采动含水层生态功能修复:概念内涵、理论与技术框架

针对我国保水采煤研究现状及煤矿区采损生态修复的技术需求,提出应开展采动含水层生态功能修复研究,并将其纳入绿色开采技术体系中。在充分阐述采动含水层生态功能修复概念与内涵的基础上,构建了以采动含水层失水流动规律及水径流阻隔关键技术为主的理论与技术框架,分析了当前相关研究进展与未来攻关方向。含水层的损伤失水与生态功能退化本质源于采煤引起的岩层运动与裂隙发育,应在充分掌握含水层失水机制与规律的基础上对其开展生态功能修复理论与技术研究。深入揭示含水层失水路径分布与水流动力耗散规律,将失水流量集中分布的采动影响区作为重点修复的靶区,合理运用“边采边修”、“采后再修”等方式实施水流通道封堵与修复。同时,应充分利用采动岩体裂隙自修复机制及其引起的含水层自恢复效应,开展采动含水层生态功能引导修复研究与实践;基于水-气-岩相互作用产生化学沉淀促进导水裂隙自修复的降渗机理,提出了向含水层下方裂隙岩体中灌注可与地下水产生化学沉淀的修复试剂,以诱导沉淀物在裂隙中吸附-固结并封堵通道的含水层生态功能修复技术路径。在此基础上,阐述了利用铁/钙质化学沉淀进行导水裂隙修复降渗的研究现状,提出未来应重点研究形成利于不同类型导水通道高效封堵的化学沉淀诱导生成对策。研究可望为西北部生态脆弱矿区煤炭开采地下水保护与生态修复提供参考。

京津冀城市群地区生态安全格局构建与保障对策

京津冀城市群健康与可持续发展是保障我国国家安全的重要基础,但因其城市化过程缺乏区域间协同联动,产业布局各自为政,导致生态用地流失、水生态失衡等问题,由此带来生态系统服务下降、生态风险加剧、生态安全受到威胁。因此,如何从区域角度构建科学合理的生态安全格局,成为保障京津冀城市群区域一体化协同发展的关键。在国家重大专项(典型脆弱生态修复与保护研究——京津冀城市群生态安全保障技术研究,项目编号为2016YFC0503000)的支持下,该研究将围绕"区域生态安全保障"这一核心主题,揭示京津冀城市群生态安全格局的维持机制与影响因子,重点研发关键生物栖息地生态修复、受损生态空间生态重建、生态监管与生态风险预测预警技术,进而构建区域协调与空间联动的生态安全保障决策系统和预测预警平台,并开展示范应用研究,为京津冀城市群地区生态安全保障提供技术支撑。

水源涵养型重点生态功能区生态状况变化研究

水源涵养型重点生态功能区对于保护中国大江大河源头区及水源补给区具有重要意义。文章以生态系统状况指数为指标,通过生态系统组成与结构、生态系统生产能力、生态系统服务功能分析了2000-2010年中国水源涵养型重点生态功能区的生态状况变化态势。结果表明水源涵养型重点生态功能区以森林和草地生态系统为主。2000-2010年,三江源区和若尔盖区生态系统状况整体表现为好转,甘南区、祁连山区和南岭山地区生态系统状况整体表现为基本稳定大小兴安岭区、长白山区和阿尔泰山地区生态系统状况整体表现为轻度退化。大小兴安岭区退化面积占该区面积的比例最大,为42.54%;三江源区和祁连山区退化面积比例较小,分别为6.26%和6.93%。大小兴安岭区、长白山区和南岭山地区以轻度和中度退化为主,阿尔泰山地区以中度和重度退化为主,甘南区以轻度退化为主。

