了參照區(qū)評價法的生態(tài)學原理和在實踐中應(yīng)用的優(yōu)勢，闡明參照區(qū)對比法的理論意義與實踐意義；同時分析了參照區(qū)對比法的缺點，并回顧幾十年來各州州法規(guī)及相關(guān)標準、規(guī)程對這些缺點的改進；最后討論了參照區(qū)對比法對我國土地復墾評價體系的借鑒意義，以期為進一步完善我國復墾評價體系提供參考。

1 參照區(qū)的定義與內(nèi)涵

在美國聯(lián)邦政府和各州政府礦區(qū)復墾管理與評價體系中，參照區(qū)是應(yīng)用最廣的評價植被重建是否成功的參照標準，參照區(qū)的建立、維護與使用貫穿采前區(qū)域基礎(chǔ)信息調(diào)查、采礦證申請，采中的土地管理，以及復墾后的植被重建質(zhì)量評價。聯(lián)邦政府法規(guī)和各州政府法規(guī)都將植被成功重建作為第三期保證金釋放的基本條件，而植被重建質(zhì)量評價主要有兩種方法：參照區(qū)對比法和依據(jù)技術(shù)標準。

在聯(lián)邦政府層面，《露天開采控制與復墾法》(《SurfaceMiningControlandReclamationAct》)章節(jié)515(19)規(guī)定：“在(復墾)平整區(qū)域和所有其他受(采礦)影響的土地上，建立多樣的、有效的、永久的植被，(重建植被)應(yīng)與受影響區(qū)域的自然(植被)季節(jié)變化相同，并能夠自我更新、演替，(這些方面的屬性)至少與同區(qū)域的自然植被相同；除非經(jīng)批準的閉礦土地利用方向需要或適宜使用引進種進行植被重建。”為執(zhí)行該法案，美國內(nèi)政部露天礦復墾與執(zhí)法辦公室(Office of Surface Mining and Enforcement,Department of the Interior,US)制定了美國聯(lián)邦法規(guī)第三十卷第七章(Code of Federal Regulations(CFR) 30,Chapter VII)[4]中的法規(guī)，對參照區(qū)(reference area)進行了如下定義：“在適當管理方式維護下的土地單元，用以測度自然條件下或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式下的植被覆蓋度、生產(chǎn)力和植物物種多樣性，該自然條件或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式應(yīng)得到當局認可。參照區(qū)必須能代表許可(開采)區(qū)域的地質(zhì)、土壤、坡度和植被情況”(CFR 30 701.5)。

依據(jù)《露天開采控制與復墾法》，在采礦前的基礎(chǔ)調(diào)查過程中，要選取能夠代表擬損毀區(qū)特征的參照區(qū)。 在申請采礦許可證時，申請材料中“應(yīng)包括擬受采礦影響區(qū)域和擬參照區(qū)的現(xiàn)有植物類型分布圖和植物群落描述。該描述應(yīng)包括足夠信息以預測植被重建的可能性”(CFR 30 779.19；CFR 30 783.19)，地圖信息應(yīng)包括“用以判定植被重建成功與否的擬參照區(qū)的位置和邊界”(CFR 30 779.24；CFR 30 783.24)。在復墾質(zhì)量評價階段，“應(yīng)以當局認可的參照區(qū)的情況作為判斷植被重建是否成功的基準。參照區(qū)是為測度自然條件下的植被覆蓋度、生產(chǎn)力和物種多樣性而設(shè)立并管理的土地單元，其面積、形狀各異。參照區(qū)必須能代表許可(開采)區(qū)域的地質(zhì)、土壤、坡度、坡向和植被情況。對參照區(qū)的管理應(yīng)與擬開采區(qū)采后土地利用所需的管理相同”“植被重建區(qū)活體植物地表覆蓋度應(yīng)與經(jīng)批準的參照區(qū)活體植物地表覆蓋度在至少兩個生長季內(nèi)相同。只有當復墾區(qū)任何區(qū)域的植被覆蓋度都不低于參照區(qū)的90%時，才可認為達到了參照區(qū)的水平”(CFR 30 715.20)。CFR 30 816.116 和CFR 30 817.116進一步規(guī)定了露天和井工礦復墾植被重建成功的兩種評價標準：參照區(qū)和其他標準?！爱攺蛪ǚ较驗槟敛莸貢r，植被重建區(qū)的地表植被覆蓋和活體植物生物量應(yīng)至少等同于參照區(qū)或其他經(jīng)當局認可的成功標準?！薄皩τ诟貜蛪▍^(qū)，植被重建區(qū)的作物產(chǎn)量應(yīng)至少等同于參照區(qū)或其他當局認可的成功標準?！睂τ趶蛪ǚ较驗槠渌玫仡愋?，如野生動物棲息地、休閑用地、未利用地或林業(yè)用地等時，應(yīng)使用經(jīng)當局批準的標準進行植被重建評價。復墾驗收時，復墾區(qū)重建植被的覆蓋度、生產(chǎn)力和立木度須達到參照區(qū)的90%以上(90%統(tǒng)計置信區(qū)間)。只有當評估認為植被重建成功時，才可釋放第三期保證金(第一期于廢料回填、土壤重構(gòu)平整并建立排水系統(tǒng)后釋放；第二期于建立了植被覆蓋、土壤流失得到控制后釋放)。

