胡振琪：绿水青山中国梦

建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策，像对待生命一样对待生态环境，统筹山水林田湖草系统治理，实行最严格的生态环境保护制度，形成绿色发展方式和生活方式，坚定走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，建设美丽中国，为人民创造良好生产生活环境，为全球生态安全作出贡献。

——摘自习近平总书记在中国共产党第十九次全国代表大会上所作的报告

《科学中国人》封面人物——胡振琪

3年前的夏天，美国密苏里州圣路易斯市，一年一度的美国采矿与复垦学会（ASMR）学术会议正在热烈召开，这是全球矿山土地复垦与生态修复领域最具权威和影响力的会议之一。其中，会议最引人注目的一项议程就是为世界范围内矿山土地复垦与生态修复领域的杰出贡献者颁奖。

作为一项矿山土地复垦与生态修复领域国际大奖，获得“复垦（修复）先锋奖”（Pioneer in Reclamation）资格的，必须是在推动矿山土地复垦与修复领域研究和实践方面作出突出贡献和杰出成就的人员，并且每年全球只评选1人，可谓是站在该研究领域金字塔尖上的精英。与以往大不同的是，这一次走上颁奖典礼领奖台的是一张来自东方的面孔，他就是中国矿业大学教授胡振琪，这也是中国乃至整个亚洲矿山土地复垦与生态修复学者在世界范围内首次获得该奖项，也表明了中国土地复垦与生态修复学者的学术影响力已经赢得了国际复垦与修复界的高度认可和尊重。

土地是一切生物之基，矿山开采引发的土地损毁以及由此带来的生态环境损伤直接关系到人类的身体健康，甚至对我们的生命、生存产生影响，所以国内外都愈发重视这个问题，其先后被世界各国列入到亟待解决的问题清单中。

土地复垦与生态修复的目标和内涵是“既要求恢复土地价值，又要求恢复生态环境”。作为最早一批投入矿区土地复垦与生态修复领域的学者，胡振琪见证并亲历了国内矿山土地复垦与生态修复技术从无到有、从冷门到热点、从粗犷到精细的完整发展过程，他被美国采矿与复垦学会称赞为“中国土地复垦的先锋”，在过去30多年风起云涌的大时代背景下，胡振琪成为中国矿山土地复垦和生态修复历史上的一位标志性的代表人物。

让塌陷地变良田

在摘得“复垦（修复）先锋奖”的整整30年前，年轻的胡振琪带着国家土地管理局领导“学成后回来报效国家”的殷殷嘱托来到美国留学。彼时，国务院刚刚颁布了《土地复垦规定》，标志着我国对于损毁土地的恢复和利用有了全新认识，但同时由于这在国内尚属一个全新的领域，专门学习和研究土地复垦的人才奇缺。而在当时的美国，矿山土地复垦和生态修复是一个热门领域，专门设有国家矿山土地复垦研究中心。南伊利诺斯大学正是美国国家矿山土地复垦研究中心中西部分中心的所在地，胡振琪在那里顺利申请到了奖学金，与土地复垦和生态修复结下了不解之缘。

胡振琪带着目标如饥似渴地学习知识，在美国导师的推荐下，短短两年时间里，他参加了5个由美国内务部国家矿山土地复垦研究中心资助的课题，完成了3个研究报告，在国内外会议、刊物上发表4篇论文，最终成为我国第一位中美联合培养的土地复垦学博士。他在研究中表现出来的能力及其研究成果受到美方专家的高度评价，并被美国采矿与复垦学会接纳为终身会员。

学业完成之后，面对着导师诚挚的挽留和美方优厚的待遇，胡振琪没有忘记自己来这里的初心，毅然决然地选择了回国报效。当时，国内随着改革开放的深入，工业化、城市化正在加速推进，对土地的利用程度不断加大，大量土地因工业活动而损毁，致使耕地数量锐减，生态环境恶化，人地矛盾问题日益严重。

中国是世界第一煤炭生产国，煤炭是中国最主要的能源，直到今天仍然占一次能源的60%左右。煤炭资源的开采在为国家经济发展提供充足能源的同时，也对土地和生态环境造成了损伤。“我国85%的煤矿都是采用井工开采的方式，并且多采用走向长壁全部垮落法开采，造成了大量土地的沉陷损坏。”胡振琪解释道，“因此，采煤沉陷地的复垦就成为中国煤矿区亟待解决的问题。”

