矿山生态恢复研究进展——基于连续三届的世界生态恢复大会报告

最近连续三届世界生态恢复大会都将矿山生态系统列为大会交流的主题之一。为了解矿山生态修复的最新进展,本文采用文献分析方法和统计分析法,全面对比了这三届大会的论文和报告,包括参会国家、主要机构、热点矿区、修复要素、矿山类型、修复技术等。在此基础上,归纳了新开发的生态修复技术,包括植被恢复、土壤修复和景观恢复等新技术;总结了当前的研究热点,主要有复垦的土壤和修复的植物之间相互作用的机理、矿山生态修复的监测新技术、本土物种保持、污染土壤修复新技术、应对全球气候变化的矿山生态修复新思维和矿山生态系统服务价值等;介绍了会议提出的新观点,如自然恢复和人工恢复选择的新标准、矿山生态恢复力新理论、新型矿山生态系统及其设计等。最后对未来研究趋势进行了预测。     

云贵高原生态恢复空间分异及其影响因素

全面深入评估生态恢复效益并明晰其自然—社会经济驱动机制,对维护区域生态安全、实现可持续发展目标具有重要意义。然而,在区域尺度量化分析时间序列生态恢复程度及其影响因素的案例研究较少。以云贵高原为研究对象,基于多源遥感数据,运用模型模拟、时间序列趋势分析等方法,从生态系统宏观结构、质量和服务3个层次评估了2000—2019年云贵高原地区的生态恢复效益,使用随机森林方法探究了生态恢复的自然-社会经济影响因素。结果表明：(1)近20年云贵高原地区生态系统宏观结构变化明显,主要表现为森林、草地和聚落生态系统面积的增加,以及农田生态系统面积的减少;(2)生态系统质量和服务恢复态势总体稳定向好,部分区域转差;(3)云贵高原地区生态系统的恢复程度整体较高。其中,恢复程度中等及以上的地区占总面积的35.84%;生态恢复程度有所转差及以下的面积最少,占总面积的7.54%;(4)地形、气候和土壤等生态本底特征是云贵高原地区生态恢复最重要的影响因素;在局地尺度,造林面积、人口密度年变化率等人类活动因子对生态恢复具有关键的作用。未来生态系统管理和生态恢复工程的实施应综合考虑区域生态背景和尺度效应,因地制宜采取恢...     

灾后生态恢复评价研究进展

灾后生态恢复评价是恢复生态学重要研究方向之一,从20世纪90年代开始,随着研究手段和防灾减灾意识的提高逐渐成为研究的热点。灾害生态恢复评价以森林火灾、地震及地质灾害、旱灾、采矿及地面沉降、火山喷发、飓风6大灾害为主要研究领域,以不同时间序列生态系统演替、不同条件下受灾生态系统恢复效果差异性和相关性分析以及受灾生态系统生态恢复趋势预测为研究内容,针对退化生态系统的结构、功能、过程进行评估和鉴定。当前,灾害生态恢复评价采用的指标包括遥感和地面两大类,方法分为单因子对比法、综合指数法、模拟预测法、反推法。针对灾后生态恢复评价指标缺乏系统性、参照系过于单一性以及对灾区后续恢复指导性不强等问题,未来应在技术框架流程、指标体系分类归纳、生态恢复标准阈值制定、以及生态恢复评价应用等方面加强研究,以体现灾后生态恢复评价评估结果的科学性、客观性以及对生态系统管理的作用。     

地下生态系统对生态恢复的影响

生态系统破坏与退化的加剧使生态恢复成为全球性的挑战课题,近年来生态恢复的研究已逐渐由地上向地下部分转移,地下部分对生态系统退化所起的作用、机理和过程已倍受关注。本文通过探讨恢复生态学的关键概念,从土壤、地下水循环、生物系统3个方面探讨了地下生态系统对生态恢复的作用机理和反馈机制。针对目前的研究现状,指出地下生态系统研究中存在的问题,并提出今后需要深入研究的几个方向:1)生态系统退化程度的诊断及其标准;2)基于诊断标准,针对不同退化生态系统类型选定恢复的目标植物群落,如何改善土壤性质,确定土壤性质的改善程度;确定地下水位及土壤含水量的阈值;如何有效选择、引入和接种土壤生物;3)生态系统地上和地下部分整合及恢复过程中监测指标的确定。     

