矿山废弃地生态修复过程中基质改良与植被重建研究进展

国民经济的发展离不开矿产资源的开发,而矿产资源的开发又不可避免要破坏矿区原有的生态环境,形成大量矿山废弃地。因此,矿山废弃地生态修复问题是国民经济可持续发展过程中亟待解决的任务。本文从矿山废弃地生态修复与重建内涵的发展开始,着重分析了矿山废弃地生态修复与重建过程中的基质改良(包括表土覆盖、物理、化学改良、生物改良和废弃物人工基质改良技术)与植被重建(植被自然演替模式、植被种类选择和植被修复作用),并对今后矿山废弃地生态修复的发展趋势进行了探讨。     

矿山废弃地生态修复研究进展

随着社会经济的发展, 矿山废弃地生态修复理论与实践已成为各国共同研究的热点。从矿山废弃地生态修复理论、修复技术、修复生态效益及修复质量评价这四个方面介绍了国内外矿山废弃地生态修复的研究进展, 并对我国矿山废弃地生态修复研究工作进行展望: (1)在矿山废弃地生态修复过程中, 更应关注近期利益与远期利益的最佳结合;(2)矿山废弃地生态修复基础理论尚有待进行深入研究, 生态修复技术需要开展多学科、多领域协作实现进一步创新;(3)需要建立较为一致且完善的矿山废弃地生态修复质量评价体系; (4)在矿山废弃地生态修复过程中, 利用风景园林学科的相关理论方法进行景观营造, 实现矿山废弃地重建和景观化。     

采矿废弃地的生态恢复与可持续景观设计

采矿废弃地是剧烈人为干扰下的一种特殊景观类型 ,其生态系统结构与功能退化严重 ,同时其使用功能和美学价值被破坏。通过生态恢复和重建促使采矿废弃地的生态和经济价值再生 ,并通过景观设计赋予利用和美学的价值 ,对区域生态系统的健康、地方经济可持续发展以及人民的生活水平具有十分重要的意义。通过分析采矿废弃地的景观生态特征和环境影响 ,对生态恢复与重建的各种工程与生物措施以及可持续利用途径进行综述 ,并通过介绍和分析国内外一些案例 ,进而对采矿废弃地景观设计的基本原则进行总结。     

矿区废弃地复垦的景观生态规划与设计

景观生态学属于宏观尺度生态空间研究范畴,理论信心集中表现为空间异质性和生态整体性两方面。基于景观生态规划与设计的生态重建就是使采矿废弃地具有具体利用方式和一定水平的生产力,维持相对稳定的生态平衡,与周围景观牲相协调,最终达到生态整体性目标。矿区废弃地有多种类型,冰同类型具有不同的生态重建途径。矿区废弃地隶属各种尺度的景观类型,只有按照景观生态学原理,在宏观上设计出合理的景观格局,在微观上创造出适合     

矿山废弃地生态重建研究进展

提出了今后需要加强研究的几个问题 :(1)加强干旱半干旱地区矿山废弃地生态重建的理论与实践研究 ;(2 )筛选与培育耐重金属污染和超富集重金属的植物物种 ;(3)加强西部矿山废弃地共性问题的研究与探讨 ,即如何根据植物与土壤的关系将矿业废弃地划分为不同的类型 ,并在此基础上研究不同类型的废弃地与植物的相互关系 ,进而探讨出必要的人工辅助措施 ,这将是今后矿山废弃地生态重建机制研究的重点。     

中国矿业废弃地的复垦对策研究(Ⅰ)

述评了中国矿业废弃地的现状及其环境影响,系统总结了几十年来中矿业废弃地复垦的理论研究、法规建设和实践方面的进展情况和不足之处。同时指出：根据中国国情,深入研究不同类型废弃地复垦的技术体系和模式、卓有成效的促成理论研究和实践的结合,修订完善现有的复垦与生态重建的政策法规是中国矿业废弃地复垦工作的当务之急。     

