基于矿区植被特征的矿山生态修复措施——以新疆阿尔泰山为例

针对新疆阿尔泰山矿山修复的难点,从地貌修复、土壤与植被修复等几方面探索生态修复技术,为攻克修复关键技术难关和保障新疆阿勒泰生态安全、提高环境质量提供新方法和新思路。

祁连山祁丰矿区废弃矿山植被恢复调查分析

为了解祁连山祁丰矿区植被恢复情况,以期为该地区的废弃矿山植被恢复和重建提供理论依据,在该矿区选择包括石灰石矿、煤矿、铜矿、多金属矿、石英岩矿的5处典型废弃矿山为研究对象,通过设置植被样方并进行植被群落结构调查。结果表明:废弃矿山的主要恢复措施为建筑物及废弃设施拆除、垃圾清理、渣堆整平、废弃探采坑洞的回填及刷坡整平、覆土、人工平土、植草绿化、纤丝石笼挡墙、道路翻耕、封育围栏等。从植被恢复效果看,土壤层较厚(蓄水能力强)的矿点及有灌溉条件的矿点,其植被恢复效果好;而土壤层较薄或无灌溉条件的矿点,其植被恢复效果差一些。因此,建议继续坚持人工修复和自然修复相结合,同时加强植被生态恢复后的后期管理,使矿山植被生态系统恢复进入良性循环。

基于植被指数的昌吉州荒漠化时空变化监测与评价

以新疆昌吉回族自治州荒漠化动态变化为研究对象,基于NDVI数据对植被动态变化、植被覆盖率年际变化开展荒漠化动态变化评价。结果表明:(1)2000—2019年昌吉州植被指数呈现增加趋势,低覆盖植被面积最大,占比均值为45.09%;中覆盖植被和高覆盖植被面积占比分别为20.70%和22.69%;较高覆盖率植被面积占比为11.13%;无植被面积占比均值最小,为0.39%。(2)昌吉州轻度荒漠化面积在逐渐减少,中度荒漠化面积波动幅度较小,年度变化趋势并不明显;非荒漠化面积波动较大,年度变化呈现增长趋势。(3)2000—2019年荒漠化总体上由中度向轻度荒漠化转移,轻度荒漠化向非荒漠化转移。(4)2010—2015年重度荒漠化区域增加较为明显,主要集中在吉木萨尔县、奇台县、木垒哈萨克自治县北部平原区,从发生位置和时间看,主要原因为2010年开始的新疆准东经济技术开发区的建设和发展,2015年后随着荒漠化防治措施的有效实施,重度荒漠化面积呈减少趋势。

长输管道工程对沿线景观格局及生态环境的影响

于2019—2021年,在四川省巴中市通江县基于多期遥感数据,运用GIS技术,Fragstats和AHP-模糊综合评价模型定量评价长输管道工程建设3个时段(修建前、施工期和运营期)的景观动态和脆弱生态环境区。结果表明:(1)研究区土地利用类型分别为耕地、林地、水体与湿地、人造地表4类,其中又以林地和耕地面积占绝对优势。3 a间,4种土地利用类型的面积以耕地和林地变化显著;人造地表、耕地的动态度变化最为明显,林地居中,水体与湿地的动态度变化最稳定。(2)3 a间,研究区景观类型均以林地为主,占比均超过65%;耕地为研究区的第二大景观类型,占比均超过30%;水体与湿地和人造地表景观类型所占面积较小。林地景观和耕地景观占比呈缓慢上升的趋势,人造地表景观的波动幅度最为显著,受人为影响形成了较大的集聚斑块且呈逐年扩大的趋势。(3)从2019—2020年景观尺度水平来看,研究区景观破碎化程度、景观多样性及异质性均呈先上升后下降的趋势,随着施工结束和植被恢复、土地复垦等措施的开展,景观组分趋于恢复至施工前的状态。(4)管道穿越段多为轻度、重度脆弱区,研究区并没有因长输管道的建设明显增加周边生态环境脆弱区面积。

