變荒蕪為沃土的“大地醫(yī)生”——記2023年度何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)獲得者、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授胡振琪

【云飛 編者按】2023年12月19日，國(guó)內(nèi)外著名土地復(fù)墾專家、長(zhǎng)江學(xué)者、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授胡振琪先生榮獲2023年度何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。作為胡教授的學(xué)生，倍感欣慰和驕傲！這是對(duì)胡教授半生獻(xiàn)身土地復(fù)墾，對(duì)環(huán)保和生態(tài)修復(fù)事業(yè)取得巨大成績(jī)的極大肯定！今天特刊發(fā)李秀、 劉堯、 閆瑩采訪胡教授的專文。

在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院有這樣一位教授，他猶如“大地醫(yī)生”，以仁心仁術(shù)為大地“療傷”，將荒蕪變成沃土。他就是長(zhǎng)期從事煤礦土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)研究與實(shí)踐，被譽(yù)為“土地復(fù)墾先鋒”的胡振琪教授。

我國(guó)大部分的煤炭來(lái)自井工開(kāi)采。井工開(kāi)采易引發(fā)地表塌陷、土地?fù)p毀和矸石堆積污染等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重影響國(guó)家生態(tài)安全、糧食安全。要煤炭還是要糧食？這道世界級(jí)難題擺在了我國(guó)科技工作者的案頭。

胡振琪教授三十余年如一日，著力于此。他揭示井工開(kāi)采對(duì)地表生態(tài)的損傷機(jī)理與規(guī)律，首創(chuàng)采煤塌陷區(qū)邊開(kāi)采邊復(fù)墾和黃河泥沙充填復(fù)墾技術(shù)，攻克自燃煤矸石山阻燃型生態(tài)修復(fù)技術(shù)，創(chuàng)立以“土層生態(tài)位”和“土壤關(guān)鍵層”為核心的土壤重構(gòu)理論框架與技術(shù)體系……他推動(dòng)了礦山生態(tài)修復(fù)理論與技術(shù)的革新，為我國(guó)該領(lǐng)域的創(chuàng)立、發(fā)展及國(guó)際學(xué)術(shù)影響做出了突出貢獻(xiàn)。經(jīng)過(guò)不懈努力，他將塌陷積水區(qū)變?yōu)楫a(chǎn)糧田，將矸石山污染源變?yōu)樯鷳B(tài)園。其成果廣泛推廣應(yīng)用，對(duì)保護(hù)國(guó)家耕地紅線、維護(hù)生態(tài)安全、建設(shè)綠色礦山發(fā)揮了重要作用。

“我要為大地療傷，變荒蕪為沃土”

初見(jiàn)胡振琪，很難將眼前這位樸素的學(xué)者和一個(gè)個(gè)耀眼的光環(huán)聯(lián)系在一起。

1991年，28歲的胡振琪從美國(guó)南伊利諾伊大學(xué)回國(guó)，成為中美聯(lián)合培養(yǎng)的第一位土地復(fù)墾學(xué)博士。2009年，他獲得了美國(guó)采礦與復(fù)墾學(xué)會(huì)（ASMR）土地復(fù)墾科技貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，這是ASMR第一次把獎(jiǎng)項(xiàng)頒給亞洲的科學(xué)家，也是我國(guó)土地復(fù)墾學(xué)者在國(guó)際上獲得的第一個(gè)大獎(jiǎng)。2018年，他又?jǐn)孬@ASMR學(xué)會(huì)頒發(fā)的生態(tài)修復(fù)先鋒獎(jiǎng)。這一獎(jiǎng)項(xiàng)每年全球僅評(píng)選一人，這也是中國(guó)土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)學(xué)者在世界范圍內(nèi)第一次獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)。

1984年，胡振琪進(jìn)入中國(guó)礦業(yè)大學(xué)測(cè)量物探系攻讀礦山測(cè)量專業(yè)碩士。1989年，26歲的胡振琪被國(guó)家派往美國(guó)南伊利諾伊大學(xué)進(jìn)行土地復(fù)墾方面的聯(lián)合培養(yǎng)。胡振琪回憶：“我那時(shí)是土地復(fù)墾專業(yè)的門外漢，但是國(guó)家急需這方面的人才。國(guó)家的需要就是我的方向，我有責(zé)任學(xué)好它?！?/span>

1991年，在美國(guó)學(xué)成之時(shí)，面對(duì)美方導(dǎo)師誠(chéng)摯的挽留，胡振琪沒(méi)有忘記自己赴美留學(xué)的初心，毅然選擇回國(guó)，投入到土地復(fù)墾的科研攻關(guān)中。