铜尾矿废弃地土壤动物多样性特征

土壤动物的恢复、群落演替及其多样性对于铜尾矿废弃地的生态重建具有重要意义.为了解铜尾矿废弃地土壤动物群落多样性特征,在铜陵市铜尾矿区设置4个样地23采样点,共捕获土壤动物4622只个体,隶属5门10纲18目29类.结果表明,铜尾矿自然废弃地与其对照组土壤动物多样性差异明显,自然废弃地土壤动物丰富度指数d、大型土壤动物密度、中小型土壤动物密度、多样性指数H'和D·G指数均小于其对照组且存在显著差异.而复垦废弃地中小型土壤动物密度和D·G指数小于其对照组且存在显著差异,多样性指数H'大于其对照组且差异极显著,其他土壤动物群落指标与其对照组均无显著差异.相似系数q表明,外围林地间土壤动物群落相似性最大,其次是复垦废弃地与外围林地间,自然废弃地与其它3个样地间相似性最小.从垂直分层来看,复垦废弃地土壤动物表聚性强于自然废弃地,尾矿废弃地表聚性强于外围林地.灰色关联分析表明,铜尾矿区土壤理化性质与土壤动物群落结构指标关系密切,其中最重要的因素是土壤含水量和总钾含量,重金属全镉含量也不容忽视,植被因素和土壤全铜含量对土壤动物的影响相对较小.由此可见,土壤含水量、土壤基质的优劣、土壤有机质与营养元素的含量等因素限制了铜尾矿废弃地土壤动物的恢复与重建,而这些因素的改善主要归功于尾矿废弃地的土地复垦和作物种植.所以,尾矿废弃地的复垦与利用有利于土壤动物的恢复与重建.     

华南铅锌尾矿生态恢复的理论与实践

介绍了近年来有关华南地区5个铅锌尾矿生态恢复研究领域的主要研究成果。内容包括：铅锌尾矿的理化性质和影响植物定居的限制因子;尾矿酸化的预测与控制;尾矿的基质改良;尾矿自然定居植物的生态对策;重金属耐性植物的筛选与耐性机理;豆科植物在废弃地植被恢复中的作用;尾矿湿地系统的重建及其废水处理效率;土壤种子库在尾矿生态恢复中的作用;尾矿植被恢复的野外中试研究等。同时,也讨论了尾矿废弃地生态恢复的未来研究方向。     

为矿区“疗伤”的先锋植物

经过几十年的开采,有些地方矿产资源接近枯竭,而且土地被严重破坏,满目疮痍,产生了大量的矿业废弃地。幸运的是,生态环境保护及采后重建的研究已经提上日程。     

矿业废弃地生态恢复的土壤生物肥力

土壤生物肥力水平是成功地进行矿业废弃地土地管理的关键因素之一,是矿业废弃地生态恢复和治理的重要指标。文章系统地介绍了矿业废弃地的土壤生物群落组成及功能,矿业废弃地特殊的生境对土壤生物群落的影响,也讨论了矿业废弃地生态恢复中的土壤生物的管理工作。     

美国煤矿废弃地的生态修复

在对美国煤矿废弃地生态修复项目实地考察的基础上,结合相关文献资料,介绍了其煤矿废弃地生态修复的管理体系、资金来源及使用\\技术路线及保障措施。结合实例介绍了美国煤矿废弃地生态修复的工程措施,并重点介绍了"师法自然生态修复法"的新理念及其指导下的生态修复设计和生态修复工程建设。"师法自然生态修复法"是基于地形、地貌、水文、气象、气候等条件,模拟自然的生态修复过程。"师法自然生态修复法"将会对我国的生态修复产生积极而深远的影响。     

我国大型煤炭基地建设的生态恢复技术研究综述

煤炭能源是我国的主体能源,在我国经济社会发展中具有重要的战略地位。煤炭工业是关系我国经济发展和能源供应安全的重要基础产业。由于受传统发展观的影响,煤炭工业一直存在生产粗放、安全事故频发、资源浪费严重、环境治理和管理滞后等问题。我国大型煤炭基地的建设对提高煤炭供应保障能力起到了关键支撑作用。因此,从区域可持续发展的角度出发,加强矿区的生态恢复,深化煤炭资源的开发利用和环境保护,对促进国家和区域生态环境与社会经济的可持续发展,构建和谐矿区,确保区域乃至全国的生态安全特别是能源安全具有重要的意义。介绍了国家大型煤炭基地的发展历程、分布和开发现状,以及煤炭开采利用带来的一系列生态环境问题,重点阐述了当前我国煤炭基地建设的关键生态恢复技术体系,并从生态恢复与环境管理的角度提出我国大型煤炭基地的可持续发展建议。     

矿区废弃地土壤动物研究进展

土壤动物的侵入与定居是矿区废弃地群落结构形成的重要途径.随着矿区废弃地废弃时间的增加,土壤动物群落结构不断改变,这对于矿区废弃地生态系统演替与生态恢复具有重要的作用.本文综述了矿区废弃地土壤动物生态环境、土壤动物迁居与群落演替、土壤动物活动对土壤过程的影响、土壤动物对矿区废弃地环境的响应及其指示意义等方面的研究进展.在对已有成果进行综合分析的基础上,就目前矿区废弃地土壤动物研究中亟待解决的一些问题进行了探讨,并提出今后应加强研究的方向.     