不同植物模式对铅锌矿渣修复的根际效应

【目的】研究不同植物种植模式下根系效应在重金属修复中的效果,为矿山修复奠定理论基础。【方法】构建了基于改良剂的铅锌矿植物修复中试系统,设计CK组(纯矿渣对照)、S0组(改良矿渣对照),比较单一植物系统S_(栾)(单一乔木栾树)、S_(夹)(单一灌木夹竹桃)、S_(香)(单一草本香根草)、S_(复)(乔灌草复合)的铅锌矿修复效果。【结果】1)试验后,植物组与原矿渣对照组相比pH值提高了0.14~0.27,含水率、孔隙度、有机质、阳离子交换量分别提高了5.3%~9.8%、9.6%~11.8%、102.5%~106.9%、54.2%~66.6%;蔗糖酶、脲酶活性分别提升了130.9%~680.2%、2.4%~8.6%;总氮、总磷、总钾含量分别提升了85.5%~115.6%、0.0%~22.5%、0.9%~10.5%。2)改良剂显著降低了系统中Zn流失量(P <0.05);植物种植显著降低了Zn、Pb流失量(P <0.05),其中,S_(复)处理中Pb、Zn流失量最低;相比S0,S植物组中重金属Pb、Zn酸可提取态、可还原态组分含量均下降,S_(栾)、S_(夹)、S_(香)、S_(复)残渣态Pb分别提升了6.5%、5.4%、11.8%、6.4%,残渣态Zn分别提升了4.0%、3.4%、7.9%、2.1%。3)不同组别间细菌门水平差异不大,主要优势菌种有变形菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidota、酸杆菌门Acidobacteriota等。门水平下主要优势真菌包括子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota、接合菌门Zygomycota等。【结论】改良剂改善了矿渣的土壤结构,提升了矿渣的土壤肥力,为植物生长提供了有利条件。改良剂和植物种植改变了土壤Pb、Zn的赋存形态,残渣态含量升高,S_(复)重金属流失量最低。植物种植模式对细菌、真菌物种丰度存在影响,改良剂的添加降低了基质中真菌的物种丰富度,而植物的生长又在一定程度上提升了真菌的物种丰富度。

应用于重金属污染土壤植物修复中的植物种类

综述了文献报道的应用于重金属污染土壤治理的超积累、本土和生态-经济型植物种类。超积累植物具有抗性强、耐受重金属浓度高和转移系数大的优点,不足之处是大多数超积累植物适生范围窄,生物量小、富集总量小,以至修复周期长。在复合重金属污染场地的治理中,多金属超积累植物的筛选已成为新的关注点。为了发挥植物修复技术在重建植被与景观、控制水土流失、丰富生物多样性、提高土地利用价值等诸多方面的功能,有必要扩大植物种类筛选与应用的范围。利用适生的本土先锋植物生长快的优势,结合用材、工业原料、药用、能源、景观等生态-经济型植物的功能构建复合植被群落,可望成为发展植物修复技术的新趋势。

基于MODIS NDVI的陕西省植被覆盖变化分析

【目的】分析2000-2009年陕西省植被覆盖的时空变化规律,为区域人地关系协调发展和生态建设政策的制定与实施提供理论依据。【方法】在对2000-2009年MODIS NDVI数据进行时序重建的基础上,采用最大值合成法、差值法获取NDVI时空变化信息,并结合DEM分级数据提取不同高程地区的NDVI变化信息,分析陕西省植被覆盖情况的时空变化规律。【结果】1)陕西省植被覆盖空间分布存在明显的地域特征,表现为NDVI值陕南秦巴山区>关中平原区>陕北黄土高原区。2000-2009年陕西省植被覆盖呈现改善趋势,植被覆盖变化速率表现为陕北黄土高原区高于关中平原区,关中平原区高于陕南秦巴山区。2)陕北黄土高原区不同高程地区,植被覆盖以明显增加为主。关中平原区高程<500m地区的城市附近区域,植被覆盖表现为严重退化。陕南秦巴山区高程<500m与高程>1 500m地区,植被覆盖表现为轻微减少,而500m≤高程≤1 250m地区,植被覆盖明显增加。3)2000-2009年,陕西省植被覆盖增加地区面积占全省总面积的27.8%,减少地区面积占17.0%。【结论】2000-2009年,陕北黄土高原区植被覆盖增加,是国家退耕还林还草工程实施效果的体现;关中平原区受城市化影响较大,城市周围植被覆盖出现严重退化;陕南秦巴山区植被覆盖较高,并保持稳定。