由于煤层挖空后土地塌陷，很多良田就此变得荒芜。这让包括胡振琪在内的所有人都感觉到惋惜和焦急，相关部门也想尽了各种办法进行修复，但是，刚刚回国的胡振琪发现，过去治理此类问题的办法存在着严重的技术不足，如泥浆泵挖深垫浅技术“因为成本低、填得快、技术难度小，所以20世纪八九十年代在全国很快流行起来，大家搞得热火朝天”。但是，在做了大量的取样分析之后，胡振琪发现了其中的问题：“这种技术往往导致土层顺序的变化和上下土壤层的混合，从而使得复垦后土壤质量比较差。即使十年八年过去了，地表下面还是泥浆，含水量很高，作物产量不高。而且，因泥浆中水分自然沉淀慢，复垦土地泥泞，使平整土地工序难以进行，致使工期推迟，严重影响复垦效率。”

胡振琪提出问题之后，开始了解决问题的探索之路。为了克服泥浆泵复垦技术存在的弊端，他提出了一个新颖的工艺流程，增加表土剥离和回填、排水等环节，构造一个与原土壤一致或更加合理的土壤剖面，而且可能获得双层表土，并加速排水，使复垦土地更快地恢复甚至提高生产力。其中剥离与回埴表土和新的挖土与充填顺序的优化是重构土壤的关键，即如何实现土层顺序在开采复垦后保持基本不变或更适宜作物生长。

ASMR主席为胡振琪颁发“复垦先锋奖”

基于国内外的土地复垦实践，胡振琪在深入研究土壤剖面重构的理论与方法之后，提出了“分层剥离、交错回填”的土壤剖面重构工艺。基本特点是将挖深区表土、心土等按需求分层剥离，并交错回填至垫浅区域，以实现土层顺序的基本不变。采用这一复垦方式之后，终于实现了高质量的耕地恢复。

耕地是一个国家发展的千年大计，涉及天下温饱和国家稳定。要知道，我国有10.8%的耕地与煤炭可采储量分布重合，如果将煤粮复合区的这些煤炭都挖出来，2亿亩耕地将受到损毁甚至消失。古话说，鱼与熊掌不可兼得，是要煤炭还是要粮食，成为一对矛盾，随着时间的推移和经济的高速发展，这种局面愈发迫切，但是我国的国情是既需要煤炭又需要粮食，怎么办？这道世界级的难题摆在了我国科技工作者的案头。

又是胡振琪！在国内首次提出矿粮复合区的概念，他决定利用充填复垦技术对采煤塌陷区进行生态修复，其中充填材料非常重要，过去最常采用的是粉煤灰和煤矸石，但是这两种材料存在着潜在的污染风险。由于大众环保意识的不断提升，这些有污染风险的材料不再被允许用于土地复垦。在这种情况下，一直在寻找填充新材料的胡振琪开拓思路，他发现许多矿区距离黄河较近，所以生出了一个奇思妙想，每年大量淤积的黄河泥沙不正是一种天然的、安全的填充材料吗？如能将黄河泥沙作为充填材料来复垦采煤沉陷地，不仅可以恢复大量耕地，而且可以化害为利，对黄河的疏浚也有一定贡献，可谓一举两得。

想法一出，说做就做！胡振琪开始潜心研究起黄河泥沙。取沙、输沙、沉沙排水、土壤重构……一项项工艺难关在探索的过程中逐渐被攻克，但是没想到理想丰满，现实却很骨感，试验区的农作物产量竟然只有正常农田的一半。

难道这一充满创造性的想法就此宣布失败了吗？胡振琪并没有就此放弃。他在同行眼中是出了名的“创新先锋”，多少“难啃的骨头”在他的思路想法面前都会迎刃而解。而在胡振琪自己看来，创新不是心血来潮，也不是空中楼阁，更不是高大上的口号，而是凭借积淀，结合具体工程项目的需求，在工作中遇到问题，解决问题。

“工作的过程就是不断积累和创新，我们面对的每一个任务都有各自的特点和难点，所处的地理位置不一样，地质条件不一样，甚至文化环境不一样，所以每个方案都有各自的挑战性。我们的工作就是这样一个不断摸索、不断创新的过程，往往这个过程也最磨炼人的意志！”胡振琪一边分享他的创新心得，一边感叹。

在这种理念的坚持和引领下，胡振琪又经过反复和深入的研究，发现自然界长期地质演化形成的土壤具有分层结构，且各土层都有各自的生态功能和空间位置，且总有起关键作用的土层。因此，他创新性地提出“土层生态位”和“土壤关键层”的概念，并形成以“土层生态位”为基础、以“土壤关键层”构造为核心的仿自然土壤剖面重构原理与方法。正是发现了地层的特质，胡振琪开始尝试在覆盖表土的基础上，给充填的黄河泥沙加入黏土层作为关键层，事实证明，这个方法奏效了。

