兖腾两淮地区采煤塌陷地的类型与综合开发生态模式

以能源开发为主体的兖腾两淮地区是我国近期１９个国土综合开发的重点地区之一,该区采煤及其引起的土地塌陷形成的区域生态环境是一个破坏多于建设、开发多于整治的脆弱生态系统。通过实地调研,将该区采煤塌陷地分为非积水塌陷干旱地、塌陷沼泽地、季节性积水塌陷地、常年浅积水塌陷地和常年深积水塌陷地共５大类,依次相应提出了农林综合开发与建材开发、农林渔综合开发、渔林农综合开发和水产养殖综合开发等６种不同可替代的生态     

GI引导下的采煤塌陷地生态恢复优先级评价

生态恢复优先级评价是恢复生态学研究的热点之一,而退化生态系统被恢复为何种类型是确定生态恢复优先级的前提和重点。以徐州市为研究区,将城市绿色基础设施(GI)作为塌陷地生态恢复的目标,在GIS技术支撑下,从塌陷斑块恢复为GI的适宜性及其对维持GI景观连接度的重要性两个方面,综合评价了采煤塌陷地生态恢复优先级。研究结果表明,徐州市超过半数的采煤塌陷斑块具有较高的GI生态适宜性,相对集中在5个片区;各塌陷斑块维持景观连接度的重要性分布不均匀,贾汪片区中部及北部塌陷斑块对维持景观连接度的作用非常显著;二者叠加后各塌陷斑块的综合适宜度具有明显差异,将其划分为5个生态恢复优先等级,较高优先等级分布于贾汪片区中部、董庄片区北部、庞庄西片区中部,建议将其纳入城市绿色基础设施予以优先恢复并立法保护。     

两淮采煤沉陷积水区水体营养盐时空分布及富营养化进程

在淮南“潘谢”矿区选取5个站点(PXS-1、PXS-2、PXS-3、PXS-4和PXS-5),在淮北“朱 杨庄”矿区内选取东湖、中湖和南湖3个站点(HBDH、HBZH和HBNH),分析了两淮地区两个采煤沉陷积水区水系内不同水体营养盐在空间(不同区域)、时间(年龄和季节)上的分布特征.结果表明： PXS-1、PXS-3和HBDH等3个站点营养状态较高,属于“中度富营养化”水体,另外5个站点均处于“中营养 轻度富营养化”状态,淮南矿区水体营养水平总体高于淮北矿区.两淮沉陷区内水体氮磷比(N∶P)较高,淮南水域在25～117,淮北在17～157,均具有明显的季节变化,生长季N∶P低于其他季节;总磷(TP)中溶解无机磷酸盐(DIP)所占比例较小(两淮水体平均分别为15.4%和18.4%),NO₃^--N是溶解无机氮(DIN)的主要组分,两淮水域NO₃^--N占DIN的比例分别为74%和89%．相比沉陷积水年龄,人为活动可能是导致水体营养水平升高和富营养化进程加快的重要因素之一.     

两淮矿区小型塌陷湖泊水质特征与水环境容量

两淮煤矿开采导致大面积土地沉陷和积水,形成众多小型塌陷湖泊水体,现阶段湖泊水质特征不清晰,亟需进行科学规划和管理。选取淮南潘谢矿区3个塌陷湖泊(HNPJ、HNXQ和HNGQ)和淮北朱-杨庄矿区3个塌陷湖泊(HBDH、HBZH和HBNH)为研究对象,结合各湖泊研究站点的监测资料,用不同的评价方法进行了水环境质量评价和水质特征标识,明确了塌陷湖泊水体的水质目标、水体功能和特征污染物。利用完全混合系统水质模型计算了各研究站点特征污染物的水环境容量。结果表明:淮南矿区塌陷湖泊水体大部分为Ⅲ类水体,淮北矿区HBZH和HBNH主要为Ⅱ类水体;淮南矿区需要对TN进行控制,HNPJ、HNXQ的TN需要分别消减8.3、37.4 t·a-1,使其不超过Ⅲ类水质标准;淮北矿区COD是关注的重点,HBDH和HBZH的COD需要分别消减25.8和87.7 t·a-1,使其分别达到Ⅳ类和Ⅲ类水质目标。     