论边坡的生态恢复

对裸露边坡采用植被防护的方式日益引起全球重视,但边坡植被恢复是一项比较复杂的工程,本文阐述了边坡植被的功能,生态恢复的原理,植物品种的筛选,边坡生态恢复的方法及应用,边坡生态恢复的发展方向。     

生态恢复评价研究进展与展望： 第5届国际生态恢复学会大会会议述评

第5届国际生态恢复学会大会于2013年10月6—11日在美国威斯康星州麦迪逊召开.来自50多个国家的约1200位代表参加了本次大会,讨论了生态恢复不同领域的最新进展.会议中关于生态恢复评价的探讨主要从生态恢复评价指标体系的建立、生态恢复的评价方法、生态恢复监测与动态评价三方面展开.会议强调了生态恢复评价在生态恢复过程中的重要地位,关注了生态恢复评价研究中面临的挑战.对我国生态恢复评价研究主要有以下启示： 1)加强构建全面、综合的评价指标体系,注重评价过程的多方参与;2)注重生态恢复评价的尺度效应与尺度转换研究;3)拓展3S技术在生态恢复评价中的应用,促进生态恢复动态监测的发展;4)积极开展国际交流合作,提升我国生态恢复研究的国际影响力.
     

采石场石壁生态恢复研究进展

目前,我国的众多采石场正面临着十分严重的生态环境退化问题。环境恶化、水土流失、生物多样性锐减等向采石场生态恢复的理论与技术提出了严峻挑战。因此,采石场石壁生态复绿工程是一项艰巨的任务。在分析了采石场特征及危害隐患的基础上,介绍了国内外采石场石壁生态恢复的先进经验与技术,总结了各种方法的优点与不足,同时对改善采石场的治理现状提出了一些看法和建议。以期为探寻更为合理、经济快速的技术措施提供借鉴和帮助。     

生态恢复工程对陕北地区生态系统格局的影响

以生态环境脆弱的陕北地区为研究对象,利用TM遥感影像解译陆表生态系统的分布特征,从生态系统转移矩阵、单一生态系统动态度和综合生态系统动态度等方面探索了生态恢复工程实施20年来研究区生态系统的时空演变规律。同时,利用最小二乘趋势分析法和人类扰动指数分析气候条件和生态恢复工程的驱动机制。研究结果表明：（1）1997-2018年陕北地区生态系统格局发生显著变化,主要表现为林木、草地的面积占比分别增加19.34%和6.91%;耕地面积占比减少22.15%;未利用地面积占比减少5.01%;陕北地区生态系统格局已由生态恢复工程实施前的耕地占主导转化为林木占主导。（2）受退耕还林工程的影响,黄土高原丘陵沟壑区生态系统流转方向主要表现为耕地转化为林木和草地;防风固沙工程促使毛乌素沙漠区域未利用地转化为草地。（3）研究时间段内陕北地区年均气温基本无变化,年降水量显著呈增加趋势,整体向湿润化发展,适合地表植被生长和恢复。在这样的气候背景下,榆林和延安两市生态系统变化速度明显高于铜川市,说明生态恢复工程是研究区生态系统格局演变的主要驱动力,气候背景变化是辅助驱动力。     