隨著改革開(kāi)放的不斷深化，工業(yè)化、城市化加速推進(jìn)，大量土地因工業(yè)活動(dòng)受到破壞，導(dǎo)致耕地面積銳減。當(dāng)時(shí)，90%以上的煤礦采用井工開(kāi)采方式，大量土地沉陷損壞，采煤塌陷地的土地復(fù)墾成為中國(guó)煤礦區(qū)亟待解決的問(wèn)題。

過(guò)去，治理此類問(wèn)題的辦法存在著嚴(yán)重的技術(shù)缺陷，如泥漿泵挖深墊淺技術(shù)復(fù)墾后土壤質(zhì)量比較差，農(nóng)作物產(chǎn)量不高，復(fù)墾土地泥濘等，嚴(yán)重影響復(fù)墾效率。

基于國(guó)內(nèi)外的土地復(fù)墾實(shí)踐，胡振琪深入研究土壤剖面重構(gòu)的理論與方法，創(chuàng)新性提出了“分層剝離、交錯(cuò)回填”的土壤剖面重構(gòu)工藝，實(shí)現(xiàn)土層順序的基本不變，構(gòu)造一個(gè)與原土壤一致或更加合理的土壤剖面。這一復(fù)墾方式，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的耕地恢復(fù)。

我國(guó)有10.8%的耕地與煤炭探明的保有資源量分布重合，如果將煤糧復(fù)合區(qū)的煤炭都挖出來(lái)，2億畝耕地將受到損毀甚至消失。

2005年，胡振琪首次提出“礦糧復(fù)合區(qū)”概念。他利用充填復(fù)墾技術(shù)對(duì)采煤沉陷區(qū)進(jìn)行修復(fù)，在開(kāi)采煤炭的同時(shí)保住耕地。

這其中，充填材料非常重要。胡振琪一直在尋找一種天然的、安全的填充材料。他發(fā)現(xiàn)，不少礦區(qū)距離黃河較近，一個(gè)奇思妙想慢慢誕生——用黃河泥沙作填充材料。想法有了，立即試驗(yàn)。取沙、輸沙、沉沙排水、土壤重構(gòu)……當(dāng)一項(xiàng)項(xiàng)工藝難關(guān)被逐漸攻克，成功在即之時(shí)，卻遭當(dāng)頭棒喝——試驗(yàn)區(qū)農(nóng)作物產(chǎn)量只有正常農(nóng)田的一半。

胡振琪經(jīng)過(guò)反復(fù)深入研究，發(fā)現(xiàn)自然界長(zhǎng)期地質(zhì)演化形成的土壤分層結(jié)構(gòu)，各土層都有各自的生態(tài)功能和空間位置，且總是有起到關(guān)鍵作用的土層。胡振琪創(chuàng)新性地提出“土層生態(tài)位”和“土壤關(guān)鍵層”的概念，并形成以“土層生態(tài)位”為基礎(chǔ)、以“土壤關(guān)鍵層”構(gòu)造為核心的仿自然土壤剖面重構(gòu)原理與方法。

正是發(fā)現(xiàn)了地層特質(zhì)，胡振琪開(kāi)始嘗試在覆蓋表土的基礎(chǔ)上，給充填的黃河泥沙加入黏土層作為關(guān)鍵層。由此，“五花肉式”充填方法誕生——充填一層泥沙，覆蓋一層黏土，再充填一層泥沙，如此反復(fù)循環(huán)，泥沙中夾雜著若干層土壤，既有利于保水保肥，又有利于微生物活動(dòng)加速土壤熟化。利用該技術(shù)后，復(fù)墾后的農(nóng)田產(chǎn)量3年內(nèi)達(dá)到正常農(nóng)田水平。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，耕地生產(chǎn)力水平提高15%以上。據(jù)估算，該技術(shù)可以造福黃河沿岸70公里范圍內(nèi)的1200萬(wàn)畝采煤沉陷區(qū)。

“我們必須不斷探索、不斷創(chuàng)新”

“科研道路并非坦途。攻克一個(gè)問(wèn)題，總會(huì)有新問(wèn)題出現(xiàn)，等待解決?！焙耒髡f(shuō)，“我們必須不斷探索、不斷創(chuàng)新?！?/span>

大氣污染和土壤污染密切相關(guān)。煤矸石是煤炭開(kāi)采必然產(chǎn)生的固體廢物，我國(guó)年排放量在7億噸以上。其中，酸性矸石堆積易氧化自燃，嚴(yán)重污染環(huán)境，治理難且易復(fù)燃，是礦山生態(tài)修復(fù)的重大難題。

