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。     

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。     

芒属植物重金属耐性及其在矿山废弃地植被恢复中的应用潜力

芒属植物重金属耐性强,并且是重要的能源植物,其在矿山废弃地植被恢复中的应用备受关注.芒属植物对多种重金属耐性强,但不属于重金属超累积植物.目前的研究认为,根系代谢能力强、根际存在多种共生微生物及抗氧化和光合作用能力强是芒属植物重金属耐性强的重要原因,但更为全面的耐性机理需要深入研究.芒属植物在矿山废弃地植被恢复的应用潜力大,可以清除土壤重金属、改善土壤性质和促进生物多样性发展.本文总结分析了芒属植物生物学特性、重金属耐性特点、机理及其在矿山废弃地植被恢复中的应用潜力,提出了应用芒属植物进行矿山废弃地植被恢复的基本思路,并对芒属植物的重金属耐性机理及应用的未来研究方向进行展望,以期为利用芒属植物开展矿山废弃地植被恢复提供借鉴.     

粤东北矿山废弃地植被恢复模式探讨

矿山废弃地植被恢复是基于土壤环境改良的前提下,充分考虑植物景观的营造手段,结合生态学要求构建近自然群落。通过对广东省梅州市不同类型的矿山废弃地植被自然恢复的现场调查研究,结合国内外矿山废弃地的研究成果,指出粤东北地区矿山废弃地植物的修复原则,并提出植被恢复的具体修复方法。     

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。     

中国北方露天煤矿区植被恢复研究进展

煤炭开采破坏了土地原有的自然属性,进而导致一系列生态和环境问题,形成大量矿山废弃地。恢复受损的土壤和植被是矿山废弃地生态复垦的关键。本文在查阅国内外大量相关研究成果的基础上,就中国北方露天煤矿区生态复垦过程中植被恢复的研究现状及当前研究存在的问题进行了评述,并指出今后工作内容的重点是开展长期定位监测,加强煤矿废弃地土壤-植被系统的长期定位研究,为露天煤矿区的合理经营与管理提供科学依据。     

大兴安岭古利库砂金矿废弃地土壤重金属含量特征

矿产资源开采后形成大量废弃地已经成为土壤重金属污染主要来源之一。大兴安岭地区是我国砂金矿重要分布区,近百年的开采历史导致该地区遗留大面积的砂金矿采矿废弃地。然而,目前关于大兴安岭砂金矿废弃地土壤重金属污染情况的研究鲜见报道。本文以大兴安岭地区古利库砂金矿废弃地为对象,研究了砂金矿废弃地土壤重金属元素Hg、As、Pb、Cd和Cr的污染情况及分布特征,并采用内梅罗指数进行土壤重金属元素综合污染等级评价。结果发现:(1)与大兴安岭天然林相比,砂金矿废弃地土壤As、Cd和Cr含量分别增加83%、78%和101%;(2)在砂金矿废弃地不同位置,土壤Hg和Pb含量存在差异,而As、Cd和Cr含量差异不显著;(3)砂金矿废弃地土壤Hg、As、Pb、Cd和Cr含量均低于我国土壤环境质量一级标准值,土壤重金属污染综合评价等级未达到轻度污染等级。研究表明,大兴安岭砂金矿废弃地土壤重金属污染并不严重,今后在该地区砂金矿废弃地生态恢复建设中应该重点考虑土壤水分或养分限制问题。     