煤矸石山生态恢复的主要路径

煤矿开采过程伴随着大量煤矸石和废弃物的堆积,对当地生态环境造成巨大危害,恢复受损煤矿区煤矸石山生态系统成为近年来研究的热点。目前,许多研究者从煤矸石山土壤和植被恢复技术、监督管理等方面进行归纳总结,各有侧重地提出相应恢复措施,对于指导当地生态恢复实践发挥了重要作用。然而,绝大部分研究综述均未深入分析煤矸石山生态恢复过程中的关键问题,同时也未从生态系统的整体性和长期稳定性考虑设置恢复路径。基于此,通过梳理前人研究成果,归纳出煤矸石山恢复过程中的地质安全、土壤环境、植被恢复、种群繁衍、生态系统稳定等方面关键问题,从恢复前后逻辑关系和生态系统整体性考虑,设计出边坡稳定性处理及整形、土地复垦、物种选择、人工建植、土壤种子库形成、种群繁衍与更新、生态系统健康和稳定性评价、补充措施等一整套煤矸石山生态恢复的主要路径和方法,对煤矸石山生态系统恢复的基本途径从六个方面进行了总结,同时提出存在的问题和未来需要进一步研究的方向,为煤矸石山生态系统恢复实践提供重要理论指导。     

新时期我国国土空间生态修复理念与模式探讨

国土空间生态修复以地理学、景观生态学理论为基础,是推进生态文明、建设美丽中国的重要举措。我国国土空间生态修复呈现理论体系多学科化、工作模式多元化、技术方法融合化、实践探索多样化的特征,工作总体成效显著与任务艰巨并存。本文基于国土空间生态修复的新挑战,对国土空间生态修复研究的总体框架和技术路径、区域国土空间生态修复的工作机制与模式、国土空间生态修复的内容体系和技术标准进行综述。新时期,我国国土空间生态修复顶层设计应重点围绕工作体系、业务边界和制度体系3项内容,明确各类业务流程的职责边界,从理论、制度、工程、技术全域视角实现工作全链条闭合管理。乡村聚落区、城镇建成区、工矿聚集区、生态功能区、蓝色海洋区是区域尺度国土空间的5大组成要素,分别对应全域土地综合整治、城市更新与城市双修、矿山地质环境修复治理、山水林田湖草系统修复、蓝色海湾修复整治5种差别化生态修复模式。应综合运用“三个集成”(信息、技术、流程)思维,构建一套涵盖调查监测评价、国土空间规划、工程项目实施、工程项目验收、生态系统监测评价一体化的区域国土空间生态修复工作模式。     

景感生态学在煤电基地生态建设与管理中的应用

煤电基地的开发对中国能源利用格局具有深远的影响,是煤炭行业发展的重要方向,但也对生态环境提出了严峻的挑战。在我国煤电基地的生态建设中,基于景观生态学的应用研究较多,缺乏对居民感知、愿景和福祉等方面的联系和研究。以内蒙古锡林郭勒煤电基地为例,在分析因煤电基地的开发建设而导致的生态环境问题基础上,运用景感生态学的理论和方法,从煤电基地的景感营造、景感修复、景感保护监测管理、生态文明的建设共4个方面进行了分析,为煤电基地的生态建设、保护与管理提出了具有建设性的措施和建议。结合生态环境物联网对所选景感指标的监测、谜码数据平台的评价分析及预警系统,对实现煤电基地的生态健康保障、生态服务提升、以及居民愿景和福祉的提高有着重要意义,为实现区域可持续发展的目标提供了有效措施。本研究为煤电基地相关区域的生态建设、保护与管理提供科学依据和有效对策,为后续相关研究打下基础。     

Planning mine restoration through ecosystem services to enhance community engagement and deliver social benefits

Mining companies are expected to return land to a stable, productive, and self‐sustaining condition by rehabilitating degraded areas to also deliver social benefits, an essential dimension of sustainable land management. This research aimed to develop a framework for mine rehabilitation planning based on an integrated analysis of the social‐ecological system provided by the ecosystem services concept to facilitate community engagement and the delivery of social benefits. An Ecosystem Services Assessment for Rehabilitation framework was tested at two bauxite mines undergoing ecological restoration. The mines are operated by the same company in two countries. Key results showed that the framework can help companies, regulators, and community members alike identify whether biophysical restoration efforts translate into key human benefits. Overall the framework provides a means for enhancing community engagement to explicitly address social benefits that, with a business as usual focus on ecological goals, may not be delivered. The ecosystem services concept provides a practical approach to link ecological and social outcomes of mine restoration.     