2 美國各州復墾管理與評價體系對參照區(qū)的具體應(yīng)用

在復墾評價方面，美國聯(lián)邦政府法規(guī)有意給州政府留下了很大的自主空間，具體的復墾質(zhì)量評價方式由各州管理部門制定并實施[5]。尤其是在植被評價標準方面，CFR 30 816.116(a)(1)要求州政府管理部門制定植被成功重建的標準和統(tǒng)計學上有效的采樣技術(shù)，用以評價植被重建是否成功。作為應(yīng)用最廣泛的評價標準，各州沿用了聯(lián)邦政府對參照區(qū)的定義和有關(guān)規(guī)定，并從各自的管理實踐需求出發(fā)，對參照區(qū)的定義做了不同程度的延伸，并對參照區(qū)的類型、選取標準、管理與在植被重建質(zhì)量評價中的應(yīng)用提出了更細化的要求。以下以懷俄明州、蒙大拿州和德克薩斯州為例，介紹州土地復墾管理與評價體系對參照區(qū)的具體應(yīng)用。

2.1 懷俄明州

懷俄明州位于美國西北部，煤礦產(chǎn)量高達全美總產(chǎn)量的40%，位居全美煤炭產(chǎn)量第一位，比緊隨其后的六個州的產(chǎn)量總和還高[6]。由于降水量稀少，當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)脆弱敏感，一旦遭受擾動不易恢復[7]。 該州環(huán)境質(zhì)量局土地質(zhì)量部門制定了詳盡的礦區(qū)土地復墾管理規(guī)程、技術(shù)方法和指南，對參照區(qū)對比法作了詳細的說明與規(guī)定。懷俄明州行政法規(guī)[8]對參照區(qū)的定義進行了延伸：“為評價植被重建是否成功而建立的土地單元。對于即將受到采礦活動影響的一個或多個植物群落，‘參照區(qū)’是其在自然地理、土壤、植被和土地利用歷史方面的典型代表。‘參照區(qū)’和其對應(yīng)的采礦后重建植物群落需經(jīng)過土地質(zhì)量部門批準，并在獲批的土地復墾方案中闡明?！畢⒄諈^(qū)’植物群落植被參數(shù)用以評價植被是否成功重建，所有的‘參照區(qū)’的管理方式都不應(yīng)導致這些評價指標的改變?！备鶕?jù)建立和使用方面的不同，參照區(qū)又被分為四種類型。①對比區(qū)(comparison area)是當采礦前的植物群落數(shù)據(jù)缺失時，選取能夠代表采礦前土地自然地理、土壤、植被和土地利用歷史特征的土地單元。②對照區(qū)(control area)是開展采礦前項目區(qū)基礎(chǔ)調(diào)查時設(shè)立的，該區(qū)域與擬損毀區(qū)植被特性一致。此類型參照區(qū)現(xiàn)已廢止。③擴展參照區(qū)(extended reference area)同樣是采礦前基礎(chǔ)調(diào)查時建立的，盡可能大地包括與擬損毀區(qū)植物群落類型一致的區(qū)域，包括擬損毀區(qū)和不受采礦影響的區(qū)域。根據(jù)擬損毀區(qū)植物群落類型的數(shù)量，擴展參照區(qū)可包含一種或多種植物群落。采礦后，未破壞的區(qū)域被當作參照區(qū)，用以評價植被重建情況。④小參照區(qū)(limited reference area)同樣在采礦前基礎(chǔ)調(diào)查時建立，與擴展參照區(qū)相比只包含一種植被類型。