胡振琪畢業(yè)歸國(guó)后，首先就把目光投向了煤矸石山。在僅有的1.7萬(wàn)元科研經(jīng)費(fèi)支持下，胡振琪憑借一腔熱情、一股闖勁，持續(xù)幾個(gè)月進(jìn)行攻堅(jiān)，在王莊礦創(chuàng)造了一套實(shí)用的煤矸石山綠化造林技術(shù)，創(chuàng)造性地將反坡環(huán)山帶整地法應(yīng)用于煤矸石山整地，提出了煤矸石山綠化造林的五階段基本模式。

治理前的山西王莊煤礦矸石山

治理后的山西王莊煤礦矸石山

3年后，4公頃土地產(chǎn)出了400萬(wàn)元的直接經(jīng)濟(jì)效益。

令人意想不到的是，10多年后，綠化成功的王莊礦煤矸石山，由于意外失火毀于一旦。

如果說(shuō)煤矸石物理?yè)P(yáng)塵只是“皮肉之痛”，那么煤矸石山自燃釋放二氧化硫、一氧化碳等有害氣體對(duì)大氣造成污染，更是“痛入骨髓”。心痛之余，胡振琪下決心要解決煤矸石山自燃問(wèn)題。

在這項(xiàng)研究中，兩個(gè)“點(diǎn)”的判定顯得尤為關(guān)鍵。一是燃點(diǎn)判定，矸石山是否為酸性是最基本的判斷，而傳統(tǒng)的pH值檢測(cè)卻帶有迷惑性。胡振琪團(tuán)隊(duì)提出了用“潛在酸性”計(jì)算方法來(lái)判斷酸堿度。二是著火點(diǎn)判定。胡振琪團(tuán)隊(duì)獨(dú)特的熱紅外與測(cè)繪技術(shù)相耦合的表層燃燒情況定位技術(shù)及基于表面溫度反演深部著火點(diǎn)位置模型，仿佛透視眼一般，能夠準(zhǔn)確找到著火點(diǎn)的位置。

在解決了兩個(gè)“點(diǎn)”的關(guān)鍵問(wèn)題后，胡振琪團(tuán)隊(duì)提出了表面噴漿與深部注漿相結(jié)合的安全滅火方法、生物化學(xué)抑制氧化和物理覆蓋碾壓相結(jié)合的抑氧隔氧防火技術(shù)、植被恢復(fù)技術(shù)等，并與潞安礦業(yè)集團(tuán)、陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)等形成了產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟，讓數(shù)十座自燃的煤矸石山“偃旗息鼓”。治理后，區(qū)域大氣中二氧化硫等有害氣體濃度降低50%以上，達(dá)到國(guó)家空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)。

胡振琪投入十余年心血的項(xiàng)目——《煤矸石山自燃污染控制與生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用》，榮獲2019年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

我國(guó)采煤塌陷地累積已超3000萬(wàn)畝，且每年以105萬(wàn)畝的速度增長(zhǎng)?！邦^痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”式的末端治理，必須要改變。

“在塌之前就要治理，從源頭和過(guò)程中控制?！焙耒髟谖覈?guó)井工開(kāi)采地區(qū)提出了邊開(kāi)采邊復(fù)墾（簡(jiǎn)稱邊采邊復(fù)）的概念。

“要實(shí)現(xiàn)邊采邊復(fù)，就要能夠預(yù)知這塊地方未來(lái)要塌陷多深，在哪個(gè)位置，提前把要沉入水里的土取出來(lái)，保護(hù)土壤?！焙耒髡f(shuō)。邊采邊復(fù)強(qiáng)調(diào)開(kāi)采工藝與修復(fù)工藝的充分結(jié)合，以保證按采礦計(jì)劃同步進(jìn)行。胡振琪研發(fā)了“星—空—地—井”感知技術(shù)，精準(zhǔn)獲取地上下信息，基于井上下耦合的地表生態(tài)損傷模型，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)耕地?fù)p傷發(fā)生的時(shí)空分布及減產(chǎn)程度，提出基于臨界積水閾值加約束條件的復(fù)墾時(shí)機(jī)優(yōu)選方法，攻克顧及未來(lái)下沉的水陸布局優(yōu)化和動(dòng)態(tài)施工技術(shù)，邊采邊復(fù)技術(shù)在山東、安徽等地的礦山實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，與穩(wěn)沉后治理相比，可多恢復(fù)耕地15%至40%，實(shí)現(xiàn)避水保土和煤糧兼得。