黄土高原防护林建设的恢复生态学与生态水文学基础

以控制土壤侵蚀和提高土地生产力为主要目标的防护林建设是黄土高原植被建设与生态恢复的主体。在对国内外防护林建设研究进行回顾的基础上,从恢复生态学与生态水文学视角探讨了我国西北黄土高原地区防护林建设目标、防护林建设研究尺度、防护林建设基础理论等,并提出今后黄土高原防护林建设研究方向,其目的在于,通过探讨进一步明确当前黄土高原防护林建设的问题,为该区防护林体系建设提供指导依据。防护林建设除了要达到侵蚀防治等功能的正常发挥外,其终极目标应强调水-沙平衡这一生态水文学目标的实现。防护林建设需要从不同尺度予以理解,除林分尺度的结构优化与功能调控技术以及小流域尺度空间对位配置技术外,区域尺度地带性植被和适宜覆盖率的确定也应为防护林建设的内容。为实现防护林建设的生态水文学目标,防护林建设应遵循恢复生态学中的水分限制因子理论、生态适宜性理论、生物多样性理论以及群落演替理论,这就要求防护林建设总体应以林-水平衡为核心,在实现区域植被地带性及微观尺度适地适树的同时,考虑次生林主要树种的引入,以促进防护林建设生物多样性及群落顺行演替。总体来看,黄土高原防护林建设应基于恢复生态学与生态水文学加强以下研究:(1)针对气候变化,加强防护林建设气候变化适应性评价研究,建立适应性防护林可持续经营管理理论与技术体系;(2)针对立地条件空间异质性,加强高分辨率植被恢复适宜性评价研究,建立定量的植被恢复适地适树适群落理论体系;(3)以恢复生态学原理为指导,加强潜在植被空间分布格局的复原与预测研究,建立近自然防护林建设植被恢复模式;(4)针对全球气候变化与资源性缺水问题,加强基于物理过程分布式生态水文模型的模型模拟研究,为防护林体系建设中植被空间分布、结构组成与规模提供决策依据。     

红树林湿地恢复研究进展

红树林是生长在热带、亚热带隐蔽潮间带的独特植物群落,在过去几十年内因人口压力和经济发展而遭到严重破坏,质量下降,面积萎缩.近年来,尽管世界各地采取了一系列措施进行红树林的恢复,然而由于缺乏造林技术资料、造林成活率低下、经营管理粗放,加上人为干扰和自然灾害的影响,红树林面积增长缓慢;造林成活率低依然是制约红树林湿地恢复的主要因素.总结了近年来国内外红树林湿地恢复四个方面的研究成果,即(1)宜林地选择,包括温度、底质、水文的环境条件研究;(2)树种选择与引种,包括乡土树种的选用和外来树种的引种状况;(3)栽培技术的应用,包括造林栽培技术与育苗技术,造林成本的比较;(4)植后管护及监测,包括幼林巡护、病虫害防治、生态监测,结合野外调查的结果,综述了红树林恢复的一些基本原理与应用实例.根据我国红树林湿地恢复的现状,提出今后红树林恢复研究的重点为:开展"退塘还林"工程,监测红树林湿地生态系统生物多样性的恢复,深入探讨红树林的化感作用,营造红树林混交林,实现红树林的生态恢复.     

喀斯特石漠化综合治理及其区域恢复效应

国家加大生态保护与建设力度背景下,我国西南喀斯特石漠化面积实现"持续净减少",面临由传统高强度人为干扰向大规模自然恢复与人工造林的转变,石漠化治理也面临转型。现有喀斯特生态研究已阐明了喀斯特脆弱生态系统人为干扰退化机制,初步揭示了生态治理改善生态系统结构与功能的恢复机理,突破了保土集水与植被恢复的适应性石漠化治理技术与模式,评估了石漠化治理显著加速区域植被生长与恢复的固碳效应。但目前石漠化治理面临着治理成效巩固困难、治理技术与模式缺乏区域针对性、大规模低效人工林亟待改造、社会人文驱动机制不清等问题。未来喀斯特生态恢复应聚焦石漠化治理提质增效,从侧重单一生态要素、单一生态过程的研究向多要素综合、多过程综合以及喀斯特地表-地下过程耦合、景观格局与生态过程耦合、生态过程与生态系统服务耦合、自然与人文过程耦合等陆地表层系统集成的方向发展,为我国西南喀斯特地区石漠化治理与扶贫开发成效巩固、乡村振兴与美丽中国战略的实施提供科技支撑。     

