北方防沙带大型露天煤矿区生态保护与修复技术

北方防沙带是我国防治沙化和荒漠化的关键地带,是“三北”工程的核心区,区内土壤贫瘠、风速大、干旱缺水、植被稀少、生态恢复力低,而大型露天煤矿开采与生态保护矛盾突出,直接影响区域生态安全和国家能源保供,迫切需要开展大型露天矿区生态保护修复研究。针对北方防沙带大型露天煤矿区开采引起的土地破坏、扬尘起沙、水位下降、土壤沙化、植被退化等问题。以北方防沙带面积和露天煤炭产量占比均最大的内蒙古的大型露天煤矿区为研究区,秉承“减损开采-立体保水-造土活土-系统修复-集成监管”的研究思路,揭示大型露天矿岩土损伤-生态退化传导机理、生态减损开采机制、重建生态自维持机制,研发生态保护型减损开采、生态化设计、水资源保护与综合利用、抗侵蚀地貌重塑、排土场活土层精细重构、土壤改良与提质增容、菌-藻-草联合修复、生态系统退化监管等关键技术,形成适合北方防沙带露天煤矿区生态保护与修复技术体系,建成大型露天矿区生态保护修复集成示范区。创建低成本、高效率、可持续、可复制的大型露天矿区生态保护修复模式,为保障我国北方防沙带大型露天矿区科学开采与生态安全提供支撑,实现煤炭开发能源保供与生态保护相协调、“开发金山银山,再造绿水青山”的目标。

基于自然的解决方案在北方防沙带生态屏障建设中的应用

基于自然的解决方案(NbS)通过自然资源高效利用和适应性生态系统管理应对多样化挑战,是国际上普遍认可的生态恢复前沿理念,我国的国家生态屏障建设从本质上是中国特色的NbS,具有系统性、综合性和多尺度特征。NbS的对象、主体、目标以及方案等方面与生态屏障的建设思路上高度契合,相关准则能够为生态屏障建设提供全面的理论思路和实践框架。以北方防沙带生态屏障带为例,从北方防沙带的生态问题入手,深入剖析了NbS与探讨了北方防沙带生态屏障之间的耦合关系,从“格局⁃过程⁃尺度”机理、“服务⁃价值⁃福祉”路径和“保护⁃修复⁃管理”体系角度对NbS实施准则和北方防沙带生态屏障进行了阐述;并结合基于自然解决方案的北方防沙带案例分析,总结了NbS在北方防沙带生态屏障建设中的未来发展趋势和面临的挑战。

县域国土空间生态修复规划设计——以新民市为例

生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计。坚持人与自然和谐共生,坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主是生态文明建设的重要方针。如何通过国土综合整治与生态修复,全面提升地区生态承载力和生态系统服务功能,增强地区综合实力是亟须探讨的问题。新民作为沈阳市重要的粮食产区,承担保障粮食安全和重要农产品有效供给的功能,且位于《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划》[1]中“三区四带”的北方防沙带,属于国家重点生态功能区,在阻止科尔沁沙漠蔓延侵袭,抑制辽河平原地区沙尘的形成和扩展方面发挥着十分重要的作用,对于维护沈阳中南部平原尤其是中心城区的生态安全和粮食安全具有重要战略意义。然而,长期以来,由于特殊的地理位置和粗放的发展方式,该地区面临土地沙化、水资源缺乏、农业低环境影响保障能力弱、矿山地质环境破坏等一系列问题,生态系统极为敏感和脆弱,生态安全面临严峻形势,制约了地区的发展。基于此,本文选取新民为典型对象,提出“生态本底分析-制定修复目标-确定修复格局-部署重点任务”的规划路径,探讨沙化及粮食主产区生态保护修复策略,以期对相关地区生态修复提供参考。