如擬使用參照區(qū)進行植被重建評價，應(yīng)在采礦前的植被基礎(chǔ)信息調(diào)查階段對擬損毀區(qū)的每種植物群落都建立參照區(qū)。需對擬損毀區(qū)和參照區(qū)的以下信息作詳細記錄：①植物組成；②每種生活型中的主要物種；③包括整體坡度、坡向在內(nèi)的地形特征；④土壤類型；⑤與周圍植被在物種組成、覆蓋度和生物量方面明顯不同的植物群落，及其數(shù)量、面積和類型；⑥群落間的離散度；⑦每個植物群落定量、半定量和定性的信息匯編；⑧管制清單上的有害物種；⑨能夠顯示每種植物群落和參照區(qū)特征的彩色全景照片。同時，項目區(qū)和參照區(qū)的調(diào)查方法也有明確規(guī)定：植被覆蓋度調(diào)查采用樣方法或樣點截取法；不同面積的植物群落有不同的樣本數(shù)量要求。對于每一種擬受到采礦破壞的植物群落，都需為其建立參照區(qū)，除非采用技術(shù)標準用于植被重建質(zhì)量評價。需在前期植被調(diào)查的當年4～9月間通過至少三次實地調(diào)查，編制項目區(qū)和參照區(qū)的植物物種清單，并記錄物種不同季節(jié)的物候?qū)W特征。

在采礦證申請階段，需提交包括植被調(diào)查在內(nèi)的基礎(chǔ)調(diào)查資料。需繪制項目區(qū)和周邊區(qū)域植物群落圖，并描述項目區(qū)內(nèi)植物群落。除非采用技術(shù)評價標準來評價植被重建情況，否則植物群落圖需定義并描述參照區(qū)。作為申請采礦許可證的必備材料，復墾方案需明確說明將如何使用參照區(qū)評價植被重建是否成功。

在復墾質(zhì)量驗收階段，牧草地和農(nóng)用地的植被重建質(zhì)量評價可采用參照區(qū)或技術(shù)標準。當使用參照區(qū)時，牧草地復墾的植被覆蓋度、年草本植物產(chǎn)量都至少要與參照區(qū)相同，物種多樣性和組成應(yīng)與獲批的復墾后土地利用方式相適宜，這些條件需在復墾保證金凍結(jié)期(10年)內(nèi)、連續(xù)4年中的2年內(nèi)同時滿足。耕地產(chǎn)量同樣需要在保證金凍結(jié)期內(nèi)、連續(xù)4年中的兩年等同于參照區(qū)產(chǎn)量。

此外，懷俄明州環(huán)境質(zhì)量局土地質(zhì)量部門還制定了礦山開采與復墾導則[9]，詳細說明了建立參照區(qū)的技術(shù)方法；應(yīng)CFR 30 816.116(a)(1)的要求，制定了《懷俄明州煤礦植被重建質(zhì)量評價采樣與統(tǒng)計方法指南》(《HandbookofApprovedSamplingandStatisticalMethodsforEvaluationofRevegetationSuccessonWyomingCoalMines》)[10]，說明了植被重建質(zhì)量評價中的復墾單元與參照區(qū)的采樣方法、使用參照區(qū)作評價時需要提交的植被覆蓋度與生產(chǎn)力信息和評價需使用的統(tǒng)計分析方法。

2.2 蒙大拿州

蒙大拿州同樣位于美國西北部，南接懷俄明州、北與加拿相鄰。該州行政法規(guī)[11]沿用了聯(lián)邦法規(guī)對參照區(qū)的定義，并對參照區(qū)提出了更高要求——參照區(qū)須具有良好的生態(tài)完整性(good ecological integrity)。在申請采礦許可證時，“需要描述擬開采區(qū)和參照區(qū)的群落類型，列出與之相關(guān)的物種，并討論主導或限制物種分布的環(huán)境因子?！痹趶蛪ㄔO(shè)計中，“需要描述判斷植被重建成功的標準，包括使用參照區(qū)和/或規(guī)定的植被重建類型的技術(shù)標準。如果擬開采區(qū)域包括基本農(nóng)田(prime farmland)，復墾方案還需選取擬開采區(qū)以外、但靠近擬開采區(qū)的基本農(nóng)田作為參照區(qū)，并描述其情況。如果礦區(qū)附近沒有，需要在更遠處選取。不論如何，必須選取參照區(qū)，以判定復墾后的基本農(nóng)田植被重建是否成功”。在復墾驗收時，“需要與未受采礦擾動的參照區(qū)域?qū)Ρ?，或與技術(shù)標準對比，以判定植被重建是否成功?！薄皡⒄諈^(qū)域和技術(shù)標準必須能夠體現(xiàn)具有良好生態(tài)完整性土地的植被和相關(guān)場地特征。參照區(qū)域必須是有效的，且不得選取(采礦損毀土地)植被重建區(qū)域?！?/p>

