生态系统关键参量监测设备研制与生态物联网示范

本文主要介绍国家重点研发计划2016年首批立项的重点专项"生态系统关键参量监测设备研制与生态物联网示范"(2016YFC500100)的项目立项背景、主要研究内容及总体目标。本项目紧密围绕国家生态监测需求,与国际上生态监测科学技术前沿并跑,研发生态系统关键参量监测设备和生态物联网关键技术,开展示范和产业化推广,推动我国生态监测技术的自主创新,服务我国脆弱生态修复与保护需求,增强我国生态监测的立体化、自动化、智能化水平,满足国家实时生态监测的需求。     

喀斯特槽谷区土地石漠化与综合治理技术研发

深入揭示流域尺度水-土-生资源格局和研发因地制宜的水-土-生治理技术是"十三五"石漠化治理工程的主要瓶颈。国家重点研发计划——"喀斯特槽谷区土地石漠化过程及综合治理技术研发与示范"项目(2016YFC0502300)针对槽谷区特点,锁定两个关键科学问题和五个关键技术,从过程机理研究-技术研发-应用示范3个层面解剖区域水/土/生物资源分布格局与地质地貌之间的关系,阐明石漠化过程中的相关生态变化机理,因地制宜地研发水土资源高效利用、土壤地上/下流/漏失阻控与生态恢复技术;研发野生砧木及经济树种互作效应与优化配套技术,构建槽谷区可持续的生态系统和生态产业模式并示范推广,为区域生态改善和贫困问题解决提供科技支撑。     

荒漠化治理中生态系统、社会经济系统协调发展问题探析——以中国北方半干旱荒漠区沙漠化防治为例

全球变暖导致的区域干旱使得干旱区水资源日益匮乏,而迅速增长的人口和社会经济发展进一步加剧水资源危机,使得有限的水资源成为全球沙漠化防治瓶颈,严重制约了沙化土地治理进程,影响了联合国"土地退化总面积零增长"目标的实现,也影响了中国社会经济的可持续和协调发展。传统的沙化土地治理生物措施重视植被盖度增加,忽视生态系统其他要素,如土壤水分、养分等与植被的相互关系,导致一些治理措施相对简单,生态系统不能协调发展。而沙化土地治理的物理措施和化学措施由于忽视了沙区社会和经济效益,其可持续性也受到科学家质疑。近期获批的国家重点研发计划项目"中国北方半干旱荒漠区沙漠化防治关键技术与示范"(2016YFC0500900)拟针对此问题开展研究,以沙化土地稳定恢复为首要目标,在认识半干旱荒漠区沙化土地正/逆过程演变机制和荒漠生态系统稳定性的基础上,研究沙化土地稳定恢复的生态阈值;以毛乌素沙地、库布齐沙漠东部、科尔沁沙地西部和呼伦贝尔沙地为典型区,针对不同沙化土地特点,研发防沙治沙关键技术,开展模式优化和试验示范;在防沙治沙模式与工程效益评估基础上,集成产业化技术体系,为国家防沙治沙工程建设提供理论基础与技术支撑。     

黄土高原水土流失综合治理技术及示范

黄土高原是我国水土流失严重和生态环境极为脆弱的地区,也是我国"两屏三带"生态安全战略格局的重要组成部分。研发及集成相关技术,建立试验示范样板,为该区生态修复与产业发展提供技术支撑成为亟待解决的重要问题。"黄土高原水土流失综合治理技术及示范"项目(2016YFC0501700)属于国家重点研发计划"典型脆弱生态修复与保护研究"专项。该项目通过6个类型区水土流失治理相关技术的研究及区域尺度上的集成研发,阐明黄土高原脆弱区域生态持续恢复与生态安全中的主要学科发展及相关技术问题。     

河套平原盐碱地生态治理和生态产业发展模式

开展河套平原盐碱地的生态治理对提升该区生态系统稳定性、土地生产力和资源利用效率具有重要战略与现实意义。为此,科技部通过"典型脆弱生态修复与保护研究"专项立项了重点研发计划项目"河套平原盐碱地生态治理关键技术研究与集成示范(2016YFC0501300)"。介绍了该项目的背景与意义、主要思路与研究内容、整体目标,并对项目研究进行了展望。该项目采用"基础理论+核心技术+新型装备+产业技术+模式示范"一体化思路,旨在揭示河套平原土地盐碱化形成规律与盐碱障碍生态消减原理,研发生物适应型与生态导向型盐碱地治理修复关键技术,研制大型排盐控盐工程设备与复合型生态调理制剂产品,创建盐碱地综合治理技术体系和特色生态产业发展模式。     

