礦產資源的開采不可避免造成土地的挖損、塌陷和壓占，使耕地損失和生態環境惡化。隨著國家綠色發展戰略的實施，礦山生態修復已經成為綠色礦山發展的重要技術途徑，已經成為研究熱點。

有關研究表明：現代土地復墾與生態修復技術研究的重點應是土壤因素的重構，而不僅僅是植被的建立，為使土地復墾與生態修復土壤達到最優的生產力，構造一個最優的、合理的、穩定的土壤物理、化學和生物條是進行土地復墾和生態修復最基本的工作。因此，土壤是生命之基，是礦山生態修復成敗的關鍵。

由于土壤的形成需要經過漫長的地質成土過程， 且受到多種因素和不同地質、地球化學等作用的影響。因此，快速成土就成為礦山生態修復中的重要任務。由于土壤形成是地質作用的成土過程，因此，從地質視角稱之為地質成土。

在國家高技術研究發展計劃（863 計劃）項目（2003AA322040）、國家重點研發計劃項目（2020YFC1806505）和國家自然科學基金項目（41771542）的支持下，筆者團隊已有相關研究成果，因此本文中筆者目的是基于國內外的礦山生態修復實踐，在總結、凝練團隊以往研究的基礎上，以礦山生態修復中的成土為研究對象，試圖借鑒自然地質成土原理，闡明成土的艱巨性、復雜性和長期性，將地質學與土壤學相結合，提出礦山生態修復中(人工)地質成土的概念與內涵，探討其快速成土方法并給出實際案例，以期為礦山生態修復奠定基礎。

土壤是植物生長的重要基質，是礦山生態修復成敗的關鍵。針對大多數礦山生態修復所面臨缺少土壤的現狀和土壤漫長的地質成土過程的現實，試圖在闡述自然地質成土原理的基礎上，探討礦山生態修復中的地質成土(簡稱礦山地質成土)的概念與方法。自然地質成土是地質大循環和生物小循環歷經漫長時期將“巖石”變成“土壤”的過程，其中風化、黏化、有機質積聚以及元素的交換和遷移是重要的自然地質成土過程。礦山地質成土是指仿自然地質成土過程，通過篩選礦區可利用的成土母質或土壤材料，采用物理、化學和生物措施促進土壤快速發育和熟化并在短期內形成期望土壤功能、達到自我可持續發育狀態的過程，其實質為人工造土。方法包含礦山地質成土的需求分析、成土材料的篩選、土壤材料的組配和生物熟化 4 步驟。還闡述了礦山地質成土與礦山復墾土壤重構的關系。以內蒙古某露天煤礦生態修復為例，詳細討論基于原始地層材料的露天礦表土的礦山地質成土過程，篩選出原始第 3 層土壤作為新表土的最優土壤材料組配與生物熟化方法；以礦山固體廢棄物為土壤材料，介紹利用自然地質成土原理所構造的煤基生物土的方法；同時對黃河泥沙基礦 山地質成土在西部礦區生態修復中的應用給予了展望。

圖1 自然地質成土過程及其產物

圖2 礦山地質成土過程

圖3 研究區地質柱狀圖

圖4 紫花苜蓿生物量(地上部干重)

圖5 不同處理紫花苜蓿生物量

圖6 不同處理接種菌根后的植株生物量

圖7 煤基生物土野外場地植物長勢

表1 露天礦各層不同基質粒度組成含量

表2 試驗設計 （單位：g·kg-1土）

（1）概念與內涵

礦山生態修復的地質成土（簡稱礦山地質成土）是指仿自然地質成土過程，通過礦區可利用的成土母質或土壤材料，采用物理、化學和生物措施促進土壤快速發育和熟化并在短期內形成期望土壤功能、達到自我可持續發育狀態的過程。“礦山地質成土”就是“礦山人工成土”或“人工造土”或“造土”。

從地質學視角，自然地質成土的內涵就是構造土壤。土壤的漫長地質成土過程是在各種地質作用和地球化學與生物作用下，不僅形成了熟化的土壤，也形成豐富多彩的不同類型的土壤剖面結構。

從礦山地質成土的視角，其核心是將不同備選土壤材料，經過物理化學和生物措施，在短時期形成期望的土壤，這也可稱之為 “造土”。

從礦山土地復墾與生態修復視角，自然地質成土與土壤重構二者目的和內涵是一致的，都是重構土壤。土壤重構不僅需要各種不同功能、不同生態空間位的土壤，還需要科學合理的土壤剖面構型。因此，礦山地質成土是礦山生態修復土壤重構的一部分，是其基礎和首要任務。

（2）方法與步驟

按照仿自然地質成土的理念，礦山生態修復地質成土方法主要包括4個步驟：

·需求分析

礦山地質成土前，需要充分調查了解礦山土壤損毀現狀和采礦前原始土壤狀況，分析礦山土壤損毀特征并評價其損毀程度，基于客觀條件和區域發展需求，找出礦山土壤存在的問題和差距，提出礦山生態修復對土壤的要求，并確定礦山地質成土的目標。

·材料篩選

基于自然地質成土母質的重要性和土壤發育的長期性，需要充分利用礦山已經擁有的熟化土壤和各種可能的成土材料（也可稱之為備選土壤材料）。備選土壤材料既包括原始土壤、損毀土壤，也包括礦山的固廢如風化煤、煤矸石、粉煤灰等以及河湖淤泥、城市垃圾等。備選土壤材料篩選應遵循以下原則：

①需求原則

②成土材料質量原則

③綠色生態原則

④成本效應原則

·材料組配

需要根據修復方向的不同，仿照自然的土壤類型選用合理的材料進行試驗確定組配關系礦山地質成土的材料組配過程主要是仿自然地質作用，進行成土土壤材料的多源組合。將占比大且起骨架作用的材料稱之為基質材料，將各種調節質地、營養等改良材料稱之為輔助材料。因此，地質成土材料的組配就是基質材料加輔助材料。材料組配的最佳比例，需要通過物理化學分析以及盆栽試驗加以研究確認。

·生物熟化

不同的成土材料，需要接種不同的菌類、種植不同的植物等，應具體問題具體分析。任何材料的篩選都需要通過室內室外實驗來確定最優的種群和適宜的密度。通過2~3年的生物熟化，地質成土基本達到礦區周邊土壤條件，并達到自我可持續發育狀態。