黄土区采煤塌陷对土壤全氮和有机质含量空间变异性的影响

煤矿开采导致地表塌陷,并改变原有土壤肥力性质。为了更好地开展矿区土地复垦,进行土壤重构和植被重建工作,必须要对塌陷区土壤养分状况进行分析。本研究以山西省朔州市平鲁区安家岭3号井工矿塌陷稳沉区为对象,分层采集原地貌、塌陷区1、塌陷区2和塌陷复垦区的土壤样品,测定不同区域土壤全氮和有机质含量,采用经典统计学和地统计学方法研究了土壤全氮和有机质含量的空间变异性。结果表明:垂直方向上,塌陷区表层0~20 cm土壤全氮和有机质含量小于原地貌,但20 cm以下土壤,塌陷区全氮含量大于原地貌,塌陷区有机质含量小于原地貌。塌陷复垦区的有机质含量大于塌陷区,但塌陷复垦区各层次土壤全氮含量与塌陷区相比,没有呈现一定规律。塌陷增加了土壤有机质和全氮含量在水平方向的分异程度,而土地复垦则降低了土壤有机质和全氮含量在水平方向的变异性。本研究可以为黄土区采煤塌陷地复垦提供一定的理论依据和技术支持。     

采煤沉陷地微地形改造及其应用研究进展

井工采煤导致地表沉陷进而引发水土流失,微地形改造对沉陷地水土流失控制效果明显,但理论研究尚有欠缺,特别是对水土流失的控制机理不明确。为了进一步探索微地形改造的基础理论,研究微地形改造对采煤沉陷地水土流失与植被恢复的影响机理,本文在系统总结国内外相关研究的基础上,综述了采煤沉陷区微地形变化特征及水土流失规律、微地形改造方法、沉陷土地微地形改造应用及其生态环境效应的研究进展。总结发现:(1)采煤沉陷在沉陷区地表带来新的微地形变化;(2)微地形改造方法对土壤水肥特性、土壤侵蚀和植被恢复均有影响,但许多作用机理依然不明确;(3)微地形整地措施在采煤沉陷地有较好的水土保持与植被恢复效果,但许多研究方向不够深入,需进一步加强。针对当前研究的不足,提出了今后采煤沉陷地复垦微地形改造的研究方向,包括研发采煤塌陷地微地形及其改造的信息获取方法、探讨采煤沉陷地微地形的水文过程、加强采煤沉陷地微地形改造的效应机理分析、研究采煤沉陷地微地形设计与改造方法和技术体系等。     

晋陕宁黄土丘陵区生态修复与农林牧业持续发展仿真研究

晋陕宁黄土丘陵区土壤侵蚀严重,生态环境脆弱,不合理利用土地是其主要原因,生态修复与环境重建是该区生态与经济持续发展的重要战略措施。应用系统动力学（System Dynamic,简称SD）和“反馈控制（Feedback control）理论建立了该区生态修复和环境重建的SD模型,它分为人口、农业、林业、牧业、农村经济、土壤侵蚀和生态环境6个模块,仿真时间1990～2080年,步长1a。经检验该SD模型的有效性为93．5％,可用于未来仿真预测。根据该区的生态环境特点和农牧业发展现状,选择生态环境恢复重建的3种典型模式——同步发展模式（A模式）、逐步调整模式（B模式）和现状发展模式（C模式）进行仿真研究,预测3种模式2000～2080年的土壤侵蚀、土地利用的发展动态以及农林牧业和生态环境演化趋势。仿真结果表明：土地利用与农、林、牧业持续发展密切相关,坡耕地和草场退化是制约农林牧业发展的主要因素。合理调整土地利用结构和加速治理侵蚀,可促进生态环境逐步恢复和农林牧业持续发展。同步发展模式（A模式）是该区生态修复和环境重建的3个仿真模式中的最优策略,它可促进农林牧协调发展和生态一经济趋向良性循环,并提出该区生态修复与环境重建的对策措施。该SD模型结构合理,运行功能良好,能较真实的模拟具有多变量、非线性变量的复杂生态系统的动态行为,为生态修复研究提供一种有效工具。     