2.3 德克薩斯州

德克薩斯州位于美國南部，氣候類型為溫帶氣候和亞熱帶氣候。 《煤炭開采法》(《TexasCoalMiningRegulations》)同樣沿用了聯(lián)邦法規(guī)中對參照區(qū)的定義[12]。該州《露天礦土地植被重建成功的判定規(guī)程與標準》(《ProceduresandStandardsforDeterminingRevegetationSuccessonSurface-MinedLandsinTexas》)將參照區(qū)作為植被重建成功的重要評價方法，并對使用方法做了詳盡的說明。在章節(jié)“F.Selection and Management of Reference Areas”規(guī)定，“對參照區(qū)的選取應(yīng)取決于：擬復墾方向；每一個礦的植被重建方案”“參照區(qū)是未受采礦擾動的、以適當方式管理的土地單元，……”選取參照區(qū)的標準如下：“①二者(采后植被重建區(qū)與參照區(qū))應(yīng)在海拔、降水、坡度和坡向等場地要素方面相似；②二者都由相同的植物生活型和植被季節(jié)變化；③在植被重建階段，對參照區(qū)的管理應(yīng)與采后植被重建區(qū)類似；④采后植被重建區(qū)的性能應(yīng)與參照區(qū)具有現(xiàn)實可比性?！薄岸卟槐嘏彛枰銐蚪员苊饨涤攴植几窬值牟煌??！?/p>

在植被重建評價階段，重建植被的植被覆蓋度、生產(chǎn)力、木本植物數(shù)量都應(yīng)與相關(guān)標準或參照區(qū)參數(shù)做對比。判定采礦損毀土地植被重建成功的最低標準為“對于復墾方向為牧場、牧草地、或不開發(fā)利用的土地(undeveloped land)，復墾區(qū)地表植被覆蓋和活體植物生產(chǎn)力應(yīng)至少等同于參照區(qū)或其他經(jīng)批準的成功標準?！薄皩τ诟貜蛪▍^(qū)，植被重建區(qū)的作物產(chǎn)量應(yīng)至少等同于參照區(qū)或其他經(jīng)批準的成功標準?！睂τ诓煌膹蛪ǚ较?，評價方式也有差異。 ①牧草地、耕地和林地復墾可與參照區(qū)對比或依據(jù)經(jīng)批準的技術(shù)標準。對于牧草地復墾，當使用參照區(qū)評價時，植被重建區(qū)植被蓋度和生產(chǎn)力應(yīng)不低于參照區(qū)的90%(90%置信區(qū)間水平)；對于非基本農(nóng)田(non-prime farmland)耕地復墾，植被重建區(qū)生產(chǎn)力應(yīng)不低于參照區(qū)的90%(90%置信區(qū)間，單側(cè))；參照區(qū)不適用于基本農(nóng)田(prime farmland)復墾(應(yīng)依照技術(shù)標準)。當林地復墾使用參照區(qū)作評價時，植被蓋度應(yīng)達到參照區(qū)的90%(90%置信區(qū)間)；木材儲量不可用參照區(qū)作為評價標準(應(yīng)依照技術(shù)標準)。②當復墾方向為魚類及野生動物棲息地、不開發(fā)利用的土地(undeveloped land，無短期利用或土地管理，或損毀前利用、但獲批恢復到自然未開發(fā)狀態(tài)或經(jīng)自然演替恢復為林地的土地)、工業(yè)/商業(yè)用地、住宅用地、休閑用地時，不能使用參照區(qū)進行評價，而需依照相關(guān)技術(shù)標準。

2.4 適用范圍及適用性

在美國聯(lián)邦政府與州政府復墾管理體系中，有兩種植被重建評價方法。①參照區(qū)對比法，是將復墾區(qū)反映植被狀況的指標(如植被覆蓋度、生產(chǎn)力)與參照區(qū)指標進行對比。參照區(qū)應(yīng)能代表擬損毀區(qū)的群落和環(huán)境特征，須在相近的、未受采礦擾動的區(qū)域選取并建立，建立后的管理措施應(yīng)與復墾區(qū)的土地利用方向所需的管理措施一致。②將復墾區(qū)植被指標與技術(shù)標準進行對比。當復墾區(qū)植被指標不低于參照區(qū)或技術(shù)標準的90%(90%置信區(qū)間)時，才可判定為植被重建成功，并進行第三期保證金的釋放。采用哪種評價方法，視每個采礦與復墾項目區(qū)的具體情況而定，州政府具有最終決定權(quán)。