“這是一個(gè)需要一代代人堅(jiān)持的事業(yè)”

自1991年回國(guó)任教以來(lái)，30多年時(shí)間里，他始終將人才培養(yǎng)看得很重。

土地復(fù)墾學(xué)是一門多學(xué)科交叉的綜合性應(yīng)用學(xué)科，涉及土地科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)、地質(zhì)工程、礦業(yè)工程、測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)、管理學(xué)等多個(gè)學(xué)科。

胡振琪說(shuō)，土地復(fù)墾，是一個(gè)需要一代代人堅(jiān)持的事業(yè)。人才隊(duì)伍建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的重要工作，學(xué)科未來(lái)的發(fā)展要靠年輕一代，“他們是今后開(kāi)展原創(chuàng)性研究的保障”。

胡振琪治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)是出了名的。他反復(fù)強(qiáng)調(diào)，“做學(xué)問(wèn)不能一知半解。”他非常注意培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力，要求每位學(xué)生都有獨(dú)立開(kāi)展一個(gè)完整項(xiàng)目的經(jīng)歷，做到既能做科研又會(huì)做工程，而且必須親自經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)深入調(diào)研，重視第一手?jǐn)?shù)據(jù)的積累。

育人過(guò)程中，胡振琪以身作則、躬身示范。即便由于過(guò)去繁重的工作勞動(dòng)造成了如今嚴(yán)重的腰椎疾病，他依然走遍礦區(qū)和矸石山，取水取沙，采集第一手材料。他說(shuō)，從事土地復(fù)墾和生態(tài)修復(fù)，必須要腳踏實(shí)地，“把學(xué)問(wèn)做在田野間，把論文寫(xiě)在大地上，才能醫(yī)大地之痛，還綠水青山”。

雖然嚴(yán)厲，但胡振琪“刀子嘴、豆腐心”也是出名的。生活中，胡振琪親切樸素。在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)校園里，他喜歡到年輕一代中間去，天南地北地和學(xué)生聊一聊，給他們一些建議。

30余年，胡振琪培養(yǎng)出博士后9名、博士108名、碩士128名，培育了一支扎實(shí)肯干、具有國(guó)際影響力的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。這其中，既有學(xué)術(shù)界的教授、博導(dǎo)，也有在基層一線的科研人員，還有在政府部門出謀劃策的公務(wù)員以及致力于產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化的商業(yè)人士，他們?cè)诓煌I(lǐng)域?yàn)槲覈?guó)土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)作出貢獻(xiàn)。

胡振琪還創(chuàng)立了中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)專業(yè)委員會(huì)，主編中國(guó)科協(xié)立項(xiàng)的首部《煤礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)學(xué)科發(fā)展報(bào)告》，推進(jìn)相關(guān)政策和制度的完善，為我國(guó)礦山生態(tài)修復(fù)事業(yè)創(chuàng)建創(chuàng)新和國(guó)際化作出突出貢獻(xiàn)。

每每談到采煤沉陷地從廢棄荒蕪、雜草叢生，變得耕地肥沃、魚(yú)蝦滿塘、鴨鵝滿地，胡振琪就感慨：“土地復(fù)墾和生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)功在當(dāng)代、利在千秋的事業(yè)。”

胡振琪說(shuō)：“既然選擇了土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)這一行，就要經(jīng)得起風(fēng)雨、耐得住寂寞。過(guò)去是這樣，現(xiàn)在是這樣，未來(lái)還是這樣。任何個(gè)人的名利終將會(huì)隨時(shí)間流逝，真正留存天地之間的只有肥沃的土地和錦繡的山河?！?/span>

摘自 《中國(guó)煤炭報(bào)》2024年1月20日四版

作者：李秀 劉堯 閆瑩

附：【胡振琪教授簡(jiǎn)介】

胡振琪，教授，博士生導(dǎo)師。

1984: 畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)地質(zhì)系獲礦山測(cè)量專業(yè)工學(xué)學(xué)士學(xué)位

1987: 畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)測(cè)量物探系工程測(cè)量專業(yè)工學(xué)碩士學(xué)位

1989.02-1991.05: 留學(xué)美國(guó)南伊利諾大學(xué)

1991: 畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦系工程測(cè)量專業(yè)獲工學(xué)博士學(xué)位（為中美聯(lián)合培養(yǎng)的土地復(fù)墾學(xué)博士）

1996.09-1997.09: 獲英國(guó)皇家學(xué)會(huì)對(duì)華研究員獎(jiǎng)學(xué)金，以Exeter大學(xué)榮譽(yù)研究員的身份在該大學(xué)坎伯恩礦院研究污染土地的復(fù)墾