这种方法被他接地气地戏称为“五花肉式”，充填一层泥沙，覆盖一层土壤，再充填一层泥沙，如此反复循环，泥沙中夹杂着若干层土壤，既有利于保水保肥，又有利于微生物活动加速土壤熟化，复垦后的农田产量很快达到正常农田水平。2015年，这项新技术获得发明专利。据保守估计，该技术可以造福黄河沿岸70公里范围内的1200万亩采煤沉陷区。

胡振琪（前排左二）在济宁土地复垦示范区

“火焰山”变“花果山”

在煤矿的开采和加工过程中，煤矸石是必然产物，这些从井下挖上来的废石成为矿区的主要污染源之一，对矿区和周围的生态环境造成了较大破坏。即使我国煤矸石的综合利用率有了大幅度的提高，但是仍有很多煤矸石堆积如山。

这些煤矸石直接裸露堆积，常常由于硫铁矿的氧化释放出热量和酸性物质，导致山体自燃，好不容易恢复的植被又被烧光了。煤矸石山自燃会释放SO2、H2S、CO、NOx、粉尘等，是区域大气污染的重要来源，甚至已经成为京津冀及周边大气污染防治的重要内容，是国家亟须破解的生态环境保护难题。

国家对于矸石山的治理探索工作从未间断过，每年投入大量人力、物力和财力。过去采用注浆与黄土覆盖相结合的灭火方法，但实践表明，经此方法治理后的煤矸石山复燃现象依然比较严重，不仅无法完全根除问题，反而还会造成更严重的山火，甚至出现气爆，造成人员伤亡。

胡振琪介绍，煤矸石山自燃的污染属于无组织排放、难以纳入环境统计范畴。自燃治理与生态修复是从源头上防治大气污染的必然途径，但是，煤矸石山治理存在着燃点判定难、安全灭火难、有效防火难、植被恢复难等痼疾，且治理后复燃率高达60%以上。

古人云“志不求易者成，事不避难者进”，越是难啃的骨头，越是展现担当和作为的时刻。为了解决煤矸石山自燃污染控制和生态修复的困局，胡振琪投入了近20年的时间对此进行了艰苦卓绝的科技攻关与实践。

白天冒狼烟，晚上冒火光。要是脚穿橡胶鞋，在山上走得久了，鞋底都会被烤软。面对着充满危险的煤矸石山，胡振琪一次次地亲临现场，从监测到设计，从如何灭火到如何复垦，苦心经营，提出了一整套的理论方法和体系。

燃点定位是精准灭火、抑制污染物排放的基础。胡振琪带领团队针对煤矸石山深部燃点位置难以确定的瓶颈问题，发明了热红外与近景摄影测量、三维激光扫描等相耦合的表面自燃位置定位技术，构建了基于表面温度场和修正热传导模型的深部燃点位置解算模型，实现了矸石山自燃立体监测定位及预警，表层自燃位置定位误差为±0.15cm，温度偏差±3℃，深部燃点定位误差为±0.5m，满足了精准灭火的要求。

灭火是控制矸石山有害气体析出的关键。针对灭火时易中毒、灼伤、爆炸，深部燃点灭火效率低，灭火材料易开裂失效引发复燃等难题，胡振琪团队首创了远距离浅层喷浆控火与防爆型深部钻孔注浆相结合的灭火工法；发明了以阻燃剂为核心、入渗封闭性强、包裹防裂的阻燃材料，在增稠、增黏、增滑和防裂上具有独特性；研制出一机双泵，变浓度、变流量的灭火设备，灭火效率提高近3倍，实现安全、高效灭火。

未雨绸缪、防患于未然，这是胡振琪一贯的人生哲学。在他看来，矸石山存在大量可燃物质，防火才是治本之策。在对矸石自燃和复燃驱动力（氧化反应）分析基础上，胡振琪带领团队发明了杀菌剂和还原菌耦合的抑制氧化短期防火方法与材料；研制了惰性材料覆盖碾压隔氧长效防火方法、材料和装置，形成了抑氧隔氧耦合防火技术，并据此提出了菌剂喷洒、分层碾压、覆盖隔离、格室堆储的新排矸石防自燃堆储方法。

植被恢复是生态修复的难点和改善大气环境的重要措施。胡振琪团队针对自燃煤矸石山特殊条件，发明了以植物胶黏合剂为核心的喷播植物生长基质、防火层与植物根系相共生的土工格室结构、柔性护坡装置、防燃型植物群落等植被恢复方法，实现植被恢复后覆盖率在80%以上，俨然一座座葱翠的生态园。