陕西榆林地区植被退化与沙漠化趋势分析

以陕西榆林地区MODIS I_(NDV)(2000—2015年)和气温降水(2000—2014年)数据为基础,结合混合像元分解模型、线性趋势法、相关系数等方法,分析了植被覆盖度变化、植被退化、沙漠化过程和气候的驱动作用.结果表明,榆林地区植被覆盖度呈显著的线性增加趋势,年递增率为2.29%,增加速率呈现出自南而北、自东向西的递减过程.植被退化以变化不明显和改善为主,占区域总面积的99%以上,重度、中度和轻度退化范围主要局限在行政中心城区及其附近区域.沙漠化过程分为两个阶段,2000—2013年重度沙漠化面积大幅减少,中度、轻度和潜在沙漠化面积缓慢减少,而非沙漠化面积大幅增加;2013年之后,非沙漠化面积减少,而重度、中度、轻度和潜在沙漠化面积增加.空间分布上,榆林西部、西南部县区是轻度以上沙漠化主要分布区域,2000—2013年该区域出现逆沙漠化过程,但2013之后又出现沙漠化趋势,应加强监测,应对其未来可能变化.榆林地区F_(VC)与气温呈负相关关系,与降水呈正相关关系,即在全球气候变暖过程中,随着气温的升高,该区域植被可能朝着恶化的方向发展,而降水的不确定性增大,又使得该区域植被在未来具有很大的波动性和不确定性.总体上,榆林地区2000—2013年植被覆盖度增加,植被退化减少,出现逆沙漠化过程,但2013年之后出现相反情况,需加强监测.

准噶尔盆地南缘干旱条件下胡杨、梭梭和柽柳水势对比研究

【目的】以150团丰收林的三种荒漠植被（胡杨、梭梭和柽柳）为对象,比较三种植物水势变化规律差异,探讨干旱环境下植物水势的变化特点。【方法】用露点水势仪测定3种植物水势,结合2008~2009年3种植物的水势及地下水位监测数据,分析该干旱区3种荒漠植被的水势及地下水位变化规律,探讨在地下水位变化下植物水势的响应。【结果】2009年自然胡杨叶、茎水势明显高于2008年的胡杨水势;人工胡杨叶、茎水势日变化幅度不大,整个趋势呈直线型,且低于2008年的水势;2008和2009年梭梭同化枝水势日变化趋势基本一致,呈双峰型;2009年柽柳茎水势日变化略高于2008年的水势,但是两者日变化趋势相差不大。从150团丰收林2008~2009年地下水位月变化来看,整体呈下降趋势,但变化幅度不显著。【结论】3种植物的水势比较结果为：柽柳〈梭梭〈自然生长胡杨〈人工种植胡杨。研究对丰收林胡杨、梭梭和柽柳等植被的恢复与重建及可持续管理有一定的参考价值。

珠江上游融江流域森林景观格局现状及分析

基于融江流域2009年森林资源二类调查数字化成果,运用景观生态学原理和景观指数分析方法,通过ArcGIS9.3和Fragstats3.3软件分析了融江流域的I级和II级景观格局特征。选取的景观指数包括斑块总面积(TA)、斑块个数(NP)、类型面积(CA)、平均大小(MPS)、香农多样性(SHDI)、优势度(LDI)、香农均匀度(SHEI)等。研究结果表明,融江流域以有林地和灌木林地组成的森林景观面积比达到74%,保障了流域景观的生态功能;在森林景观中杉木面积比约为49%,同时斑块密度和斑块边缘密度也较大,对景观类型的发育和保持结构功能的稳定都不利。建议将过于单一的杉木纯林向针叶林、针阔混交林结构调整。

海南儋州地区橡胶林碳通量特征研究

以位于海南省西北部儋州地区的橡胶林为研究对象,采用涡度相关技术进行长期CO2通量观测。结果表明:1)橡胶林净生态系统碳交换(NEE)日动态为"U"型曲线,白天NEE为负值,是碳吸收,夜间NEE为正值,是碳排放;全年除2月份为较弱的碳排放外,其余月份均为碳吸收,雨季各月NEE值较大,旱季各月NEE值较小,橡胶林碳吸收最强月份为6月,碳排放最强(吸收最弱)的月份为2月;因研究样地橡胶林树正处于生长旺盛期,固碳能力强大,橡胶林年NEE总量超过11.0t·hm-2·a-1,碳汇能力高于其他亚热带和热带人工林,也高于纬度接近的海南岛尖峰岭热带山地雨林。2)橡胶林生态系统呼吸(Re)日动态为单峰型曲线,全年Re均为正值,即为碳排放,白天Re量及变动幅度均明显大于夜间;全年Re日变化呈不规则曲线,全年雨季各月Re值均较大,旱季各月Re值相对较小,橡胶林生态系统呼吸最强月份为8月,呼吸最弱的月份为12月;海南岛橡胶林生态系统年呼吸总量巨大,年总量超过20.0t·hm-2·a-1,与同纬度的热带雨林接近。