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。     

铜陵市狮子山铜尾矿废弃地生态恢复过程中植被演替规律

通过对铜陵市狮子山铜尾矿废弃地植被的实地调查,探讨了该废弃地的植被状况及其植被恢复过程中的植物群落形成与演替的一般规律与特征。结果表明目前废弃地入侵、定居植物共49种,隶属于15科38属,主要包括菊科(12种)、禾本科(11种)、豆科(8种)等。极端贫瘠和过高的重金属含量(特别是Cu、Cd,平均超出对照土样的20~30倍)是限制植物在废弃地定居的主要因素。全部植物中,一、二年生草本植物26种,多年生草本植物20种。风播种子和果实是废弃地植物繁殖体的主要来源。尾矿废弃地植物群落形成具有先锋植物的入侵、定居、群聚和竞争等过程,共形成了14种相对稳定的小群落,包括单优势种群落、次优势种群落和共优势种群落三种类型。伴随着尾矿废弃地植物群落的形成与演替,群落中物种丰富度增大,多样性指数呈增加趋势,而群落内植物种综合优势比间的差值趋于减小。     

铜陵市狮子山铜尾矿废弃地生态恢复过程中植被演替规律

通过对铜陵市狮子山铜尾矿废弃地植被的实地调查,探讨了该废弃地的植被状况及其植被恢复过程中的植物群落形成与演替的一般规律与特征.结果表明:目前废弃地入侵、定居植物共49种,隶属于15科38属,主要包括菊科(12种)、禾本科(11种)、豆科(8种)等.极端贫瘠和过高的重金属含量(特别是Cu、Cd,平均超出对照土样的20～30倍)是限制植物在废弃地定居的主要因素.全部植物中,一、二年生草本植物26种,多年生草本植物20种.风播种子和果实是废弃地植物繁殖体的主要来源.尾矿废弃地植物群落形成具有先锋植物的入侵、定居、群聚和竞争等过程,共形成了14种相对稳定的小群落,包括单优势种群落、次优势种群落和共优势种群落三种类型.伴随着尾矿废弃地植物群落的形成与演替,群落中物种丰富度增大,多样性指数呈增加趋势,而群落内植物种综合优势比间的差值趋于减小.     

Arbuscular mycorrhizal fungi benefit drought-stressed Salsola laricina

Plant Ecology - Due to its contribution to plant drought tolerance, arbuscular mycorrhizae (AM) may play an important role in the revegetation of degraded pastures in semi-arid and arid regions....     

外源凹凸棒土添加对半干旱矿区复垦土壤水分涵养功能的影响

大规模的采矿作业已对我国半干旱区植被生态造成很大破坏,矿区植被亟待恢复,以解决半干旱矿区日益恶化的生态环境问题。如何改良土壤、有效储存和利用降水是半干旱矿区复垦土地植被恢复的首要问题。本研究针对半干旱矿区复垦土地水分涵养功能不足的问题,提出利用凹凸棒土和当地砂土组配作为新覆土材料,并研究了外源凹凸棒土添加对神木矿区复垦土壤入渗、排水和储水能力的影响。结果表明: 随着凹凸棒土含量的增加,土壤的累积入渗量减少4.8%～37.4%,入渗率减少6.4%～46.3%,湿润锋推进速度减小9.8%～116.9%,饱和导水率减小14.3%～59.5%,24 h和72 h排水量分别减少0.3%～4.3%和0.3%～2.5%,土壤最大储水量增加1.6%～22.4%。外源凹凸棒土的作用效果在添加量为150 t·hm^-2时基本已达到最大,结合经济成本的最佳用量在30～150 t·hm^-2。本研究结果系统揭示了凹凸棒土对半干旱矿区土壤减渗保水的作用机理,证明其可以作为半干旱矿区复垦土壤改良的有效材料,为半干旱矿区土地复垦和植被恢复提供参考。     