參照區(qū)對比法因其諸多優(yōu)點，是美國應(yīng)用最廣泛的植被評價方法。然而，由于自然條件的不同，在各州的應(yīng)用情況也略有差異。在自然生態(tài)系統(tǒng)以森林為主的州，例如森林覆蓋度排名全美第三位(高達79.01%)[13]的西弗吉尼亞州，復墾方向多為農(nóng)業(yè)用地或經(jīng)濟林，由于自然生態(tài)系統(tǒng)和復墾區(qū)重建生態(tài)系統(tǒng)在演替階段的差異(詳見下文)，進行復墾質(zhì)量評價時更多使用技術(shù)標準，而非參照區(qū)；其他州在復墾區(qū)植被重建評價中大多把參照區(qū)的使用作為重要的評價方法。在這些州，參照區(qū)是應(yīng)用最廣泛的植被重建評價方法，一個重要原因是由于技術(shù)標準的制定需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累，且需根據(jù)評價當年的氣候情況對數(shù)據(jù)進行校正，而如使用參照區(qū)，則可直接對比。技術(shù)標準通常在土地管理水平低下導致植被覆蓋和生產(chǎn)力的基礎(chǔ)情況過差時(例如過度放牧導致的采礦前植被退化)才作為復墾評價標準，由各州依據(jù)同區(qū)域相似土地上植被指標的取值范圍制定，或由礦方和各州當局依據(jù)擬復墾方向、同區(qū)域復墾成功案例及植被的基本情況協(xié)商制定[5]。

此外，參照區(qū)對比法對于不同的土地復墾方向適用性也有不同：①對于牧草地和耕地(基本農(nóng)田除外)，多使用參照區(qū)對比法；②對于林地的適用性，各州規(guī)定各有不同。對于林地復墾評價可使用參照區(qū)的州，也只使用植被覆蓋度和立木度作為評價指標，而不對木材的蓄積量、群落物種組成作要求，這是由于森林生態(tài)系統(tǒng)的演替周期較長，需上百年，復墾區(qū)與參照區(qū)在演替階段上不具有可比性；③由于參照區(qū)體現(xiàn)的是自然或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下植物群落與環(huán)境情況，對于受其他人類活動擾動的土地利用方向(如住宅用地、休閑用地、商業(yè)用地等)，不采用參照區(qū)對比法，僅使用技術(shù)標準作為評價標準。

3 參照區(qū)對比法的理論原理與實踐意義

美國1983年修訂版的聯(lián)邦政府法規(guī)中已對參照區(qū)的定義與在復墾評價中的應(yīng)用做了系統(tǒng)的規(guī)定，并一直沿用至今，故而可推斷美國復墾學界在1980年代前已對參照區(qū)的基本原理、內(nèi)涵與應(yīng)用曾有過廣泛討論，并達成了共識。但由于1980年代前相關(guān)論文可獲取性低，以下主要梳理了1980年代及以后美國學界對參照系的認識與思考。

參照區(qū)對比法的原理方面，DOWNEY等[14]認為使用參照區(qū)作為植被重建成功的評價標準，有理論與實踐兩方面的重要意義。在生態(tài)學理論層面，此方法是基于單元頂級理論的：當外部環(huán)境條件相同、土地管理方式和擾動相似的情況下，植物群落會向相同的頂級群落演替。當土地管理方式和擾動相似的情況下，環(huán)境條件就被認為是決定植物群落組成和生產(chǎn)力最主要的、甚至唯一的因素。那么理論上，參照區(qū)和復墾區(qū)植被之間的差異就是二者在環(huán)境方面的差異導致的，或者說，土壤重構(gòu)、坡面再造等復墾措施未能很好地重構(gòu)與參照區(qū)相同的環(huán)境條件。從實踐角度來看，與技術(shù)標準相比，參照區(qū)對比法有兩大優(yōu)點。第一，參照區(qū)對比法無需歷史數(shù)據(jù)積累(采礦前植被調(diào)查數(shù)據(jù)除外)，在評價時可直接對比；而技術(shù)標準的制定需要大量歷史數(shù)據(jù)作支撐。有些區(qū)域沒有足夠的歷史數(shù)據(jù)，且同區(qū)域不同調(diào)查或不同年份所用的植被調(diào)查方法可能不同，數(shù)據(jù)集間匹配性可能較差[5]。第二，應(yīng)用參照區(qū)對比法無需校正當年季候天氣變化對植被評價帶來的影響。通常假定干旱、嚴寒等氣候事件[14]及氣候變率[15]對參照區(qū)和復墾區(qū)植被具有類似的影響，故使用參照區(qū)作為植被重建成功的衡量標準時，每年的氣象變量對植被造成的影響會被自動修正。