宁夏植被动态变化及其对降水的响应

区域植被生态变化及其对气候的响应研究,是科学评价区域生态环境的重要内容,受到广泛关注。利用2000—2015年250 m分辨率、16 d合成的MODIS NDVI影像、以及9个气象站点2000—2014年逐日降水数据,分析了宁夏植被NDVI动态变化及其对降水的响应,结果表明:1宁夏植被生长季开始于4月下旬,结束于9月下旬;年际植被生长季NDVI平均值以0.052/10 a的速率呈线性增加趋势,但近4 a持续减少,需加强植被监测,及时了解区域生态环境变化;2植被生长季NDVI平均值以增加趋势为主,占区域总面积的91.62%,主要分布在中部干旱区和南部丘陵山区;减少趋势仅占8.38%,主要分布在北部引黄灌区和中部干旱区西部部分区域;3植被生长季NDVI平均值与降水的相关系数呈线性增加趋势,相关系数正相关与显著正相关区域主要分布在南部丘陵山区,而负相关与显著负相关区域主要分布在北部引黄灌区尤其是银川等城市周围区域。

北京市八达岭林场景观型水源涵养林健康评价研究

运用森林健康的相关理论与技术,采用分层评价的指标分值法评价森林健康,一级指标及其下的基本指标均采用等权分配权重的评价方法;分别于2004年和2012年对北京市八达岭林场的16块标准样地进行了森林健康评价指标的调查、量化和测定,2004年调查了13个基本指标,2012年调查了24个基本指标,共涉及到生物多样性、生态功能、抵抗力、生产力(活力)、效益、土壤状况等6个一级指标;对林分各指标逐项进行数量化或评分(定性指标数量化,定量指标标准化),计算出森林健康指数HCI来评价八达岭林场的森林健康状况。结果表明,森林在2012年的HCI为60.33(13个指标;亚健康),仅比2004年(13个指标HCI=60.25;亚健康)提高了0.09(0.15%);16块标准地中10个林分的HCI有升高趋势,其中侧柏-黄栌(提高了29.13%)、西沟糠段林(提高了21.80%)、西沟油松林(提高了18.57%)等标准地的森林健康质量提高明显;但有6个林分的健康水平有明显下降趋势,特别是西沟元宝枫林(下降了21.20%)、西沟黑桦林(下降了23.49%)、西沟核桃楸林(下降了31.15%)等森林健康的质量下降明显。总体上看,森林质量较稳定,但健康质量不容乐观,仍处于亚健康状态(24个指标评价HCI=59.47;2012年),需要林场及时采取生态疏伐、景观疏伐、补植补造、封山育林等经营技术措施改善林分质量,提高森林的健康等级,充分发挥八达岭林场森林的效益。

安徽省退耕还林工程建设现状及发展展望

退耕还林工程在建设和保护生态环境中起着极其重要的作用。安徽省自退耕还林工程实施以来,共有17市84个县均不同程度的参与到退耕还林工程建设中,截止到2009年,安徽省已完成退耕地造林面积330.86万亩,其中生态林建设面积305.6万亩,经济林建设面积25.26万亩;主要造林树种包括16类,淮北平原区造林树种为4类,江淮丘陵区为10类,沿江丘陵区为13类,皖南山区16类,大别山区为10类;杨树在造林中所占的比例为最大,达到145.66万亩;造林保存率均达到97.7%。

航拍影像与点云数据在矿区生态修复中的应用

由于矿业开发强度高和规模大,以及在开矿过程里不注意维护好矿区的生态,目前矿区的生态维护承受着十分庞大的压力。为更好地对矿区进行生态修复,首先,本研究介绍矿区修复的基本内容及其效益,通过无人机像和三维激光扫描仪技术获取的航拍影像图和激光点云数据,阐述航拍影像与点云数据的获取流程和处理方式,将矿区生态修复采集的数据从二维拓展到三维;以矿区待修复区的测量分析和已修复区林地细化调查为案例,在Arc GIS、南方CASS、FAROscene和GEOmagic等软件支持下,得矿区各类专题图和建立三维场景模型,为矿区生态修复提供技术和成果支撑。应用结果表明,航拍影像与点云数据在矿区生态修复中的应用,成效明显。

金安桥水电站弃渣场植被恢复物种多样性研究

采用样方法对金安桥水电站五郎沟弃渣场进行植被动态调查,选取5个典型样地,应用物种丰富度指数(S)、Shannon-Wiener指数(H)、Simpson指数(D′)和Pielou均匀度指数(JH)综合分析了主要物种的丰富度、多样性和均匀度,并对其重要值与物种多样性的关系进行了研究。结果表明,五郎沟弃渣场主要物种的多样性排列顺序为:戟叶酸模-含羞草+芨芨草群丛>戟叶酸模-扭黄茅群丛>戟叶酸模-白花鬼针草群丛>戟叶酸模-孔颖草群丛>戟叶酸模-芨芨草群丛。从均匀度指数的情况看,戟叶酸模-含羞草+芨芨草群丛>戟叶酸模-扭黄茅群丛>戟叶酸模-孔颖草群丛>戟叶酸模-白花鬼针草群丛>戟叶酸模-芨芨草群丛。重要值反映出五郎沟弃渣场早期植被恢复主要以灌木为主,灌木的重要值在样地中上下波动,说明某些灌木的相对地位出现了不稳定的因素,有可能会走向衰退,可通过人为干扰,增加物种多样性,维持其优势地位。草本的重要值在样方中呈现出逐渐增加的趋势,使其生态位逐渐升高。