东北苏打盐碱地生态治理关键技术研发与集成示范

"东北苏打盐碱地生态治理关键技术研发与集成示范"项目(2016YFC0501200)由国家重点研发计划提供资助。项目主要针对东北土壤盐碱导致的生态环境恶化、限制区域生态恢复和经济发展的问题,综合考虑东北盐碱地区气候条件、盐碱程度和土地利用方式等差异,研究东北苏打盐碱地形成机理及障碍消减机制,研发适用于苏打盐碱地治理的微生物、植物种植与修复关键技术,研制盐碱地治理工程装备和产品,建立苏打盐碱地综合治理和生态产业模式,在东北苏打盐碱地典型分布区开展县域示范,为苏打盐碱地长效治理提供范式,实现生态、经济、社会效益共赢的盐碱地治理良性循环。     

城市群生态安全保障关键技术研究与集成示范——以长三角城市群为例

根据国家科技部"典型脆弱生态修复与保护研究"重点专项(2016年)指南任务要求,本项目将重点开展"长三角城市群生态安全保障关键技术研究与集成示范"的研究。基于对"长三角城市群重大生态安全问题的DPSIR多元共轭机理"及"长三角城市群生态安全协同联动机制与保障路径"重大科学问题的辨识,强化"1、5、1"的整体研究思路和技术路线,即:构建1个基础理论框架、研发5大技术体系、创新1个协同联动决策支持系统和平台。项目成果将有助于长三角地区提高生态系统监管能力,促进区域健康发展,并为国家城市群可持续发展提供科学依据,具有极其重要的社会、经济和生态效益。     

东北森林区生态保护及生物资源开发利用技术及示范

由中央财政专项资助的项目(2016YFC0500300),面向东北林区天然林保护与经济绿色转型发展等重大需求,针对关键技术瓶颈开展技术研发和集成,建立森林生态系统与生物资源监测平台,突破重要生物资源允收量控制、关键种保护和群落定向分类等天然林保护关键技术,基于品种创新、原生境生态培育和高附加值产品工艺研发,建立全产业链技术体系与标准,支持东北林区天然林有效保护和林区经济的可持续发展。本项目预期建立天然林保护与生物资源利用全产业链技术体系与规程29套以上,育成新品种15个以上,开发生态产品16项以上,申请发明专利25项以上,生态产品全部产业转化,项目形成的技术体系将在龙江森工的伊春林区、牡丹江林区和吉林森工的长白山林区建立三大规模化示范基地,结合周边生态脆弱地区示范推广,总面积达10万hm2以上,示范区非林经济总量提高50%、人均收入平均增长1.5倍。     

青藏高原重大建设工程生态修复综合效益评估指标体系

青藏高原作为我国重要的生态屏障和战略资源基地,兼顾经济社会的发展和生态环境的保护,是当前区域发展的主要目标。为实现该目标,国家先后开展了多项推动当地经济发展的重大建设工程项目,并在项目开展的过程中,针对出现的生态问题,实施了一系列的生态修复措施。目前针对青藏高原重大建设工程生态修复的研究,在多工程类型修复效益的融合,以及宏观空间布局尺度上对生态修复成效的评估还相对较少,并且缺乏统一的评价标准。故本研究选取青藏高原道路、水电和矿产开发三类典型的重大建设工程,结合区域及工程特点,通过文献调研、业界专家咨询等方法手段,以生态修复后的生态系统结构、质量和服务为核心架构,筛选能够综合客观的反映该地区生态修复效益的具体指标,最终构建系统、合理和科学的青藏高原重大建设工程生态修复综合效益评估指标体系。该评估指标体系涉及生态系统结构、质量和服务三大指标类别,包括10个主题指标,21个具体指标。以期为青藏高原重大建设工程生态修复效益的总体认知和长期监测,以及未来生态修复工程的制定、建设工程的布局及其他生态系统管理措施的实施,和未来生态修复评估的相关研究提供科学参考和理论支撑。     

京津冀风沙源区沙化土地治理关键技术研究与示范

京津冀风沙源区是我国北方生态屏障的重要组成部分。面向我国北方风沙区沙化土地综合治理、典型脆弱生态修复与保护等重大科技需求,京津冀风沙源区沙化土地治理关键技术研究与示范项目将综合运用长期定位观测、控制实验、多源遥感数据融合、技术示范等方法,重点研究京津冀风沙源区土地沙化形成机制与生态修复机理,研发一批沙化土地治理与产业化关键技术,并在各治理区开展试验示范,集成京津冀风沙源区沙化土地治理与产业化技术体系,构建沙化土地综合整治空间决策支持系统,为京津风沙源治理工程建设、保障京津冀地区生态安全及满足2022年北京冬奥会生态需求提供科技支撑。     