露天煤矿排土场边坡植被组成特征及其群落稳定性评价

研究植被恢复过程中植物群落组成、结构及稳定性的变化,可进一步了解到植物群落的演替过程及规律。采用空间代时间的方法对内蒙古锡林郭勒盟北电胜利露天煤矿4个排土场边坡人工恢复植被进行群落调查,在此基础上采用多样性指数与优化后的M.Godron稳定性指数对植物物种组成、物种多样性及其群落稳定性进行分析,探究不同恢复年限排土场边坡植被在恢复过程中群落特征及稳定性变化特征。结果表明：（1）排土场边坡植物物种组成共有16科44属56种,植物群落组成较简单,其中禾本科种类最多,生长型以草本植物为主。（2）随着恢复年限的增加,植物生活型由一、二年生转变为多年生,坡面优势种由人工种植植物转变为本土植物。（3）整体看,随着恢复年限增加,物种多样性呈下降趋势,群落稳定性整体呈上升趋势。（4）由于不同坡向土壤微环境差异,北坡恢复效果及稳定性好于南坡。本研究在一定程度上可为露天煤矿排土场边坡人工修复过程中植物物种及合理配置模式的选择提供科学依据。     

The ecology of restoration: historical links, emerging issues and unexplored realms

Restoration ecology is a young academic field, but one with enough history to judge it against past and current expectations of the science's potential. The practice of ecological restoration has been identified as providing ideal experimental settings for tests of ecological theory; restoration was to be the 'acid test' of our ecological understanding. Over the past decade, restoration science has gained a strong academic foothold, addressing problems faced by restoration practitioners, bringing new focus to existing ecological theory and fostering a handful of novel ecological ideas. In particular, recent advances in plant community ecology have been strongly linked with issues in ecological restoration. Evolving models of succession, assembly and state-transition are at the heart of both community ecology and ecological restoration. Recent research on seed and recruitment limitation, soil processes, and diversity–function relationships also share strong links to restoration. Further opportunities may lie ahead in the ecology of plant ontogeny, and on the effects of contingency, such as year effects and priority effects. Ecology may inform current restoration practice, but there is considerable room for greater integration between academic scientists and restoration practitioners.     

油页岩废渣场的生态恢复

油页岩开采带来一系列的生态与环境问题 ,但对油页岩废渣场进行生态恢复的历史还较短 ,也缺少系统专门的研究报道。国外对油页岩废渣的利用始于 2 0世纪 4 0年代 ,对废渣场生态恢复的研究始于 2 0世纪 6 0年代 ,均早于我国。由于废渣场的基质成分恶劣 ,缺乏一般的土壤结构 ,复垦难度大。一般有 3种常规的复垦方法 :不经处理直接栽种植物 ;常规的物理或化学处理后栽种植物 ;表土覆盖后再进行植被恢复。前 2种方法均难产生显著效果 ,第 3种见效较快 ,但工作量大。近年来 ,一些新技术 ,如生物降解、生物富集和生物强化技术等被发明并用来恢复油页岩废弃地 ,取得了较好的生态恢复与修复效果。我国从 1985年开始 ,在广东茂名进行油页岩废渣场的生态恢复工作 ,先后对面积达 1.4 km2 和 6 .7km2 的 2个大型废渣场 (南排土场和北排土场 )进行了治理 ,主要是采用生物修复技术中的植物修复来进行试验。南排土场经过 19a的复垦演替成了郁郁葱葱的森林 ;北排经过 5 a的实践也取得了很好的恢复效果 ,一些幼林初步形成。然而 ,当前北排土场恢复实践中出现了一些很值得关注的现象 ,如乔木树种矮化、分枝增多等 ,但这些问题还有待进一步研究解决。此外 ,还探讨了油页岩废渣场开展生态恢复的步骤与原则     

基于恢复生态学的洞庭湖区“山水林田湖草”生态修复研究

实施洞庭湖区"山水林田湖草"生态修复工程，是践行生态文明理念、遵循自然规律、破解生态环境保护难题的关键措施。由于自然灾害及人类不合理利用等因素影响，洞庭湖区生态问题日益严重，对洞庭湖区生态系统均衡和可持续发展带来威胁。基于恢复生态学理论，以洞庭湖区为研究对象，采用物能循环和物能转化的生态学原则分析洞庭湖区存在土壤重金属污染、水环境、生物多样性与植被退化和农村土地利用的生态问题，明确了"山水林田湖草"生命共同体中各要素及相应形成的子系统存在的相互联系和相互制约的关系，厘清洞庭湖区生态系统的生态退化过程和生态退化机制，就此提出重构生态水体、重建生态地质地貌和重现生态景观的生态恢复策略，提出妥善解决和处理洞庭湖区的生态恢复及亟需进行环境整治问题，实现自然景观的恢复重构。通过构建洞庭湖区生态系统恢复的测度指标体系和洞庭湖区生态系统恢复的监测与管控，实现洞庭湖区"山水林田湖草"生态恢复的目标。     