4 參照區(qū)對比法的缺點與改進

美國學界也對參照區(qū)對比法的理論缺陷和在應(yīng)用與管理方面的缺點進行了討論。通過研讀各州土地管理規(guī)程、標準與導則等資料，筆者認為，1980年代以來學者提出的部分問題，已在管理與實踐中得到較好的解決。

在理論層面，學界對參照區(qū)對比法的兩大質(zhì)疑點是復墾區(qū)與參照區(qū)生態(tài)系統(tǒng)演替階段不同，以及演替方向存在以下差異。①在演替階段方面，未受采礦擾動的自然生態(tài)系統(tǒng)，尤其是森林生態(tài)系統(tǒng)，通常處于群落演替和土壤發(fā)育的后期，這一演替過程經(jīng)歷了幾十年甚至幾百年；而在礦區(qū)重建的植物群落往往處于演替的前中期，即便是草本植物群落，在自然條件較為苛刻的地區(qū)都難以在十年內(nèi)發(fā)育成熟，木本植物群落的恢復時間通常更久[14,16-17]。演替階段的不同可能導致結(jié)構(gòu)與功能上不同，因此二者的可比性存在疑問[18]。②復墾區(qū)與參照區(qū)演替方向存在差異。第一，復墾區(qū)與參照區(qū)的環(huán)境條件有差異，包括土壤、基質(zhì)、微氣候環(huán)境與微地形環(huán)境等。土壤特性不僅僅由質(zhì)地、礦質(zhì)組成和表土厚度決定，還包括原位的生物與化學活動，這對植物類型和生物量同樣有很大影響。在復墾操作過程中，不同的土壤類型與質(zhì)地或多或少都會混合，且表土剝離與再利用過程改變了土壤結(jié)構(gòu)、化學和生物組成，使得復墾區(qū)與未擾動區(qū)在這些方面也有所不同[14]。同時，復墾區(qū)基質(zhì)也與周邊生態(tài)系統(tǒng)或參照區(qū)有明顯差異[14]，并可能含有有毒物質(zhì)[19]。此外，小范圍的降水事件、光照的差異和微地形間的復雜互作也會導致復墾區(qū)與參照區(qū)的異質(zhì)性[14]。這些因素使得二者“在環(huán)境條件上的相似性”難以成立。第二，即便環(huán)境條件相同，植物群落也不一定只有唯一的頂級群落[14,19]。多元頂級假說和狀態(tài)過渡模型認為環(huán)境條件不是群落結(jié)構(gòu)的唯一決定因子，擾動對塑造植物群落同樣發(fā)揮著重要作用，即在相同的環(huán)境條件下，植物群落可能有多個穩(wěn)定狀態(tài)；同時，初始的植物區(qū)系組成也對植物群落結(jié)構(gòu)有重要影響[19]。因此，復墾區(qū)與參照區(qū)在演替方向上可能存在差異。

上述演替階段與方向的差異使得復墾區(qū)與參照區(qū)生態(tài)系統(tǒng)在物種組成和群落結(jié)構(gòu)方面存在一定差異。這兩方面的問題雖然客觀存在，但各州的管理規(guī)程已較好地解決或規(guī)避了上述問題：由于參照區(qū)與復墾區(qū)在演替階段的差異，參照區(qū)對比法主要用于牧草地和耕地(基本農(nóng)田除外)；有些州也將其應(yīng)用于林業(yè)復墾，但如1.3節(jié)所述，這些州也只將植被覆蓋度和立木度作為評價指標，而不要求復墾區(qū)木材的蓄積量、群落物種組成與參照區(qū)一致。同時，從聯(lián)邦政府法規(guī)到州政府法規(guī)及相關(guān)標準、規(guī)程，在植被重建方面都只要求達到所選土地利用方向相關(guān)的生態(tài)學指標(例如植被覆蓋度、生物量和木本植物數(shù)量，不同地類指標不同)，而不要求復墾區(qū)與參照區(qū)在環(huán)境條件、植物物種組成和群落結(jié)構(gòu)方面完全一致。即便在對植被結(jié)構(gòu)要求最高的蒙大拿州，州法律也明確承認“完全復制采礦前地形、土壤和植物組成不具有可行性(MCA 82-4-201(3)(d))”，并只要求本地物種占總植被覆蓋度和生物量的51%以上[5]。另一方面，聯(lián)邦法規(guī)和各州法規(guī)都規(guī)定須在復墾區(qū)附近選取參照區(qū)，這在很大程度上保證了復墾區(qū)與參照區(qū)在氣候等環(huán)境條件方面的可比性。