采煤塌陷影响下土壤含水量变化对柠条气孔导度、蒸腾与光合作用速率的影响

采煤塌陷引起的土壤环境因子的变化对矿区植物生长的影响越来越受到人们的关注,气孔导度、蒸腾与光合作用作为环境变化响应的敏感因子,研究植物气孔导度、蒸腾与光合作用的变化是揭示荒漠矿区自然环境变化及其规律的重要手段之一。研究采煤塌陷条件下植物光合生理的变化是探究煤炭开采对植物叶片水分蒸腾散失和CO_2同化速率影响的关键环节,是探讨采煤塌陷影响下植物能量与水分交换动态的基础,而采煤矿区植物叶片气孔导度、蒸腾与光合作用速率对采煤塌陷影响下土壤含水量变化的响应如何尚不清楚。选取神东煤田大柳塔矿区52302工作面为实验场地,以生态修复物种柠条为研究对象,对采煤塌陷区和对照区柠条叶片气孔导度、蒸腾和光合作用速率以及土壤体积含水量进行监测,分析了采煤塌陷条件下土壤含水量的变化以及其对柠条叶片气孔导度、蒸腾与光合作用速率的影响。结果显示:(1)煤炭井工开采在地表形成大量裂缝,破坏了土体结构,潜水位埋深降低,土壤含水量均低于沉陷初期,相对于对照区,硬梁和风沙塌陷区土壤含水量分别降低了18.61%、21.12%;(2)柠条叶片气孔导度、蒸腾和光合作用速率均与土壤含水量呈正相关关系;煤炭开采沉陷增加了地表水分散失,加剧了土壤水分胁迫程度,为了减少蒸腾导致的水分散失,柠条叶片气孔阻力增加,从而气孔导度降低,阻碍了光合作用CO_2的供应,从而导致柠条叶片光合作用速率的降低,蒸腾速率也显著降低。     

稻渔综合种养的科学范式

21世纪是渔业的世纪。中国和世界水产业历经数十年的发展为人类应对食品危机做出了巨大贡献。然而,我国传统的水产业对产量的片面追求导致养殖环境日趋恶化,养殖生态系统不断退化,养殖业的可持续发展受到限制。传统稻田其氮素的流失亦是导致农业面源污染的主要原因之一。我国当前的环境问题源于复合生态系统演化进程的缺陷,解决当前的环境问题,必须从优化复合生态系统演化进程着眼。采用优化的生态循环水产养殖模式,如综合水产养殖则可以大大提高氮、磷等养分物质的利用率。稻渔综合种养是一种科学的复合生态模式,可以概括为三种模式,一种是在我国传统稻田养鱼的基础上,逐步发展起来的一种稻渔共生模式,可采取稻鱼、稻蟹、稻虾等多种共作形式;二是稻田作为湿地用于处理水产养殖尾水的模式,属于异位处理形式;三是将稻渔共生和水产养殖相耦合的模式,尤其是与多种水产养殖形式结合或与复合水产养殖系统相结合,甚至是与农牧系统相结合。这第三种稻渔共作模式又称为陆基生态渔场,具有高产、高品质、高生态可持续性等特点,应加强对该创新养殖模式中有机碳、氮、磷等营养收支平衡和循环利用的相关机制以及复合生态系统对外源营养输入的整体响应机制开展研究。概括而言,尾水排放是传统池塘养殖中氮源的主要流失途径,颗粒物吸附沉降是池塘养殖中磷源的主要流失途径,而系统中的碳源则主要是通过鱼类等生物的呼吸作用进行消耗。基于生态循环的"稻渔共生-池塘复合生态系统"则恰好可以解决这三大类营养物质在生态系统中的高效保持和利用问题,实践业已证明该复合系统拥有较高的产量、品质和生态效益,是一种可持续的农业发展模式。稻渔复合生态系统的创新模式因其特有的生态循环机制及系统的高弹性、高缓冲性、高可持续性,将成为我国乃至世界应对农田、渔业生态系统的退化,复合高效解决渔业、农业或农牧业生态环境问题的典型范式。     

采煤沉陷裂缝区土壤含水量变化对柠条叶片叶绿素荧光的响应

采煤塌陷引起的土壤环境因子的变化对矿区植物生长的影响越来越受到人们的关注,快速叶绿素荧光诱导动力学分析技术被称为植物受胁迫状态的有效探针,能够快速获取胁迫下光系统II光化学活性和电子传递的信息。研究采煤塌陷裂缝区植物叶片叶绿素荧光的变化是揭示煤炭开采塌陷胁迫对植物个体生长影响的关键环节,能为大尺度下采煤沉陷区植物损伤机理研究提供基础。对于黄土高原半干旱矿区,土壤水分无疑是植物生长最重要的限制因素,而植物叶片叶绿素荧光变化采煤塌陷影响下土壤含水量变化的响应如何尚不清楚。为了弄清采煤沉陷裂缝影响下土壤含水量变化对柠条叶片叶绿素荧光响应的影响,选取神东煤田大柳塔矿区52302工作面为实验场地,在分析了采煤塌陷裂缝对土壤含水量的影响的基础上,以生态修复物种柠条为研究对象,对采煤塌陷裂缝区不同土壤含水量下柠条叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线进行监测。结果显示:(1)由于煤炭井工开采在地表形成大量裂缝,破坏了土体结构,增加了土壤水分的蒸发面,加速了土壤水的散失。土壤水分含量随着与裂缝之间距离的增加而增加,从距离裂缝0 cm到300 cm,土壤平均含水量从5.63%增加到15.07%;(2)裂缝区土壤水分降低,柠条受到干旱胁迫程度加重,叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线由O—J—I—P变形为O—K—J—I—P曲线。干旱胁迫通过干扰柠条叶片PSII电子供体侧、受体侧以及电子传递链的功能,严重的损害了柠条叶片光合机构的正常功能。     