西北干旱荒漠区生态系统可持续管理理念与模式

结合对西北干旱区水资源短缺、资源开发中的生态与经济矛盾突出、气候变暖可能加剧干旱区荒漠化以及生态水权与长效保障机制缺失等问题的分析诊断,探讨了荒漠区生态系统可持续管理面临的问题与难点,分析提出了荒漠生态系统植被保育的生态水位与生态阈值,阐述了荒漠-绿洲过渡带生态融合以及绿洲生态系统安全的生态防护梯度等干旱区生态系统管理理念;结合干旱区极端环境自然条件,在多年现场试验基础上,研发集成了退化群落改造与生态多样性构建技术、植物群落结构优化配置、组装与生态融合技术、生态系统恢复水分利用与生态自维持技术以及胡杨萌蘖更新技术等多种适宜荒漠植被恢复与重建的技术模式,并进行了成功实践和试验示范,为干旱荒漠区生态系统可持续管理提供了重要科技支撑。     

我国北方干旱半干旱地区人工造林对地下水位变化影响的模拟研究

水资源短缺已成为阻碍我国社会可持续发展的至关因素,而其中地下水资源短缺更甚。自1952年我国于干旱半干旱地区实施大规模人工造林以来,大量研究资料显示人工林的蒸散量要普遍高于当地自然植被的蒸散量,这可能会打破当地的地下水平衡。而以往我国有关人工造林对地下水位影响的研究较欠缺,因此在基于两种假设条件下,运用7种蒸散发模型测算了人工造林活动对北方干旱半干旱地区的地下水位影响。结果表明大规模的人工造林活动会降低地下水位高度,基于假设条件一,甘肃、宁夏和新疆地下水位下降严重;基于假设条件二,北京地下水位下降明显。提出我国在未来生态修复实践中要考虑对地下水供给的影响,确定合理造林规模并选择栽培乡土树种,真正提高地下水资源利用率。     

煤炭井工开采对干旱荒漠区植被动态变化的影响

我国西北干旱荒漠区生态环境脆弱,煤炭开采活动严重地破坏植被和影响生态环境,而煤炭井工开采对干旱荒漠区植被动态变化的影响尚不明确。以灵武市为例,采用遥感技术和野外实地调查相结合的方法,分析2000-2019年间煤炭井工开采对植被动态变化的影响。结果表明：灵武市的植被主要以沙蒿（Artemisia salsoloides）、柠条（Caragana korshinskii）和芨芨草（Achnatherum splendens）等荒漠植物为主;2000-2019年间,植被覆盖度（FVC）和绿度变化率（GRC）表明灵武市植被整体呈现改善趋势;归一化植被指数（NDVI）与年降水量（P）和年平均风速（S）等气象因子显著相关,表明气候因子对区域植被动态变化起主要作用;煤炭开采区侵占草地和灌丛面积,使得土地利用类型发生变化,生态环保政策的实施对于区域土地利用类型的变化和植被改善具有重要作用。实地调查分析表明煤炭开采改变了矿区植物群落结构,植被盖度和物种多样性指数均在煤炭开采后1-4a呈下降趋势,5-9a为上升趋势,10a自然恢复后与对照区的变化趋势一致,说明在自然条件下煤炭开采区植被恢复经历了退化期、改善期和初步恢复期等过程。这些研究结果为西北干旱荒漠区煤炭井工开采矿区植被恢复和生态环境建设提供了理论基础。