Salamander diversity of reforested abandoned surface coal mines in the Appalachian Region,U.S.A.

Surface coal mining is a pervasive form of land use and leading cause of deforestation in the Appalachian Region of the United States. Contemporary reclamation practices tend to produce strongly altered landscapes that inhibit forest succession, so there is a need for the development of alternative methods. Surface coal mines that preceded modern reclamation laws, known as abandoned mine lands, have become reforested in many locations and may serve as a model for improving the restoration of forests in postmining landscapes. I compared salamander diversity between 5 forests growing atop abandoned surface coal mines to 5 similar aged reference forests in southeastern Ohio using time constrained transect searches in autumn 2012 and spring 2013. The survey revealed 1,480 salamander individuals, representing 11 different species from 3 different families. The vast majority of salamanders (93%) were from the family Plethodontidae. Salamander species richness was significantly higher in reference forests than in mined forests, but this difference was contingent on the presence of stream‐dependent species in the reference forests. Salamander relative abundance was not significantly different between reference and mined forests. This survey demonstrates that reforested abandoned surface coal mines can provide suitable habitat for many forest‐dependent, terrestrial salamander species, but impaired water quality of headwater streams may limit the colonization of these forests by stream‐dependent species.     

在矿山废弃地上发展可再生能源的潜力——以辽宁省为例

在国内外碳减排压力和我国能源结构调整需求下,我国可再生能源的开发压力较大.矿山具有丰富的废弃土地,发展可再生能源的潜力巨大,在矿山废弃地上开发可再生能源对我国的能源战略具有重要意义.本研究以辽宁省矿山废弃地为例,提出矿山废弃地的生物质能与太阳能发展预案,估算辽宁省矿山废弃地的可再生能源发展潜力.结果表明:辽宁省1227.6 km2的矿山废弃地面积发展可再生能源的潜力较大,不同预案的潜力差异显著.预案1以光伏发电最大化为目标模式,总计可发电量为79.4 TWh,折标煤量32.1 Mt,碳减排量为79.1Mt CO2.预案2以生物质能源利用最大化为目标模式,光伏与生物质能总的发电量可达到31.2~33.1 TWh,折标煤量12.7~13.4 Mt,碳减排量为31.1~33.0 Mt CO2.预案3以矿山能源综合利用最大化为目标并兼顾生态修复的发展模式,光伏与生物质能总的发电量可达到62.3~63.7 TWh,折标煤量25.1~25.7 Mt,碳减排量为62.1~63.5 Mt CO2.3种预案的发电量在31.2~79.4 TWh,占辽宁省2016年总电力消费量的15.3%~38.9%,折标煤量12.7~32.1 Mt,碳减排量为31.1~79.1 Mt CO2.本研究对在矿山废弃地上发展可再生能源潜力及其替代化石能源能力的评估,对于碳减排、能源结构的调整以及矿山废弃地的生态修复具有重要的研究意义.     

东部草原区煤电基地开发生态修复技术研究

本项目为"十三五"国家重点研发计划批复项目(2016YFC0501100)。针对我国东部草原区大型煤电基地开发生态修复技术需求和工程实施难题,聚焦煤炭开发对草原生态(水、土壤、植被)的影响机理及累积效应、区域生态稳定性与生态安全协调机制两大科学问题,运用生态学、采矿学、环境科学、草叶科学等多学科方法,采用理论分析、调查监测、试验研究相结合的综合手段,厘清煤炭开发对地下水和植被种群的影响边界、程度及累计效应,研发生态效应评价、区域水资源动态监测、水资源保护利用、煤矿土地整治、微生物联合修复、景观生态恢复等15项关键技术,形成基础理论、关键技术和工程示范一体化体系,创立东部草原区生态修复模式,在呼盟和锡盟煤炭开发基地进行集中工程示范,为我国东部草原区煤炭开发与生态修复提供理论和技术支撑。