内蒙古磴口县林业生态建设工程综合效益评价

林业生态建设工程具有重要的经济、生态和社会效益。内蒙古磴口县是林业生态建设工程实施的重点地区,对该区域林业生态建设工程的综合效益进行评价,具有代表性意义。依据评价指标体系构建原则、相关文献资料和当地实际情况,构建磴口县林业生态建设工程综合评价体系;在此基础上,通过时间序列分析,完成1991—2015年磴口县的林业生态建设工程综合效益量化评价。结果表明:在林业生态建设工程评价体系中,经济、生态和社会3个方面所占比重不同,其中,国内生产总值、造林面积、吸收二氧化硫年增加价值、削减粉尘年增加价值及农民人均纯收入五项指标在综合效益评价中权重比例较大;近年来磴口县林业生态建设工程综合效益较1990—1999年期间有所提高,但波动幅度较大,而近年来研究区综合效益趋于稳定并略有上升。磴口县林业生态建设工程在改善区域生态环境、遏制沙化土地扩展等方面的成效相对显著,有效促进了地区经济发展。     

洞庭湖水系(湖南地区)主要防护型经济树种草种生态类型区选择研究

为了减少或避免在农林业生产中因土壤、气候不适宜造成的冻害或其它自然灾害造成的不必要的损失,最大限度地利用洞庭湖水系(湖南地区)区域内的气候资源、水热资源以及土壤资源,本文依据洞庭湖水系(湖南地区)区域内89个样本县(市)气象台(站)30年的气候资料及其地貌、土壤等生态环境特性值,采用主分量(PCA)分析的方法,并结合定性分桥,对洞庭湖水系(湖南地区)进行了生态类型区划分的研究,其结果将该区域划分成5个生态类型区,并结合26个主要经济树种草种分布的气候、水热条件、地貌和土壤等生态环境的差异性,对26个树种草种进行了最适宜、适宜、较适宜栽培的生态类型区的选择研究,相应地对各生态类型区进行了主栽树种和辅栽树种的分析。     

丘岗农区观山村渔业生产结构优化及生态效益分析

丘岗农区渔业生产结构优化的核心是调整鱼类混养的种类结构,使其充分利用当地饲料资源提高鱼产量。 观山村鱼业生产结构优化后,草食性鱼类放养比例由3.4％增大到40％。青饲料资源渔业利用率由0.8％上升到5.33％。在全村农业生产结构总体优化模型约束下,青饲料资源总量的9.93％可用于渔业。形成了以牧促农;以农养牧;农、牧养渔;渔促农、牧;农、牧、渔协调发展的良性生态循环格局。     

中小尺度生态用地规划方法

生态用地指以发挥自然生态功能为主,具有重要生态系统服务功能或生态环境脆弱、生态敏感性较高的土地。它是土地利用与生态建设的直接联系,关系区域生态系统的稳定性和安全性。生态用地的研究有利于建立合理的土地利用系统,完善区域生态安全格局,促进经济社会发展与生态环境相协调。在不同尺度下,生态用地的内涵、性质、主导功能以及规划方法都有所不同,结合我国土地利用规划及城市规划的层次划分,选取市域和中心城区为研究范围,其中市域为中尺度代表范围,中心城区为小尺度代表范围,分别分析了两种尺度下生态用地的内涵及区别,提出了相应的规划方法及侧重点。定量规划方面,中心城区生态用地主要结合国家相关法规、规定、政策等确定;而市域生态用地采取借鉴法、土地利用结构数量优化方法以及情景分析三种方法综合确定。空间规划方面,城区生态用地采取分类规划方法,分别对点线面三类生态用地进行提取,主要步骤为辨识重要生态源,构建面状生态用地;结合水体和交通缓冲区,构建线状生态用地;提取关键节点,构建点状生态用地;生态用地分类。市域生态用地则采取综合规划方法,主要步骤为提取特殊生态用地、基于生态用地结构功能和生态敏感性等的生态建设重要性评价、生态用地空间提取及分类。     