基于SOM神经网络的五指山市森林健康评价

SOM神经网络具有无样本自组织学习的功能,能从输入数据中寻找规律,使结果客观、真实。本研究采用1993-2008年五指山市四期一类调查数据,运用SOM神经网络分析森林动态变化,对五指山市森林健康进行评价,并探讨了森林健康等级与龄组和郁闭度之间的关系。结果表明:1993年五指山市森林健康水平较低,Ⅰ等质量占据绝对主导地位,随后森林质量逐步提高,至2008年,五指山市森林健康等级,Ⅲ、Ⅳ等占据主体,森林健康水平得到很大提高,同时在一定范围内,森林表现出小班龄组越大,郁闭度越大,健康等级越高。以上评价结果可为五指山市的森林可持续经营利用提供理论支撑。

外来树种对自然生态系统入侵风险评价指标体系

本指标体系是通过评价外来树种的入侵性(繁殖扩散建群能力)或外来树种的实际扩散程度及其对生态系统的影响来综合评价外来树种对自然生态系统的入侵风险。首先以回答问题的方式进行外来树种的入侵性评价或实际扩散程度评价,及其对生态系统的影响评价,然后通过综合判断表,得出外来树种的入侵风险等级,最后结合外来树种的控制难度等级给出相应的管理对策。入侵性通过植物的繁殖方式、扩散途径和适应能力等3个方面进行评价。实际扩散程度主要考虑外来树种天然更新的方式、扩散进入的植物群落类型和扩散的速度等因素。生态影响评价包括外来树种对生态系统环境因子、植物群落结构组成、当地群体遗传完整性和生态系统营养链等4方面的影响。控制难度考虑影响控制的因素、控制的方法和控制的负面影响等因素。

基于涡度相关系统的橡胶林生态系统蒸散研究

基于农业部儋州热带作物观测实验站橡胶林涡度相关系统2013—2014年定位观测资料,分析了海南岛西部儋州地区橡胶林生态系统不同时间尺度蒸散量及其环境影响因子。结果表明:(1)橡胶林生态系统全年日蒸散变化特征为单峰型,雨季平均日蒸散量大于旱季,雨季平均日蒸散为3.69 mm/d,旱季平均日蒸散为1.45mm/d。2013—2014年不同年份相同月份月累积蒸散量相差不大,2013年总蒸散量大于2014年。2013年1—2月,2014年1—3月降雨量远远小于蒸散量,橡胶林严重缺水。(2)日尺度上,蒸散与净辐射(Rn)、气温(Ta)、饱和水汽压差(VPD)呈正相关。相关性分析表明,日尺度上,净辐射(Rn)、气温(Ta)、饱和水汽压差(VPD)、5 cm土壤含水率(VWC)均是影响蒸散的主要环境因子。(3)月尺度上,蒸散随气温(Ta)升高先略有减小,再增大;蒸散随净辐射(Rn)、饱和水汽压差(VPD)的增大而增大。相关性分析发现,净辐射(Rn)、5 cm土壤含水率(VWC)为影响蒸散的主要环境因子。(4)年尺度上,橡胶林生态系统水分供应充足。尤其在橡胶林的主要生长季(5—10月),降雨量远大于蒸散量。年尺度上,环境因子对蒸散影响规律不明显。

云南省森林碳汇项目的SWOT分析和应对策略

运用SWOT分析法,分别对云南森林碳汇项目的内部优势、劣势,外部机遇和威胁进行分析,结果表明:云南在经济环境和实践经验方面有优势,在社会参与程度、项目规模和碳汇人才等方面存在劣势,在国际气候环境、国内政策等方面存在机遇,在项目计入期和森林资源保护等方面存在威胁。进一步提出,云南可以通过改变开展森林碳汇项目的参与模式、采用合适的交易方式、熟悉森林碳汇项目的有关规则、加强对森林碳汇理论的宣传和研究、加强对碳汇林的管理和扩大森林碳汇项目的规模等措施,提升云南森林碳汇项目的市场竞争力。