农牧交错带重点生态功能区草地载畜压力演变特征

农牧交错带是我国东部农区与西部草原牧区间的生态过渡带和经济纽带,是我国“两屏三带”生态安全格局中北方防沙带的主体生态屏障区。本研究分析了2000–2019年农牧交错带重点生态功能区草地退化与恢复、草地产草量时空变化,评估了区域草畜平衡状况,揭示了草地载畜压力时空演化规律。结果表明:2000–2019年,各功能区草地退化以轻度退化为主,草地恢复亦以轻微恢复为主,草地产草量均呈不同程度增加。科尔沁草原生态功能区的实际载畜量不断增加,阴山北麓草原生态功能区、浑善达克沙漠化防治生态功能区、呼伦贝尔草原草甸生态功能区先减少后增加。阴山北麓和浑善达克载畜压力不断减少,科尔沁先增加后减少,呼伦贝尔先减少后增加。8个县域的载畜压力指数增加的主要原因是载畜量的增加,6个县域的载畜压力减少的原因是产草量增加,20个县域的载畜压力减少的原因是产草量增加和载畜量的减少。2000–2019年间,草地问题略有好转,但2010–2019年与2000–2009年相比,局部地区有先好转再恶化的趋势,应注意沙化草地治理后的维护,通过重点生态功能区财政转移支付等多源途径,针对生态保护实施系列轮牧、休牧措施,防止返沙,以保证生态屏障功能的发挥。

喀斯特槽谷区生态退化与修复专题导读

在国家重点研发计划项目--"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(2016YFC0502300)"的支持下,经过项目组全体成员三年的共同努力,在喀斯特槽谷区生态退化与修复方面取得了一些重要进展。主要有:(1)2000-2015年槽谷区土壤侵蚀总量逐年减少,年平均侵蚀模数逐年降低,槽谷区植被覆盖明显提高;(2)拉巴豆地埂篱根土复合体不仅能有效提高喀斯特土壤的粒径大小和增强土体的抗剪/冲性能,并且能够利用大气N2合成植物生长所需的氮肥,从而提高土壤肥力,可望实现石漠化治理中生态效应和经济效应的双赢;(3)喀斯特槽谷区隧道建设改变了地下水流场并降低了地下水位,进而降低了土壤微生物丰度和多样性,而增加了适应干旱的微生物种群,并导致土壤质量的降低;隧道建设加速了坡面产流和土壤流失,加剧了土地石漠化,从而导致生态退化;(4)随着槽谷区退化生态系统的恢复,生态系统的生态服务功能得到提升。

生态功能区生态价值、主要生态问题及成因分析——以塔里木河荒漠化防治工程为例

塔里木河荒漠化防治生态功能区,位于我国地势第二阶梯向第三阶梯的过渡地带,是我国"两屏三带"生态安全战略格局之北方防沙带的重要组成部分,是"丝绸之路经济带"核心区和国家西北的重要生态屏障,保护该地区森林及动植物资源、维护国家西北地区生态安全意义重大。但是由于在过去长期受自然和人为因素综合影响,该区域植被衰退、土地沙漠化和盐碱化发生严重,造成区域生态环境恶化。因此本文分析认为,人为因素(诸如:过牧、土地粗放型开发、樵采、滥挖药材和水资源利用不科学)是导致该区域生态环境恶化的主要原因。

滇池流域富磷区退化山地马桑-蔗茅植物群落的生态修复效能评价

滇池流域富磷区退化山地面源污染的防控是滇池富营养化综合治理的重点区域和关键环节。为了了解富磷区退化山地典型植物群落的生态修复效能,该文以马桑(Coriaria nepalensis)-蔗茅(Erianthus rufipilus)群落为例,从群落构建过程、优势种的面源防控能力、形成群落的面源污染防控效能三个方面对该群落的生态修复效能进行研究。结果表明,马桑、蔗茅及其形成的马桑-蔗茅群落均可有效地降低地表径流量,悬浮颗粒,及土壤氮、磷流失,但马桑、蔗茅种群数量水平低,种群之间不存在显著的空间关联性。基于以上研究结果,建议在后期的生态修复过程中,通过增加马桑、蔗茅的数量,使二者之间达到空间正关联性,群落结构的完善不仅可以有效地抑制紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)的入侵,还可以进一步提高对退化山地面源污染的防控效能。