截至目前，运用胡振琪团队的方案已经成功治理了包括山西长治、阳泉，河南平顶山等地的60余座矸石山，均未发生复燃情况，据检测，治理后区域大气中SO2等有害气体浓度降低60%以上，全部达到国家有关空气质量二级标准。从昔日的“火焰山”变成今天的“花果山”，胡振琪在这场生态环境修复的战役中坚守战场，冲锋陷阵，功勋卓著，而在未来，他还将继续不遗余力地战斗下去。

胡振琪在图书馆翻阅文献

“边采边复”不欠“新账”

过往几十年间的摸爬滚打，那些成功与失败的交错起伏让胡振琪愿意站得更高，将眼光放得更远。在“土里来，矿里去”的土地复垦过程中，胡振琪一直在思考一个问题，大量采煤塌陷地都是塌完了再治理，但这时生态环境已经遭到极大的破坏，特别是高潜水位地区，大量的土进到水里去以后，能恢复的地太少了。胡振琪表示，这其实是一种末端治理，能不能在塌之前就治理，从源头和过程中控制，实现边开采边复垦呢？

“身为土地复垦和生态修复领域的从业者，我们该如何驾驭这样的广袤空间？”胡振琪时常会这样向自己发问，“土地复垦承担的社会责任和生态使命，使我们不得不以更宏观的视野来界定这个行业。”

胡振琪觉得最关键的问题就在于此：“因为矿山损毁土地历史欠账过多，往往是‘旧账’未还、‘新账’又欠。所以不把新账控制了，永远都有旧账，永远都还不清，这不就麻烦了吗？”所以关键问题是不能再是“头痛医头，脚痛医脚”的末端治理，而应该是源头和过程控制的“边采边复”。

在国外，这样的模式不新鲜，但多用在露天的矿区。对于我国来说，国外的露天矿经验对于以井工开采为主的中国而言无法直接移植。胡振琪为此煞费苦心，“要实现边采边复，就要能够预知这块地方未来要塌陷多深，在哪个位置，塌陷程度怎么样，我们既然能够预知，精准地预测，我就能够提前把要沉入水里的土取出来，就保护了土壤，有了土壤我就能恢复地了。”胡振琪表示，边采边复需要考虑治理修复过程的动态性、系统要素的均衡性、整体价值的最大性。

边开采边修复强调开采工艺与修复工艺的充分结合，以保证按采矿计划同步进行。其基本特征是以“采矿与修复的充分有效结合”，即以“采矿修复一体化”为核心，以“边采矿、边修复”为特点，以“提高土地恢复率、缩短修复周期、增加修复效益”为表征，并以“实现矿区土地资源的可持续利用及矿区可持续发展”为终极目标。

边开采边修复的基本内涵为地下采矿与地面修复的有机耦合：一方面，基于既定的采矿计划，在土地沉陷发生之前或已发生但未稳定之前，通过选择适宜的修复时机和科学的修复工程技术，实现恢复土地率高、修复成本低和修复后经济效益、生态效益最大化；另一方面，通过优选采矿位置、采区和工作面的布设方式、开采工艺和地面修复措施，实现土地恢复率高和地表损伤及修复成本的最小化。

胡振琪表示，煤矿生态环境是一个整体与系统，“边采边复”就是贯彻和实施山水林田湖草生命共同体，实现整体保护、系统修复与综合治理的有效保障。这也是他近年来的研究重点。经过多年的摸索，他提出了适用于有中国特色的井工矿边采边复的原理和技术体系，攻克了边采边复的复垦时机、复垦标高和动态复垦工艺等关键技术，与传统方式相比，可多恢复耕地10%～40%。

这些年来，胡振琪为了“边采边复”的理念与技术在国内奔走相呼、呕心沥血，已经逐步得到各方的认可，并被写入了多部国家级、地方与行业性相关规定中，以解决多年以来一直呼吁但未能很好实现的“不欠新账”的目标。

胡振琪（左三）亲下矿井查看情况

潜心培育土地复垦人才

山清水秀的好生态，承载着人民群众对于美好生活的向往。许多人都注意到，习近平总书记在党的十九大报告对现代化的目标设计中，于强调“富强、民主、文明、和谐”的基础之上，增加了“美丽”一词。“绿水青山就是金山银山！”生态文明建设才能实实在在地提振人民群众的获得感和幸福感。

生态文明制度建设既需要国家从法律、法规层面上搭建整体框架，也需要从行业领域对行业进行有益的引导，规范生态修复市场，同时也需要从业人员尽快提升自己的技术水平，积极地投入到生态修复领域中。所以，除了科研探索之外，胡振琪还有一件特别看重的事，就是为国家培养出更多的土地复垦和生态修复的人才。