在實際應(yīng)用層面，學者也曾提出該方法的一些缺點。第一，參照區(qū)通常只有2～3英畝(1英畝=0.404 7 hm2)，可能不足以代表幾千英畝范圍內(nèi)的植被特征。由于物理環(huán)境的異質(zhì)性、動物種群定居、植物個體與種群生長與演替等差異，以及土地利用變化的影響，植物群落通常呈斑塊狀分布，具有空間異質(zhì)性。針對這一問題，一些州對參照區(qū)面積提出了更高的要求。例如懷俄明州行政法規(guī)規(guī)定，用以代表單一植被類型的小參照區(qū)(limited reference area)不得小于5英畝。而擴展參照區(qū)(extended reference area)更為廣闊，同時包括了擬損毀區(qū)和不會受到擾動的區(qū)域，在礦山開采的前中期，擬損毀但還未損毀的區(qū)域以及不會受到擾動的區(qū)域被當作一個整體，用以評價復墾區(qū)植被重建質(zhì)量；接近閉礦時期，不會受到擾動的區(qū)域被用以與復墾區(qū)植被作對比。這在很大程度上解決了由植被空間異質(zhì)性導致的小面積參照區(qū)難以代表較大區(qū)域內(nèi)植被特征的問題。第二，DOLL等[20]認為，使用參照區(qū)對比法不夠靈活，在一定程度上限制了復墾施工方選擇與原生態(tài)系統(tǒng)不同的土地利用方向作為復墾目標，并對此類復墾的驗收造成一定程度的阻礙。尤其是當周邊區(qū)域由于放牧等原因處于退化狀態(tài)時，復墾措施可以將損毀地的演替引導到比采礦損毀前更優(yōu)的演替軌跡[19]。這一點在聯(lián)邦與各州的復墾管理體系中已得到很好的解決：①如前所述，對于牧草地、農(nóng)田和林地以外的復墾方向，進行植被重建評價時使用技術(shù)標準而非參照區(qū)對比法；②使用參照區(qū)對比法時，只要求復墾區(qū)植物覆蓋度、生物量和立木度不低于參照區(qū)，而不要求與之完全相同。第三，參照區(qū)在開采與復墾的漫長過程中可能會退化，或因管理方式的改變(如圍欄草場轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放放牧)而偏離原有演替軌跡[19]。而在實際管理中，各州均要求參照區(qū)與復墾區(qū)的管理方式一致，這在一定程度上降低了參照區(qū)在采礦與復墾階段因管理不善或受到擾動而不再適用于復墾評價的風險。另外，還有一些學者認為參照區(qū)對比法成本更高[20]，因為不論是哪種參照區(qū)都有一定的面積要求，且在復墾評價結(jié)束前(十年內(nèi))，礦方需要以產(chǎn)權(quán)所有、租界或簽訂協(xié)議的方式保有參照區(qū)，并對參照區(qū)施以與擬評價復墾區(qū)相同的管理措施[16]。

此外，一些學者還對參照區(qū)對比法提出了改進意見。例如，CHAMBERS等[19]認為，除了植被蓋度、生物量和物種組成等靜態(tài)指標外，擾動是自然生態(tài)系統(tǒng)不可分割的一部分，一個成功復墾的區(qū)域應(yīng)該呈現(xiàn)出與參照區(qū)類似的恢復速率與[16]過程；并且，土壤理化性質(zhì)和土壤生物區(qū)系是指征植被長期生產(chǎn)力潛力的理想指標，而現(xiàn)有復墾的評價體系中相關(guān)指標是缺失的。因此，應(yīng)把恢復力、土壤理化性質(zhì)和土壤生物區(qū)系納入?yún)⒄諈^(qū)對比法。

綜上所述，即便參照區(qū)對比法在理論和實踐方面存在一些問題，該方法仍舊是美國各州應(yīng)用最廣泛的植被評價方法。即使是提出其缺陷的學者們，仍舊承認“在充分認識到參照區(qū)對比法缺陷的前提下，使用該方法對于長期監(jiān)測復墾區(qū)的演替軌跡是有益的”[18]。

