人工堆垫地貌微地形改造及其水土保持效果研究进展

人工堆垫地貌由城镇、工矿建设中松散易侵蚀的弃土、弃渣堆垫而成,全世界每年数百亿立方米的堆积物压占大量土地并造成严重的岩土侵蚀。微地形改造可调控地表径流,有效控制水土流失,改善地表微生境。鉴于此,本文阐述了人工堆垫地貌岩土侵蚀特征;对梯田、水平阶、水平沟、鱼鳞坑、挡水埂等微地形改造方法的国内外研究进展进行了系统梳理和总结,对比分析不同微地形改造方法的适用范围、优缺点;探讨了不同微地形整地措施的减流减沙、蓄水保肥、植被恢复等方面的水土保持效果;并指出当前人工堆垫地貌微地形改造方法、整地措施组合应用等方面存在的问题,同时提出了堆垫地貌径流侵蚀机理、水文学原理研究发展方向,以期为人工堆垫地貌岩土侵蚀治理、生态脆弱区水土保持提供新思路。     

闽江流域生境质量时空演变特征与预测研究

流域生境是生物生存和可持续发展的物质基础与环境保障,土地利用变化是影响生境质量的重要因素,分析土地利用与区域生境质量时空演变特征,对区域生物多样性保护与土地可持续利用具有重要意义。以闽江流域为研究区,基于2000-2015年的土地利用空间数据,构建CA-Markov模型模拟2025-2040年现有发展与生态保护情景下土地利用空间数据,利用InVEST模型分析2000-2040年生境质量空间格局。结果表明：（1）闽江流域森林覆盖率较高,现状条件下水田、旱地、针阔混交林、灌木林、草地与湿地面积呈下降趋势,其中草地减幅最大,达44.64%,针叶林、阔叶林、水域、建设用地、交通用地、采矿场与裸地面积呈上升趋势,其中交通用地涨幅最大,达到227.27%;模拟的土地利用Kappa系数达89.09%,模拟结果较好,生态保护情景在未来土地利用格局优化上优势明显。（2）研究期内闽江流域总体呈现较高的生境质量,基本维持在0.82的水平,城乡建设用地区域是生境质量低值的主要分布区,福州与长乐分布有最大的生境质量低值聚集区;生境质量分布与地形条件存在一定相关性,低值区多为海拔较低的区域。（3）2000-2015年闽江流域生境质量总体呈现衰退趋势,且降幅逐期升高,最高达0.24%;现有发展情景下降的趋势未得到有效缓解,生态保护情景下降趋势逐步有效缓解,同时生境质量为优等的栅格数量占比最大,最高达87.42%。（4）闽江流域上中游区域生境水平较下游高,现有发展情景下这种差距出现扩张趋势,生态保护情景下各区域则基本维持住2015年的生境质量水平。研究结果可为闽江流域土地资源可持续利用与生物多样性保护提供科学依据和决策参考,促进区域可持续发展。     

黄土区露天煤矿排土场土壤与地形因子对植被恢复的影响

在脆弱的生态环境改善和恢复过程中,植被恢复与重建扮演着重要的角色。黄土露天煤矿区生态环境极其脆弱,认识矿区损毁土地植被恢复与地形、土壤因子之间的作用规律对矿区土地复垦与生态恢复改善至关重要。为此,选择山西平朔安太堡露天煤矿南排土场对2条样带27个复垦样地的土壤、地形、植被参数进行了采集与测定,并应用单因素方差分析与CANOCO4.5软件的降趋势对应分析和冗余分析研究了地形与土壤因子对植被恢复的影响。结果表明:植被与土壤变量之间呈显著相关,与地形变量之间相关性不明显;坡度主要影响草本覆盖度,坡向与有机质和速效磷之间具有线性相关性;速效钾对植被的变化起着重要的作用;土壤容重与砾石含量对土壤养分含量具有明显的指示作用;有机质与全氮呈显著正相关,各土壤养分指标之间存在明显的相关关系。为了改善和恢复黄土区露天煤矿排土场脆弱的生态系统,应该考虑植被和土壤的联合演替。在当地的生态环境状况下土地复垦与生态恢复的关键是改善土壤状况和增加人工植被,同时加强对排土场人工和自然植被的保护。     

酶法改性提取黑豆皮可溶性膳食纤维及性质的研究

以黑豆皮为实验原料,采用酶法对其进行改性,以提高可溶性膳食纤维(Soluble dietary fiber,SDF)的提取率,并利用响应面法优化酶法改性黑豆皮中可溶性膳食纤维的提取工艺条件。结果表明:提取的最优工艺为:酶(纤维素酶∶半纤维素酶=1∶2)的添加量为5%,p H值为4.6,温度为50℃,时间为3 h。SDF的提取率为14.90%。经验证实验得其接近理论值。研究发现改性后黑豆皮SDF的持水力和膨胀力分别提高3.71%,10.97%。通过扫描电镜图表明,改性后黑豆皮SDF较原始SDF的表面光滑,蜂窝状小孔较少,结构较分散,颗粒大小形状不一。本研究为黑豆皮高膳食纤维食品的开发及黑豆皮综合利用提供理论依据。     

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。     

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。     

矿产资源开发生态补偿研究进展

矿产资源的大规模开发对矿区生态环境产生了影响,对国民经济健康可持续发展产生了负面效应,完善矿区生态补偿机制对矿区自然资源破坏及生态环境污染的治理、恢复与校正具有重要意义,是保障矿区可持续发展的关键。本文系统梳理了生态补偿的发展历程、载体及方式、生态补偿的标准以及模式,发现在生态补偿的理论研究上存在一些不足,生态补偿理论研究落后于实践探索,我国矿产资源生态补偿标准的研究缺乏量化分析,并且准市场化的生态补偿模式研究有待促进。在此基础上,提出了深入研究方向:加强矿产资源开发区生态补偿理论研究,完善矿产资源开发生态系统补偿标准的研究,促进准市场化的生态补偿模式研究,以期为矿产资源开发区生态补偿和环境修复提供新的指导。