基于土地破坏的矿区生态风险评价:理论与方法

矿区生态风险评价已成为区域生态风险研究的热点领域。如何合理选择和表征区域生态风险源和风险受体,量化多风险源和多风险受体的交互作用,是目前区域生态风险评价研究的焦点。为此,在总结矿区生态风险评价研究成果的基础上,构建了矿区生态风险源、风险受体及作用对象与过程的因果链模型,结合矿区生态环境问题产生过程的独特性,将土地挖损、占用及塌陷等土地破坏作为矿区的直接生态风险源。基于土地破坏类型提出了适宜矿区的区域生态风险评价流程、指标体系与计算方法;并专门在定量化多风险源与多风险受体交互作用上做出探讨,构建了生态系统单元暴露指数和土地破坏累积作用指数来评价矿区土地破坏与生态系统单元间的暴露与危害作用关系。为矿区生态风险评价的实证研究提出了理论基础与方法框架,未来可结合实证研究对此方法及相关指标参数做出完善与改进,为矿区生态环境管理与生态安全建设提供科学的参考依据。     

矿区生态风险评价研究述评

作为世界上矿产资源最丰富的国家之一,我国的矿山开采活动在给经济发展注入强大拉动力的同时,也给矿区生态环境带来了巨大的生态风险。总结前人相关研究,在对比分析了矿区生态风险及其评价与区域生态风险评价异同的基础上,初步明晰矿区生态风险具有风险源的多样性、空间影响边界的模糊性、随空间距离的衰减性及时间累积的延续性等特性。目前矿区生态风险评价的矿区类型过多集中于金属矿区的重金属污染等单项风险,对综合生态风险评价的重视不充分,多基于景观格局、生态环境问题视角,结果多对斑块或生态系统风险评价进行拼接,欠缺基于空间异质性的整体综合;风险度量模型、指标体系法和空间分析法则是较为常用的矿区生态风险评价方法,但在模型模拟方面略显不足。基于现有研究进展,预期矿区独特性的体现、空间格局的关注、"3S"技术的综合应用、生态安全阈值的设定、不确定性表征、基于评价结果的风险规避等将有望成为未来研究的重点。     

高潜水位煤矿区生态风险识别与评价

生态风险评价是生态环境保护与管理的重要研究内容,并广泛运用于流域与较大范围的区域尺度的研究。以区域生态风险评价理论为基础,结合高潜水位煤矿区生态环境以及煤炭开采对生态系统造成的危害的特点,通过分析风险源、风险受体、生态终点以及暴露—响应过程,对高潜水位煤矿区生态风险的识别与评价方法进行了研究,构建了典型高潜水位煤矿区的生态风险识别与评价概念模型与空间分析框架,分析了煤矿区生态风险识别的主要技术手段与方法,并构建了以缓冲为主要手段的综合生态风险评价方法。选择山东东滩煤矿作为研究对象,针对研究区内存在的采煤塌陷、洪涝、污染、景观及社会等生态风险类型,定量评价其空间差异,并提出相应的风险防范措施。案例分析结果表明,研究区综合生态风险重度、中度、一般、轻度分别占到研究区的4.70%,64.00%,24.09%,7.20%。生态风险较高的区域主要位于矿区中西部,为煤矸石山、裸露煤炭堆积与发电厂分布区域;中度风险是研究区主要的风险类型。从降低生态风险保障矿区生态安全角度,在未来矿区规划与生态治理过程中,提出了具体的应对措施,包括:(1)注重源头控制;(2)建立高生态风险区域阻隔带;(3)加强污染的监测与控制;(4)采用边开采边治理技术。建议加强生态风险高区域的阻隔,建立生态缓冲带,减缓对整个矿区的综合影响,构建东滩煤矿生态风险防范的空间结构。     