負(fù)責(zé)參與國(guó)家863課題3項(xiàng)，國(guó)家支撐計(jì)劃項(xiàng)目和課題2項(xiàng)，國(guó)際合作3項(xiàng)，國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目6項(xiàng)，國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)2項(xiàng)

出版學(xué)術(shù)專著10余部，主編參編教材6部

在國(guó)內(nèi)外期刊和國(guó)際會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇

指導(dǎo)畢業(yè)博士后、博士、碩士100余人

研究方向：

1. 土地復(fù)墾與生態(tài)重建

2. 礦山地質(zhì)環(huán)境治理

3. 國(guó)土資源利用與管理

4. 礦山測(cè)量

代表性科研項(xiàng)目：

1. 大型煤炭基地沉陷區(qū)黃河泥沙充填修復(fù)技術(shù)及示范，國(guó)家十二五支撐計(jì)劃

2. 風(fēng)沙區(qū)超大工作面開(kāi)采的土地?fù)p傷規(guī)律及生態(tài)修復(fù)方法，國(guó)家自然科學(xué)基金煤炭聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目

3. 酸性煤矸石山污染原位控制與生態(tài)重建聯(lián)合治理技術(shù)及示范,國(guó)家863計(jì)劃

4. 煤礦區(qū)典型重金屬?gòu)?fù)合污染土壤的綜合修復(fù)技術(shù)，國(guó)家863計(jì)劃

5. 土地整理工程施工關(guān)鍵技術(shù)研究，國(guó)家十一五支撐計(jì)劃

6. 高潛水位煤－糧復(fù)合主產(chǎn)區(qū)采煤塌陷地邊采邊復(fù)技術(shù)與示范, 國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)

7. 基于溫度探測(cè)的煤矸石山自燃監(jiān)測(cè)原理與方法, 國(guó)家自然科學(xué)基金

8. 煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞的機(jī)理及重建技術(shù)研究, 教育部跨世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃

9. 礦區(qū)復(fù)墾土壤重構(gòu)的理論與方法——以煤礦區(qū)為例，國(guó)家自然科學(xué)基金

10. “煤基生態(tài)環(huán)境修復(fù)劑”的研究與開(kāi)發(fā)及其應(yīng)用, 國(guó)家863計(jì)劃

代表性論著：

1. Zhenqi Hu，Guanghua Yang，Wu Xiao，Jing Li，Yaoqi Yang，Yang Yu，F(xiàn)armland damage and its impact on the overlapped areas of cropland and coal resources in the eastern plains of China. Resources，Conservation and Recycling. 2014，86:1–8

2. Hu Zhenqi，Xiao Wu. Optimization of concurrent mining and reclamation plans for single coal seam: a case study in northern Anhui，China. Environmental Earth Sciences. 2013，68(5):1247-1254

3. Hu，Zhenqi，Xu，Xianlei，Zhao，Yanling. Dynamic monitoring of land subsidence in mining area from multi-source remote-sensing data - a case study at Yanzhou，China. International Journal of Remote Sensing，2012，33(17):5528-5545

4. 胡振琪,肖武,王培俊,趙艷玲. 試論井工煤礦邊開(kāi)采邊復(fù)墾技術(shù)[J]. 煤炭學(xué)報(bào),2013,38(2):301-307

5. 胡振琪,龍精華,王新靜.論煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的自修復(fù)、自然修復(fù)和人工修復(fù)[J].煤炭學(xué)報(bào),2014,39(08):1751-1757

6. 胡振琪,王新靜,賀安民.風(fēng)積沙區(qū)采煤沉陷地裂縫分布特征與發(fā)生發(fā)育規(guī)律[J].煤炭學(xué)報(bào),2014,39(01):11-18

7. 胡振琪,位蓓蕾,林衫,楊潔,李耀. 露天礦上覆巖土層中表土替代材料的篩選[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29(19):209-214

8. 胡振琪 李晶 趙艷玲，礦產(chǎn)與糧食復(fù)合主產(chǎn)區(qū)環(huán)境質(zhì)量與糧食安全的問(wèn)題、成因與對(duì)策，科技導(dǎo)報(bào). 2006,(3):28-31

9. 胡振琪，煤礦山復(fù)墾土壤剖面重構(gòu)的基本原理與方法，煤炭學(xué)報(bào)，1997,22(6):617-622

10. 胡振琪、李鵬波、張光燦，煤矸石山復(fù)墾，北京：煤炭工業(yè)出版社，2006 （國(guó)家出版基金資助）

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