自1991年胡振琪回国在中国矿业大学和中国矿业大学（北京）任教以来，30年时间里他扎根于这片沃土。他认为，一流的仪器设备可以购买，一流的平台可以打造，但离开一流的创新型人才，这一切都是空中楼阁和无源之水。土地复垦学是一门多学科交叉的综合性应用学科，涉及土地科学、环境科学、生态学、农学、地质工程、矿业工程、测绘科学与技术、管理学等多个学科。如果想开创出土地复垦的全新局面，人才队伍建设是学科长远发展的一项重要工作，要培养出更多的青年才俊才行。

在胡振琪心中，他与学生的关系不仅是师生，还是朋友，更是未来路上让中国土地复垦与生态修复研究领跑世界的战友。“学科未来的发展要靠年轻一代，要有一批杰出的学科带头人，他们是今后开展原创性研究的保障。”胡振琪的话里充满了对人才的殷殷期盼。

在前进的过程中，胡振琪不停地鞭策和鼓励着团队中的年轻人。他的治学严格是出了名的。他反复强调，做学问不能一知半解！他非常注意培养学生的独立工作能力，要求每位学生都有独立开展一个完整项目的经历，做到既能做科研，又会做工程。他要求自己的学生必须亲自经过现场深入调研，重视一线数据的积累。并且他以身作则，即便由于过去繁重的工作劳动造成了如今严重的腰椎疾病，他依然冒着生命危险，走遍每一处的矿区和矸石山，亲自采样、取水取沙，采集第一手材料。他是把学问做在田野间、把论文写在大地上的实干型学者。

胡振琪（二排右七）同毕业生合影

虽然严厉，但是胡振琪的“刀子嘴，豆腐心”也是出名的，在生活上他又十分和蔼可亲，走到年轻一代中间去，完全没有年龄和职位上的架子，天南地北地聊一聊，给他们一些建议，顺便将自己几十年的人生智慧和科研经验与他们分享，竭尽所能在各方面提供帮助，为他们解除后顾之忧。 

30年下来，胡振琪桃李满天下，培养出的博士生和硕士生加起来已经有200余人。其中，既有学术界的教授、博导，也有在基层一线工作的科研人员，还有在政府部门出谋划策的公务员和致力于产学研转化的商业精英，他们都在不同的领域为国家的土地复垦与生态修复作着贡献。

胸中有丘壑，眼里存山河。这些年来，胡振琪带领着他的团队用一个个创新的成果，把我们的环境变得更美了，让我们的粮仓变得更满了。在他看来，建设美丽中国不是一场百米竞赛，更像是跑一场马拉松，要讲科学、善规划、谋长远、不松劲。不仅要只争朝夕，更要持续发力，久久为功。

中国经过30多年的土地复垦与生态修复实践，土地复垦与生态修复的法规和管理有了很大进步，但时代在与时俱进，问题也在随之不断地迭代更新摆在面前。探索符合中国国情的土地复垦与生态修复管理模式、完善土地复垦与生态修复全过程监管机制、创新复垦与修复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与生态修复管理和实践的奋斗目标。多年的科研积累和实践经验，让胡振琪具备了敢打硬仗的底气和勇气。

土地复垦和生态修复是一项功在当代、利在千秋的事业。每一年的春花秋实，每一年的夏收冬藏，胡振琪的研究事业在年复一年里不断积累，他感慨：“既然选择了土地复垦与生态修复这一行，就要经得起风吹雨打，就要耐得住清贫和寂寞。过去是这样，现在是这样，未来还是这样。任何个人的名利终将会随时间流逝，真正留存天地之间的只有那肥沃的土地和锦绣的山河！”

专家简介：

胡振琪，“新世纪百千万人才工程”国家级人选，是我国第一位中美联合培养的土地复垦学博士，矿山土地复垦与生态修复领域著名专家、领军人物。现为中国矿业大学教授、博士生导师、能源资源战略发展研究院执行院长，中国矿业大学（北京）矿山生态安全教育部工程研究中心主任、土地复垦与生态重建研究所所长。

长期从事土地复垦与生态修复研究，作为项目负责人完成了国家原“863”计划、国家自然科学基金、国家科技支撑项目、国家重点研发专项、省部级重点科研项目及横向科研项目等共计100余项，先后获国家科技进步奖二等奖3项（其中2项排名第一），省部级科技进步奖20余项。出版专著10余部，编写教材5部，发表论文400余篇，获国家发明专利40余项、实用新型专利10余项。荣获美国采矿与复垦学会（ASMR）2009年度科技贡献奖和2018年度复垦（修复）先锋奖。