特大型露天煤矿区生态系统演变及其生态储存估算

露天煤矿区生态系统在人为干扰下具有特殊的演变过程。从土地利用变化的角度描述矿区生态系统演变及生态水平变化,旨在为特大型露天煤矿区生态系统研究提供科学依据。以山西省朔州市平朔大型露天煤矿区为研究对象,以1986年、2000年、2013年的遥感影像为主要数据源,在分析研究区近30年土地利用特征的基础上,探讨矿区生态系统的演变过程;同时利用生态储存模型定量分析矿区生态系统在研究时段内所处的水平。结果表明:(1)1986—2013年耕地和林地大幅减少,城镇建设用地和采矿造成的损毁土地面积迅速增加;(2)矿区生态系统各子系统用地之间的转化均较为活跃,城镇扩张、采矿活动加剧、损毁土地复垦是造成这一现象的主要原因;(3)平朔矿区生态系统演变可划分为原地貌阶段、损毁阶段、重建阶段;(4)研究区生态储存状态呈恶化趋势,生态储存转化表现为逆向过程,生态储存能力增强。研究结果可为中国特大型露天煤矿区生态系统研究提供科学依据。     

露天矿区景观生态风险空间分异

以露天矿区为研究对象,评价矿区景观生态风险,并采用ESDA方法定量研究矿区生态风险空间分异特征.结果表明,矿区景观生态风险空间分布以高风险区域为核心,由高到低呈环形包围特征.其中,高风险主要分布在矿业生产及城市生活区域,以土地破坏、压占及城市建设为主要风险来源;中等风险主要分布于自然、半自然功能区,以城市生活与农业生产为主要风险来源;低风险区域以林地、荒草地等植被覆盖区域为主,但大面积植被退化、水土流失导致该区域生态基底较差、环境脆弱,加之露天煤矿作业频繁,整体生态环境质量堪忧.同时,不同功能区的风险高低排序(人工区＞半自然区＞自然区)特征符合常规的区域生态风险等级差异规律.此外,基于ESDA分析矿区景观生态风险,其空间自相关性高达0.7521,风险的空间集聚效应明显;而对比矿区景观生态风险的空间分异特征发现,景观干扰度是高、低风险区域的主要驱动因子;而景观脆弱度则是中等风险区域的驱动因子;基于以上研究结果可对矿区环境管理和风险决策提供一定的数据支撑和理论依据.     

广西北部湾近岸生态系统风险评价

根据2009年9月广西北部湾近岸的海洋生态调查资料,利用地理信息系统的空间分析功能,从海水水质、营养水平、生物量和初级生产力水平、生物多样性和生态系统缓冲容量5个方面分析了秋季广西北部湾近岸海域环境现状,并进一步利用生态风险综合指数对广西北部湾海洋生态风险进行了评价.结果表明:2009年秋季,广西北部湾近岸海域生态环境质量较好,大部分生态系统风险指标等级均处于“中低”或“较低”水平,整体处于低风险状态.生态风险综合指数结果显示,广西北部湾海域生态风险分布具有明显的空间异质性,离岸水域生态系统的风险综合指数较低,越靠近港湾内,风险状态等级越高.     

生态风险分析在农田肥力评价中的应用

生态风险分析属于生态学研究的热点问题之一。本文探讨了生态风险的内涵,定义了生态系统的风险：生态系统的风险是其生态因子所导致的不良事件发生的概率及其后果的严重程度。研究了农田生态系统产生的生态风险——土壤肥力退化风险,将生态风险的理论引进农田生态系统的风险评价中．建立了风险评价指标体系．构建了土壤肥力风险评价的实用数学模型,给出了一种度量土壤肥力风险的简单、合理的科学方法．并就具体实例进行了分析研究。计算结果表明,在评价地区所选的24个样区中,生态风险很大者占样区总数的12．5％,生态风险较大的占33．3％．生态风险一般的占37．5％．风险较小的占16．7％。其中风险很大和较大的一些样区,应是所论样区中土壤改良治理的重点样区。就各样区不同土壤肥力因子存在的风险也给出了定量结果。以上风险分析结果,为土壤肥力风险评价和土壤改良治理提供了定量依据。     