5 啟 示

美國聯(lián)邦政府和各州政府礦區(qū)復墾管理與評價體系都將參照區(qū)作為重要的植被重建評價標準。參照區(qū)的建立、維護與使用貫穿采前區(qū)域基礎(chǔ)信息調(diào)查、采礦證申請，采中土地管理，以及復墾后的植被重建質(zhì)量評價。參照區(qū)對比法基于生態(tài)學中的單元頂級假說，雖然在理論與實踐中有一些缺點，但在過去幾十年中，美國的復墾評價體系已對這些缺點作了改進。由于該方法可以較好地處理植被時空變異性給復墾植被重建評價帶來的影響，是目前美國應(yīng)用最廣的復墾植被重建評價方法。與我國現(xiàn)行評價方法相比，參照區(qū)評價法有較為明顯的優(yōu)勢。引入?yún)⒄諈^(qū)對比法，有助于進一步完善我國土地復墾質(zhì)量評價體系，并可鼓勵與引導重建與周邊生態(tài)系統(tǒng)相容度更高的復墾生態(tài)系統(tǒng)，對于提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能有積極意義。

我國現(xiàn)行的復墾區(qū)植被重建評價主要使用固定標準。與之相比，參照區(qū)對比法有以下優(yōu)點。第一，參照區(qū)對比法能更好地解決氣候波動帶來的植被年際動態(tài)變化；在參照區(qū)面積能夠得到保證的前提下，植物群落的空間異質(zhì)性也可以得到一定程度的體現(xiàn)。目前我國復墾質(zhì)量評價標準中未考慮植被年際波動和空間異質(zhì)性，而這二者是生態(tài)系統(tǒng)的普遍特點，我國也不例外。我國學者對不同生態(tài)系統(tǒng)年際波動[21-24]和空間異質(zhì)性[25-27]開展了廣泛的研究。對于一些生態(tài)系統(tǒng)，植被覆蓋度、群落結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力的時空變異性很大，尤其是草原和荒漠等生態(tài)系統(tǒng)，生產(chǎn)力時空差異可能達到數(shù)量級上的差距。當參照區(qū)位于復墾區(qū)臨近區(qū)域，且土地管理措施相近時，可認為氣候變率、土地利用等外部因素對復墾區(qū)和參照區(qū)的影響相同，在評價時可直接將兩個區(qū)域的植被覆蓋度、生產(chǎn)力等植被指標相比較，從而避免年際波動對植被重建評價造成的影響。當為每一種植物群落類型都建立了參照區(qū)，且參照區(qū)面積足夠大時，生態(tài)系統(tǒng)的空間異質(zhì)性也可以得到較好的體現(xiàn)。若礦區(qū)擬開采面積大、服務(wù)年限長，可將擬開采區(qū)并入?yún)⒄諈^(qū)，使得在礦區(qū)生命周期的前中期有更大的參照區(qū)面積作為生態(tài)系統(tǒng)重建的范本與植被重建評價的依據(jù)。第二，參照區(qū)對比法具有因地制宜的優(yōu)勢。《土地復墾質(zhì)量控制標準》依據(jù)地貌單元一致性和生物氣候帶等因素將我國分為十個土地復墾類型區(qū)，并為每個類型區(qū)制定了統(tǒng)一、固定的植被重建評價標準。然而，不同我國幅員遼闊，生態(tài)系統(tǒng)多樣，即便在一個復墾類型區(qū)內(nèi)不同地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型和結(jié)構(gòu)也有所差異。與使用固定標準相比，為每個復墾項目建立參照區(qū)，可以更好地反映當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的實際情況。第三，參照區(qū)對比法有助于提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)完整性與連通性。采用參照區(qū)對比法能夠引導復墾施工方以參照區(qū)生態(tài)系統(tǒng)作為模板進行復墾區(qū)生態(tài)重建。由于此方法要求在復墾區(qū)附近選取不受采礦擾動的、與擾動前生態(tài)系統(tǒng)群落類型和環(huán)境條件相同的區(qū)域作為參照區(qū)，且重建植被應(yīng)在植被類型、覆蓋度、生產(chǎn)力甚至物種組成方面與參照區(qū)相似，這就使得復墾區(qū)重建植被與原生態(tài)系統(tǒng)具有相似性，從而提高整個區(qū)域的景觀連通性，促進種群擴散、物質(zhì)循環(huán)、能量流動、信息傳遞等生態(tài)流在復墾區(qū)與周邊區(qū)域間的流動，加速復墾區(qū)生態(tài)恢復，提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能。基于上述原因，引入?yún)⒄諈^(qū)對比法，對于進一步完善我國土地復墾質(zhì)量評價體系有積極意義。