三江源区退化高寒生态系统恢复技术与示范

"三江源区退化高寒生态系统恢复技术与示范"(2016YFC0501900)是国家重点研发计划"典型脆弱生态修复与保护研究"专项中"青藏高原生态系统功能提升与适应性管理"指南方向下的第二个项目。项目以综合生态系统管理方法为支撑点,以三江源区退化严重的三类主体生态系统——高寒草甸、高寒草原和高寒湿地为研究对象,以"土壤(土)-植被(草)-动物(畜)"协同恢复的思路为指导,通过创新性、系统性、综合性的科学研究,自主研发三江源区生态恢复与生态衍生产业发展的综合技术体系,完善生态恢复及产业发展模式评估和监测技术体系,推动生态恢复和区域发展模式的转型升级,提升生态整体恢复的技术水平和监管能力,解决三江源退化草地恢复重建及功能提升的重大问题,旨在为三江源的生态建设提供科技支撑和系统解决方案。     

河道生态护坡关键技术及其生态功能

在上海4个生态河道示范区,开展了以生态修复和河岸侵蚀控制为目标的河道生态护坡技术研究。在不同河段分别采用了土壤生物工程护坡、全系列生态护坡以及复合式生物稳定等三类生态护坡技术。护坡工程完成后,以浦东新区机场镇生态河道示范区为重点,对主要护坡工程进行持续3a（2004~2006年）的生态监测,从坡岸的结构稳定性和生态稳定性两方面对护坡工程进行生态功能研究。3a来,护坡植物生长良好,新生枝叶和根系的护坡作用明显,土壤抗剪强度明显增加,河岸土壤侵蚀得到有效控制,坡岸的结构稳定性增强;同时河岸生境得到改善,本地植物快速恢复,生物多样性增加,河岸植物群落结构由单一结构向复杂结构转变,生态稳定性逐渐增强。     

不同生态恢复措施对草地样带食物消费的影响——以锡林郭勒盟为例

生态工程的实施对区域居民生产生活产生了重要影响。以锡林郭勒草地样带为例,利用2017年8月—2018年7月农牧户食物跟踪调查数据、农牧户问卷调查数据、生态恢复措施数据,结合土地利用数据和社会经济数据等,重点分析了不同生态恢复措施对锡林郭勒草地样带农牧户食物消费的影响。研究结果显示:(1)锡林郭勒草地样带生态恢复措施沿样带自北向南实施力度逐渐变弱,草地恢复措施由以草畜平衡、休牧和禁牧为主向休牧和围栏封育为主转变,草地恢复措施中对人类活动的限制也随之由弱变强;(2)沿草地样带自北向南居民食物消费形成了三种模式,在食物消费数量和消费结构上呈显出由牧区特征向农区特征的转变,即人均食物消费量沿样带递减,食物消费由肉蛋奶和蔬菜水果为主向粮食和蔬菜水果为主转变;(3)食物消费模式受到草地供给、收入及其结构、文化习俗和职业分布等生态、经济和社会多方面因素的影响。研究为实现区域生态、经济和社会的协调发展相关政策的制定提供参考。     

石羊河尾闾绿洲的景观变化与生态恢复对策

利用G IS技术和景观结构分析软件FRAG STATS,在对民勤湖区绿洲景观格局动态变化以及土地利用格局的空间转化分析的基础上,从水资源利用以及政策和市场经济等方面分析了湖区景观变化的驱动因素,结果表明:(1)耕地和沙地斑块数量减少,平均斑块面积增加,空间连片趋势加剧;蔓延度指数变大,边缘密度和多样性指数降低;(2)沙地和耕地面积分别增加5171.85 hm2和2640.33hm2,它们的增加以牺牲林、草地为代价;(3)湖区地表水净利用量近10a来降幅达50%,到20世纪90年代后期仅有0.22×108m3,使得地下水净利用量近年来年均高达0.80×108m3;(4)以耐盐性较强的经济作物占绝对优势的单一经济结构,降低了农业生产对市场风险的抵御能力,农户收入急剧下降。通过以上分析,提出了湖区生态恢复途径与措施。     