基于多风险源胁迫的西南地区生态风险评价

西南地区生态环境复杂、人地矛盾突出,生态系统面临着多种风险胁迫,进行生态风险评价对区域生态风险的预警和防控具有重要的意义。基于西南地区的生态环境特征,将生态风险分为自然灾害风险与人类活动风险,从风险源危险性、生态系统潜在损失度、生态系统易损性3个方面构建单一风险评价模型,将单一风险评价结果进行综合分析得到西南地区综合生态风险结果。研究表明,西南高生态风险区面积为17.02万km2,占研究区总面积7.4%,主要分布在念青唐古拉山、邛崃山、哀牢山、无量山、金沙江、怒江、澜沧江、大渡河流域等地,以及成都、重庆、贵阳等人地作用强烈的大城市周边。这些地区环境复杂,灾害易发,应加强防控与监测,优化产业结构,继续推进生态保护工程,降低生态风险。     

重点脆弱生态区生态恢复模式现状与发展方向

生态系统退化严重影响区域可持续发展,控制生态系统退化和生态恢复已成为重要议题。我国脆弱生态区分布广泛,生态系统退化显著,荒漠化、水土流失、石漠化等问题突出,针对这一问题,我国已开展一系列生态恢复工程,积累了数量众多的生态恢复模式。在梳理重点脆弱生态区(北方风沙区、青藏高寒区、干旱荒漠区、黄土高原区和喀斯特地区)生态环境问题现状基础上,整理了针对不同脆弱生态区及亚区的生态恢复模式,构建了一套全面评估生态恢复模式的综合效益的指标体系,结合实地调查和数据收集,评估了脆弱生态区的生态恢复模式的综合效益,基于此提出生态恢复实践中应将生物多样性和生态系统服务提升作为重要目标,同时加强针对生态恢复模式的成本效益分析,综合设计生态恢复管理制度,搭建重点脆弱生态区生态恢复信息平台可为生态恢复模式筛选和优化提供决策支持。     

中国煤矿区主要生态环境问题及生态重建技术

煤炭是我国最主要的一次性能源,而且这种能源结构在相当长的时间内不会改变。煤炭资源的开发对我国经济建设和社会发展起到了重要的支撑作用,但是煤炭的开采和利用引发了一系列的生态环境问题,矿区已成为典型的、严重受损生态系统。矿区生态环境问题,已经成为制约矿区可持续发展乃至区域生态安全的重大隐患。矿区生态环境综合治理已迫在眉睫。综述了我国煤矿区主要的生态环境问题以及具体的治理方法和技术措施,包括矿井水和煤矸石的资源化、污染土地的修复、植被的恢复及水土流失和沙漠化防治技术等。     

密云水库流域多尺度景观生态风险时空演变趋势

密云水库作为北京重要的地表饮用水水源地、水资源战略储备基地受到广泛关注，相关研究多基于流域尺度，缺乏多尺度针对水源保护区的生态风险评价，开展多尺度生态风险评价有利于指导密云水库流域高质量和可持续发展。以1990、2000、2010和2018年4期土地利用数据为基础，基于景观指数，采用地统计学方法，分析流域土地利用类型及变化，从流域尺度、水源保护区尺度构建生态风险评价模型，揭示生态风险时空变化。结果表明：(1)流域内主要土地利用类型为林地和草地，随着城市扩张和“退耕还林”等政策实施，耕地和未利用地面积减少，建设用地面积增加，流域景观趋于复杂和分散，破碎化程度加剧；(2)生态风险区域在流域尺度呈“边缘高、中间低”的空间分布规律，高风险区域面积逐渐向低风险区域转移，高风险区域集中分布在流域边缘的南部密云区、兴隆县、赤城县和流域北部丰宁县，生态安全逐渐提高。(3)水源保护区尺度呈“中间高、边缘低”的空间分布规律，高风险面积逐渐减少且空间分布集中，生态风险趋于减弱。(4)流域景观生态风险呈正相关关系，Moran’s I指数均大于0,分别为0.322、0.305、0.298和0.317,1990年...     