我国大型煤炭基地建设的生态恢复技术研究综述

煤炭能源是我国的主体能源,在我国经济社会发展中具有重要的战略地位。煤炭工业是关系我国经济发展和能源供应安全的重要基础产业。由于受传统发展观的影响,煤炭工业一直存在生产粗放、安全事故频发、资源浪费严重、环境治理和管理滞后等问题。我国大型煤炭基地的建设对提高煤炭供应保障能力起到了关键支撑作用。因此,从区域可持续发展的角度出发,加强矿区的生态恢复,深化煤炭资源的开发利用和环境保护,对促进国家和区域生态环境与社会经济的可持续发展,构建和谐矿区,确保区域乃至全国的生态安全特别是能源安全具有重要的意义。介绍了国家大型煤炭基地的发展历程、分布和开发现状,以及煤炭开采利用带来的一系列生态环境问题,重点阐述了当前我国煤炭基地建设的关键生态恢复技术体系,并从生态恢复与环境管理的角度提出我国大型煤炭基地的可持续发展建议。     

粤北南岭典型矿山生态修复工程技术模式与效益预评估——基于广东省山水林田湖草生态保护修复试点框架

广东粤北南岭山区地处国家生态安全格局“两屏三带”中的南方丘陵山地带的核心区,由于历史上有色金属矿产无序开采、选矿和冶炼等活动,导致区域生态环境问题突出,并造成下游区域土壤、水、农作物污染。修复历史遗留矿山、做好源头控制是解决区域生态环境问题的关键所在。以典型矿山废弃地单元（废土堆）为例,提出其生态修复工程技术模式与关键技术,开展修复效益预评估方法和实践研究。研究结果表明：粤北南岭山区矿区生态环境问题主要包括矿山植被破坏和水土流失问题突出、地质灾害风险隐患较大、矿山周边水土污染严重几个方面;矿山生态修复应以防控安全隐患为基础,以恢复生态功能为主要目标,同时治理矿山水土污染。构建了遵循山水林田湖草系统共治的“依山就势”重塑地形、“因势利导”疏导水流、“柔性防护”稳定边坡的粤北南岭废土堆立体生态修复模式,提出了相应的场地平整、清污分流、土壤改良、边坡生态袋植生、立体植被配置等生态恢复关键技术;建立了包括涵养水源、保持水土、净化环境及净化水质4个方面的生态效益评估模型,废土堆修复后生态效益预计可达到66754.25元/a。研究结果可为粤北南岭山区及类似区域山水林田湖草系统共治提供技术支撑。     

喀斯特峰丛洼地石漠化治理与生态服务提升技术研究

针对峰丛洼地区域石漠化面积削减较为迅速、亟需从前期治理侧重遏制面积扩张转向生态服务提升为主的新阶段后面临的治理投入与分区较为粗放、治理技术与模式缺乏针对性、综合效益亟待提升等问题,以生态服务提升为核心目标,系统研究生态工程实施以来区域石漠化演变的关键因子、水土流失/漏失关键过程与调控、植被恢复与人工诱导提升土壤生态功能机理,突破面向生态功能优化的区域生态系统监测评估、表层岩溶水生态调蓄与高效利用、有机物资源利用与退化土壤肥力提升、耐旱型植物群落构建与规模化建植、可持续性生态衍生产业培育等关键技术,形成生态服务提升与民生改善的区域石漠化治理系统性解决方案,为石漠化治理二期工程与扶贫提供科技支撑与示范样板。     

新时期我国国土空间生态修复理念与模式探讨

国土空间生态修复以地理学、景观生态学理论为基础,是推进生态文明、建设美丽中国的重要举措。我国国土空间生态修复呈现理论体系多学科化、工作模式多元化、技术方法融合化、实践探索多样化的特征,工作总体成效显著与任务艰巨并存。本文基于国土空间生态修复的新挑战,对国土空间生态修复研究的总体框架和技术路径、区域国土空间生态修复的工作机制与模式、国土空间生态修复的内容体系和技术标准进行综述。新时期,我国国土空间生态修复顶层设计应重点围绕工作体系、业务边界和制度体系3项内容,明确各类业务流程的职责边界,从理论、制度、工程、技术全域视角实现工作全链条闭合管理。乡村聚落区、城镇建成区、工矿聚集区、生态功能区、蓝色海洋区是区域尺度国土空间的5大组成要素,分别对应全域土地综合整治、城市更新与城市双修、矿山地质环境修复治理、山水林田湖草系统修复、蓝色海湾修复整治5种差别化生态修复模式。应综合运用“三个集成”(信息、技术、流程)思维,构建一套涵盖调查监测评价、国土空间规划、工程项目实施、工程项目验收、生态系统监测评价一体化的区域国土空间生态修复工作模式。     