重点脆弱生态区生态恢复综合效益评估指标体系

生态恢复是扭转由人类活动引起的生态环境退化和生物多样性损失,并保证生态系统服务可持续供给的一项主要战略措施。20世纪90年代以来我国针对重点脆弱生态区(北方风沙区、黄土高原区、西北干旱区、青藏高原区和西南喀斯特地区)实施了一系列的生态恢复工程。科学合理地评估重点脆弱生态区生态恢复综合效益,对生态恢复措施的进一步优化调整具有重要的理论与实践意义。然而,在重点脆弱生态区生态恢复综合效益评估的集成研究方面,由于缺乏统一的指标体系,阻碍了区域内综合性和长期性的生态恢复综合效益评估和监测,因此亟需构建一套面向我国重点脆弱生态区的生态恢复综合效益评估指标体系。以我国5个重点脆弱生态区为研究区,根据"生态恢复-生态系统结构-质量-服务-效益"级联式概念框架,在指标筛选原则和方法的指导下,参考现有的生态恢复评估成果,构建科学化、系统化和规范化的生态恢复综合效益评估指标体系。研究结果以期为重点脆弱生态区生态恢复评估研究和管理应用提供理论与技术支撑。     

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。     

旱地、荒漠和荒漠化:探寻恢复之路——第三届国际荒漠化会议述评

2010年11月在以色列召开了第三届荒漠化国际学术研讨会,会议的主题是"旱地、荒漠和荒漠化:探寻恢复之路"。会议设20个专题,可以归纳为8个科学问题,表现出了多学科性、地域广泛性及多尺度性、关注社会人文机制等突出特点。以色列在荒漠化防治、生态恢复与区域发展方面的辉煌成就以及本次会议所反映的国际前沿和趋势对中国有着重要启示:(1)加强技术研发和推广,提高干旱、半干旱区人口的可持续生计与能力建设是中国防治土地生态退化和荒漠化的关键所在;(2)在土地生态退化和恢复的研究和实践中必须重视社会人文因素的作用;(3)深化中国干旱、半干旱区全球变化响应与适应的研究,推动荒漠化防治、生态保护与恢复、全球变化方面的国际合作是一项非常紧迫的战略任务。     

陕西省生态恢复综合效益评估

开展区域内生态恢复综合效益评估工作,将为地区生态恢复成果梳理及生态系统管理提供决策支持,为未来生态恢复工作的开展提供理论依据。以陕西省为研究区,基于空间遥感数据和生态模型模拟,从生态系统结构、质量和服务3个方面综合评估区域内2000-2015年生态恢复效益。研究结果表明：1）近16年间陕西省土地利用类型呈现林地增加,耕地减少的态势,同时关中地区建设用地大量增加。陕西省87.95%和72.72%的区域分别呈现植被覆盖和生态系统服务总值增加的趋势,尽管区域内人类活动占地增加,但整体生态恢复效果明显。2）陕南地区植被覆盖及生态系统服务总值相对较高,特别是秦岭地区,生态环境较为优越。陕北地区植被覆盖及生态系统服务均值虽相对较低,但均呈现显著增加趋势,未来区域范围内生态环境有着较大的发展潜力。3）尽管不同生态工程基本覆盖了陕西省全境,但受气象因素影响,生态系统服务总值在关中及陕南地区仍呈现出了一定的下降趋势。在未来相关区域的生态恢复资源投入中,应注意干旱环境对生态恢复效果的影响,因地制宜地选取适宜生态工程措施,以保证生态恢复的有效性和持续性,将生态恢复资源的成效最大化。     

基于恢复生态学的泰山地区“山水林田湖草”生态修复研究

目前大多地方生态修复工作往往是对各类生态系统分割式治理,不利于生态系统的整体修复。“山水林田湖草是生命共同体”理念要求各生态要素和生态系统之间的协同特征和有机联系,恢复生态学理论则关注受损生态系统的驱动因素、生态恢复的路径和干预措施,两者的结合能够为生态保护和修复提供坚实的理论和技术基础。基于恢复生态学理论,以泰山地区为研究对象,运用物能循环和转化的生态学原则对受损生态系统生态关键问题进行诊断,明确了“山水林田湖草”生命共同体中的各要素（子系统）在生态过程中的相互影响及相互制约关系,厘清了泰山地区矿山开采（地质受损）-植被破坏-水土流失-景观失调的生态受损与退化机制,在此基础上提出了“地貌重塑、植被重建、水体重构、景观重现”的生态恢复思路。并尝试构建包含生态风险、生态状况和生态恢复能力三重准则共13项指标的评价体系,以期通过生态恢复效果的评价与监测引导生态恢复目标的有效实现。