基于GIS与RS的北方防沙屏障带生态系统格局演变

研究北方防沙屏障带生态系统格局演变特征,对加强屏障带建设、改善生态环境具有重要意义。以北方防沙屏障带为研究区,根据2005、2010、2015年MODIS遥感影像,将北方防沙屏障带生态系统类型划分为森林、草地、湿地、农田、城镇、荒漠和裸地7类。采用空间统计、转移矩阵、景观指数分析法、PNTIL模型等方法,对北方防沙屏障带2005—2015年生态系统类型时空演变特征进行分析。结果表明,2005—2015年北方防沙屏障带生态系统整体呈稳定状态;从分屏障带看,内蒙古防沙屏障带荒漠面积明显减少,塔里木防沙屏障带森林面积迅速增加,而河西走廊防沙屏障带草地面积明显增加;从正/逆转换方向来看,屏障带内农田、城镇、荒漠及裸地生态系统正向转换率高于逆向转换率。10年间,在景观水平上,北方防沙屏障带斑块数量、斑块密度呈减少趋势;在类型水平上荒漠景观整体呈现破碎化萎缩的趋势特征,森林、草地向形状简单化的方向发展。研究表明,2005—2015年,北方防沙屏障带生态总体向好,治沙效果明显,但局部仍面临较大压力。

东北地区森林生态系统质量与功能提升对策建议

东北森林作为国家生态安全战略格局“两屏三带”和重要生态系统保护/修复重大工程“三区四带”中唯一森林带,在维护区域国防安全、粮食安全、生态安全、能源安全和产业安全等方面发挥着重要作用。长期以来,因自然与人为干扰,东北森林生态系统质量下降,影响其生态屏障功能的持续、稳定发挥。为有效提升东北森林生态系统质量和功能,本文基于东北森林生态系统野外科学观测研究站的长期观测和研究结果,结合地形、地貌特征,将东北森林划分为长白山、小兴安岭、大兴安岭、平原防护林、高原防护林、丘陵防护林等6个一级林区(包括12个亚林区),系统评估了各林区/亚林区的森林生态系统质量及其功能现状,甄别存在的问题并分析其成因;据此提出了完善并实施森林生态系统保护修复制度,实施提升东北森林生态系统生态屏障功能和木材战略储备能力的经营技术,实施“山水林田湖草沙”防护林生态系统构建、质量/功能提升技术等对策建议,为东北森林生态系统可持续经营及功能持续、稳定和高效发挥提供参考。

北方防沙带典型县域生态安全格局研究

生态安全格局构建是生态安全屏障建设和防风固沙能力提升的关键。北方防沙带是我国主要的风沙策源区,也是防治沙化的核心区,具有干燥少雨、植被稀疏、沙漠广布等生态特征,针对如何在北方防沙带构建适宜的生态安全格局做了研究探讨。以位于北方防沙带中部的民勤县为研究案例,基于“基质脆弱、廊道稀疏、斑块零碎”的景观基底和风沙源扩散机制,提出面向北方防沙带防风固沙能力提升的“控风源-堵风口-筑风廊-优网络”风沙阻隔型生态安全格局构建逻辑范式。结果表明该范式有助于深入了解北方防沙带生态安全问题与生态安全维持机制,可为其他干旱区生态安全格局构建提供新思路。

北方防沙带河西走廊段景观格局时空演变及其防风固沙服务响应

景观格局是影响生态系统服务供给和维持的重要因素,也是区域生态系统健康稳定和土地利用优化决策的基础。本研究以北方防沙带河西走廊段为研究区,运用Fragstats 4.2软件、修正风蚀模型、空间自相关分析方法量化并分析了2000—2020年间景观格局和防风固沙服务的时空演变及响应关系。结果表明:2000—2020年间,研究区土地利用类型景观格局变化明显,以戈壁转向耕地以及草地与耕地间的相互转变为主,景观格局更趋于多样化、异质化和破碎化。研究区防风固沙服务空间格局总体呈现“东南高、西北低”的特点,防风固沙量呈现先增加后减少的趋势。耕地和草地的防风固沙量较高,裸地和建设用地等景观防风固沙量较低。研究期内,Shannon多样性、斑块密度和景观形状指数与防风固沙服务均呈正相关,平均斑块面积与防风固沙服务呈负相关。说明在以戈壁荒漠为主导景观的北方防沙带河西走廊段,景观异质性增加、分布越均匀、斑块数量越多、景观形状越复杂等特征对防风固沙服务有促进效应。