煤电一体化开发对锡林郭勒盟环境经济的影响

国家“十二五”规划确定将在内蒙古锡林郭勒盟建设国家重点大型煤电基地.煤电一体化开发将大大地推动锡盟的区域经济发展,但也可能会对这一典型草原地区和重要生态屏障地区的生态环境造成不利影响.采用物料平衡法和指数增长模型对2001-2009年锡林郭勒盟SO2排放量与人均GDP做了相关性分析,发现二者关系基本符合环境库兹涅茨曲线,呈较缓和倒U型曲线,拐点在人均GDP35000-40000元,目前已过曲线拐点,SO2排放量缓步下降.对锡盟煤电一体化开发情景下(2012-2020)的SO2排放及人均GDP进行预测,结果显示SO2排放量将随经济发展呈上升趋势,表明煤电一体化开发会使环境库兹涅茨曲线的拐点后延,虽然到2020年SO2排放量仍然没有超出区域大气环境容量,但将接近环境容量极限,会给当地环境带来明显压力;基于以上判断,进而从制度、技术、市场三方面出发,探讨了促进锡盟煤电一体化产业建设与环境保护协调发展的对策.     

消涨带及三峡水库消涨带植被重建

重建三峡水库消涨带植被对于恢复消涨带功能、维持三峡工程安全和修复长江流域退化生态系统具有十分重要的意义。消涨带可分为自然消涨带和人工消涨带,自然消涨带及其植被是流域生态系统的组成部分,具有重要的生态、社会和经济价值。人为控制水位涨落而形成的人工消涨带很少有植被覆盖,属于退化的生态系统。三峡消涨带包括三峡自然消涨带和三峡水库消涨带,三峡工程的建设将淹没三峡自然消涨带及其植被并产生没有植被覆盖的三峡水库消涨带。作者认为开发利用三峡水库消涨带土地资源,发展库区经济将导致库区生态环境恶化、危及三峡工程安全且不利于长江流域生态系统的健康。解决三峡水库消涨带问题的关键是重建消涨带植被,并恢复其功能。该文从水利建设与环境保护的关系、三峡水库管理与库区景观建设的需要、消涨带功能恢复与流域生态系统康复和促进水库消涨带研究的深入阐述了开展三峡水库消涨带植被重建的必要性。     

景感生态学在煤电基地生态建设与管理中的应用

煤电基地的开发对中国能源利用格局具有深远的影响,是煤炭行业发展的重要方向,但也对生态环境提出了严峻的挑战。在我国煤电基地的生态建设中,基于景观生态学的应用研究较多,缺乏对居民感知、愿景和福祉等方面的联系和研究。以内蒙古锡林郭勒煤电基地为例,在分析因煤电基地的开发建设而导致的生态环境问题基础上,运用景感生态学的理论和方法,从煤电基地的景感营造、景感修复、景感保护监测管理、生态文明的建设共4个方面进行了分析,为煤电基地的生态建设、保护与管理提出了具有建设性的措施和建议。结合生态环境物联网对所选景感指标的监测、谜码数据平台的评价分析及预警系统,对实现煤电基地的生态健康保障、生态服务提升、以及居民愿景和福祉的提高有着重要意义,为实现区域可持续发展的目标提供了有效措施。本研究为煤电基地相关区域的生态建设、保护与管理提供科学依据和有效对策,为后续相关研究打下基础。     

煤矸石山生态恢复的主要路径

煤矿开采过程伴随着大量煤矸石和废弃物的堆积,对当地生态环境造成巨大危害,恢复受损煤矿区煤矸石山生态系统成为近年来研究的热点。目前,许多研究者从煤矸石山土壤和植被恢复技术、监督管理等方面进行归纳总结,各有侧重地提出相应恢复措施,对于指导当地生态恢复实践发挥了重要作用。然而,绝大部分研究综述均未深入分析煤矸石山生态恢复过程中的关键问题,同时也未从生态系统的整体性和长期稳定性考虑设置恢复路径。基于此,通过梳理前人研究成果,归纳出煤矸石山恢复过程中的地质安全、土壤环境、植被恢复、种群繁衍、生态系统稳定等方面关键问题,从恢复前后逻辑关系和生态系统整体性考虑,设计出边坡稳定性处理及整形、土地复垦、物种选择、人工建植、土壤种子库形成、种群繁衍与更新、生态系统健康和稳定性评价、补充措施等一整套煤矸石山生态恢复的主要路径和方法,对煤矸石山生态系统恢复的基本途径从六个方面进行了总结,同时提出存在的问题和未来需要进一步研究的方向,为煤矸石山生态系统恢复实践提供重要理论指导。     

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。