基于生态系统服务的广西水生态足迹分析

针对传统生态足迹对于水域仅考虑渔业生产功能的缺陷,研究者提出了水生态足迹.但当前水生态足迹基础理论与模型均存在较大不足.为此,提出了基于生态系统服务的水生态足迹概念和模型,并以2003-2010年的广西为例进行了计算与分析.结果表明:(1)水域-渔业账户中,淡水渔业生态足迹呈上升趋势,淡水渔业生物承载力较高且比较稳定,淡水渔业生态盈余较多同时淡水渔业生态压力较小;(2)水资源账户中,淡水生态足迹先较快上升随后缓慢下降,水资源承载力较高但2007-2010年波动幅度较大,水资源生态盈余较多同时水资源生态压力较小;(3)水环境账户中,水污染生态足迹先缓慢上升随后大幅下跌之后逐渐回升,水环境承载力变化趋势与水资源承载力相同,绝大多数年份表现为水环境生态赤字和水环境生态不安全;(4)淡水渔业生态压力＜水资源生态压力＜水环境生态压力,淡水生态系统基本已处于生态不安全状态.模型克服了传统模型的诸多缺陷与不足,是对广西近年来淡水生态系统服务供需及水生态安全状况的较客观全面的反映.     

莱州湾地区防治海水入侵灾害的农田生态工程试验研究

针对莱州湾地区面临的干旱缺水、海水入侵严重、土地生产力下降的严峻现状,在莱州和寿光两地进行了以良种选育、结构调整、轮作套种、地膜覆盖、节水灌溉、改土培肥和林农间作等技术为主的农田生态工程试验示范研究,取得了显着生态效益和经济效益。为防治海水入侵灾害,实现农业可持续发展,建立了可供借鉴的典型样板.     

基于遥感的煤炭型矿业城市土地利用与生态承载力时空变化分析

运用遥感和社会经济系统发展指数修正生态足迹模型,开展淮南市土地利用与生态承载力时空演化分析。结果表明:1987—2012年,淮南市人均生态承载力总体呈现缓慢降低后略微升高的趋势,2009年是人均生态承载力提升的拐点,表明经济科技因子的提升作用;淮南市生态承载力时空差异显著,总体呈现东南和北部高、西部低的格局,而且区域破碎化加剧的趋势。矿区占用大量耕地以及积水塌陷区的形成,是生态承载力的下降和空间格局分异的主要原因;土地利用转移以耕地、建筑用地为主,水域对土地利用格局的影响日益增强,开展塌陷区整治,将塌陷区形成的水域转换成耕地或建设用地,将是提高淮南市生态承载力的最有效途径之一。     

基于复合生态功能的城市土地共轭生态管理

随着改革开放,我国城市化、工业化进程加速,土地使用量急骤增长,大规模的土地开发在拉动经济、加速城市现代化和农村城镇化方面无疑起到了积极作用,但无序低效的土地扩张给生态安全、粮食安全、社会安定带来的负面影响已经成为国家可持续发展的瓶颈,影响社会的长治久安。传统的土地管理聚焦于土地的数量管理而忽略了土地的生态功能,行政干预过多而市场机制引入不足,土地管理与经济、生态严重脱节。据此,提出基于复合生态功能的城市土地共轭生态管理模式,将土地生态功能聚焦于以下几种:生物质生产功能、建设用地功能、农民生存保障功能以及其它生态服务功能(如涵养水源、土壤保持、调节气候等)。通过从土地的单属性、单目标管理朝土地的多属性、多目标管理转型,从传统的行政管理为主朝以市场机制为主的管理模式转变,从土地的控制性管理朝基于生态功能的调控管理转变,总结出土地共轭管理模式应从以下5个方面着手:1)从土地平面结构的资源管理到土地立体空间的生态管理;2)从土地利用的异地面积占补平衡到就地功能占补平衡;3)从饼状集结用地到轴向糖葫芦串型结构集约和功能优化用地;4)从最严格的土地数量管理到最合理的土地功能管理,实施土地生态经济功能监测与生态资产审计。最后通过对典型生态工程分析,发现其社会、经济、自然复合生态效益远远大于传统土地利用模式。     

发展生态渔业,保护水域环境——朱湖水体生态农业初探

渔业是大农业的一环。在充分合理的利用好水体自然资源,大力发展水产品生产的同时,认真保护好水域生态环境,这不仅是渔业的问题,也完全符合环保这项基本国策。研究渔业生态,发展生态渔业也是当今水产养殖发展的主要方向。“水体生态农业”是依据生态学原理,生态