中国森林健康生态风险评价

我国森林每年都在遭受诸如过度砍伐、火灾、病虫鼠害、酸雨、气象灾害等各种形式的干扰．这些干扰对我国森林生态系统的健康状况造成很大的威胁．因此,如何有效地管理我国的森林资源,特别是对森林的生态风险管理,提高森林生态系统抵御风险的能力,是森林生态系统健康研究和森林可持续管理的首要任务之一．森林健康生态风险评价是描述和评价人为活动、自然灾害和环境污染等胁迫因子对森林生态系统结构和功能、森林生态系统的健康状况产生不利影响的可能性和危害程度的评估,是森林资源管理的一个重要环节．以我国森林生态系统为例,探讨森林健康生态风险评价的研究方法,并以森林火灾、病虫害和酸雨为生态风险源,运用生态风险评价方法,分析了这些风险源对森林健康的主要危害,对我国森林健康的风险进行了综合评价,并提出不同森林风险区的管理策略．     

辽河三角洲湿地区域生态风险评价

生态风险评价区别于生态影响评价的重要特征在于其强调不确定性因素的作用,区域生态风险评价相对于一般生态风险评价而言,其所涉及的风险源以及评价受体等都在区域内具有窨异质性,即具有区域分异现象,因而更具复杂性,以辽河三角洲湿地（盘锦市）为研究范围进行区域生态风险评价理论和方法的探讨,针对辽河三角洲主要生态风险源洪涝、干旱、风暴潮灾害和油田污染事故的概率进行了分级评价;并提出度量生态环境重要性和脆弱性的指标,分析了风险源的危害作用;运用遥感资料和地理信息系统（GIS）技术,完成了区域生态风险综合评价。     

Towards the co‐ordination of terrestrial ecosystem protocols across European research infrastructures

The study of ecosystem processes over multiple scales of space and time is often best achieved using comparable data from multiple sites. Yet, long‐term ecological observatories have often developed their own data collection protocols. Here, we address this problem by proposing a set of ecological protocols suitable for widespread adoption by the ecological community. Scientists from the European ecological research community prioritized terrestrial ecosystem parameters that could benefit from a more consistent approach to data collection within the resources available at most long‐term ecological observatories. Parameters for which standard methods are in widespread use, or for which methods are evolving rapidly, were not selected. Protocols were developed by domain experts, building on existing methods where possible, and refined through a process of field testing and training. They address above‐ground plant biomass; decomposition; land use and management; leaf area index; soil mesofaunal diversity; soil C and N stocks, and greenhouse gas emissions from soils. These complement existing methods to provide a complete assessment of ecological integrity. These protocols offer integrated approaches to ecological data collection that are low cost and are starting to be used across the European Long Term Ecological Research community.     

闽三角城市群生态环境脆弱性及其驱动力

生态安全是地区社会经济可持续发展的基本前提之一,而生态环境脆弱性会威胁地区的生态安全,进行生态环境脆弱性评价具有重要意义。以闽三角城市群为例,分别选取2000年和2015年的高程、坡度、岩性、土壤类型、NDVI、年均降水量、年均温、人口密度、人均GDP、路网密度、景观多样性、土地利用程度和工业固体废弃物排放量等13个指标,基于空间主成分分析法,并结合全局Moran'I和LISA聚类图,从整体特征、空间差异、空间集聚、地类脆弱性分异以及驱动力5个方面,探讨闽三角城市群的生态环境脆弱性及其驱动力。结果表明:2000—2015年间,闽三角城市群的生态环境脆弱性整体处于中度脆弱,但呈现出由中度脆弱向重度脆弱过渡的趋势;2000—2015年间,生态环境脆弱性呈现出由东南沿海向西北内陆逐渐增强的整体趋势,并存在明显的地带性特征,东南沿海增长不明显,部分地区有所下降,而西北内陆增长明显;生态环境脆弱性存在显著的空间自相关性,且为显著正相关,在西北部山区地带为显著的高高聚集,在东南沿海平原地带为显著的低低聚集,16年间集聚性特征在空间上有所迁移和扩张;2000—2015年间,生态环境脆弱性在各地类存在着一定的异质性,其生态环境脆弱性指数大小顺序始终为:林地未利用地草地耕地水域建设用地,整体由中度脆弱向重度脆弱过渡;2000—2015年间,生态环境脆弱性的驱动力有所变化,但人口密度、景观多样性、岩性和土壤类型一直是闽三角城市群生态环境脆弱性主要的驱动力。