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矿区国土空间生态修复与功能提升 版权信息
- ISBN：9787030737236
- 条形码：9787030737236 ; 978-7-03-073723-6
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
矿区国土空间生态修复与功能提升 内容简介
本书在全面总结国土空间生态修复内涵与理论支撑的基础上，重点以高潜水位煤矿区国土空间生态修复为分析对象，提出矿区国土空间生态修复研究方法，查清矿区国土空间生态系统病症、病因和病理，摸清矿区国土空间生态修复阻力，开展精准生态修复分区，提出矿区国土空间生态修复及功能提升关键技术。
矿区国土空间生态修复与功能提升 目录
目录
前言
第1章 国土空间生态修复内涵和理论 1
1.1 国土空间生态修复内涵辨析 1
1.1.1 国土空间 1
1.1.2 生态修复 1
1.1.3 国土空间生态修复 2
1.1.4 若干概念的辨析3
1.2 国土空间生态修复基础理论 4
1.2.1 生态服务价值理论 4
1.2.2 系统工程理论 5
1.2.3 景观生态学理论 6
1.2.4 恢复生态学理论 7
1.2.5 土壤重构理论 7
1.3 国土空间生态修复研究进展 8
1.3.1 国外研究进展 8
1.3.2 国内研究进展 12
第2章 国土空间生态修复研究方法 15
2.1 多源数据获取方法 15
2.1.1 多源遥感数据及其高精度建模反演 15
2.1.2 模型构建方法 26
2.1.3 实证研究 29
2.2 生态安全格局构建及修复效果评价方法 84
2.2.1 国土空间格局表征与演替研究方法 84
2.2.2 生态安全格局构建方法 92
2.3 修复效果评价方法 97
第3章 矿区水土空间格局分析 100
3.1淮北矿区水土空间格局分析 101
3.1.1 淮北矿区水土空间格局演替 101
3.1.2 淮北矿区不同情景下矿区水土空间格局模拟 111
3.2 谢八关闭矿区水土空间格局分析 120
3.2.1 谢八关闭矿区水土空间格局演替 120
3.2.2 谢八关闭矿区不同情景下矿区水土空间格局模拟 131
第4章 矿区国土空间生态修复阻力识别与安全格局构建 142
4.1 淮北矿区生态修复阻力识别与安全分区 142
4.1.1 淮北矿区国土空间生态修复阻力识别 142
4.1.2 淮北矿区国土空间生态网络构建 145
4.1.3 淮北矿区生态安全分区 147
4.2 谢八关闭矿区生态修复阻力识别与安全分区 150
4.2.1 谢八关闭矿区国土空间生态修复阻力识别 150
4.2.2 谢八关闭矿区国土空间生态网络构建 153
4.2.3 谢八关闭矿区生态安全分区 157
第5章 矿区国土空间生态伤损与修复成效分析 161
5.1 淮北矿区不同复垦年限与利用方式下土壤肥力与微生物群落特征分析 161
5.1.1 不同复垦年限对土壤肥力与微生物群落的影响 161
5.1.2 不同复垦利用方式对土壤肥力与微生物群落的影响 172
5.2 淮南矿区不同复垦利用方式下土壤肥力与微生物群落特征分析 185
5.2.1 不同复垦利用方式下土壤微生物多样性分析 186
5.2.2 不同复垦利用方式下土壤肥力特征分析 189
5.2.3 微生物多样性对土壤肥力响应作用 191
5.2.4 结论 194
5.3 采复关键带土壤水分和养分变化分析 195
5.3.1 采煤塌陷复垦区降雨变化特征 196
5.3.2 采煤塌陷复垦表层土壤水分变化特征 197
5.3.3 采煤塌陷复垦剖面土壤水分变化特征 201
5.3.4 采煤塌陷复垦土壤养分变化特征 204
5.3.5 采煤塌陷复垦土壤磷素赋存形态分析 209
5.4 基于土柱实验的不同土体重构模式土壤水分和养分变化分析 215
5.4.1 不同土体重构模式土壤钾、氮、磷素淋溶特征 217
5.4.2 不同土体重构模式下磷保留机制 225
第6章 井工煤矿矿区土地功能再造再提升技术 229
6.1 土地功能再造技术 229
6.1.1 土地功能损伤预防措施 229
6.1.2 损伤土地功能恢复工程措施 231
6.2 复垦耕地功能再提升技术 238
6.2.1 测土配方施肥 238
6.2.2 优化水肥管理 239
6.2.3 生物调控 244
参考文献 245
前言
第1章 国土空间生态修复内涵和理论 1
1.1 国土空间生态修复内涵辨析 1
1.1.1 国土空间 1
1.1.2 生态修复 1
1.1.3 国土空间生态修复 2
1.1.4 若干概念的辨析3
1.2 国土空间生态修复基础理论 4
1.2.1 生态服务价值理论 4
1.2.2 系统工程理论 5
1.2.3 景观生态学理论 6
1.2.4 恢复生态学理论 7
1.2.5 土壤重构理论 7
1.3 国土空间生态修复研究进展 8
1.3.1 国外研究进展 8
1.3.2 国内研究进展 12
第2章 国土空间生态修复研究方法 15
2.1 多源数据获取方法 15
2.1.1 多源遥感数据及其高精度建模反演 15
2.1.2 模型构建方法 26
2.1.3 实证研究 29
2.2 生态安全格局构建及修复效果评价方法 84
2.2.1 国土空间格局表征与演替研究方法 84
2.2.2 生态安全格局构建方法 92
2.3 修复效果评价方法 97
第3章 矿区水土空间格局分析 100
3.1淮北矿区水土空间格局分析 101
3.1.1 淮北矿区水土空间格局演替 101
3.1.2 淮北矿区不同情景下矿区水土空间格局模拟 111
3.2 谢八关闭矿区水土空间格局分析 120
3.2.1 谢八关闭矿区水土空间格局演替 120
3.2.2 谢八关闭矿区不同情景下矿区水土空间格局模拟 131
第4章 矿区国土空间生态修复阻力识别与安全格局构建 142
4.1 淮北矿区生态修复阻力识别与安全分区 142
4.1.1 淮北矿区国土空间生态修复阻力识别 142
4.1.2 淮北矿区国土空间生态网络构建 145
4.1.3 淮北矿区生态安全分区 147
4.2 谢八关闭矿区生态修复阻力识别与安全分区 150
4.2.1 谢八关闭矿区国土空间生态修复阻力识别 150
4.2.2 谢八关闭矿区国土空间生态网络构建 153
4.2.3 谢八关闭矿区生态安全分区 157
第5章 矿区国土空间生态伤损与修复成效分析 161
5.1 淮北矿区不同复垦年限与利用方式下土壤肥力与微生物群落特征分析 161
5.1.1 不同复垦年限对土壤肥力与微生物群落的影响 161
5.1.2 不同复垦利用方式对土壤肥力与微生物群落的影响 172
5.2 淮南矿区不同复垦利用方式下土壤肥力与微生物群落特征分析 185
5.2.1 不同复垦利用方式下土壤微生物多样性分析 186
5.2.2 不同复垦利用方式下土壤肥力特征分析 189
5.2.3 微生物多样性对土壤肥力响应作用 191
5.2.4 结论 194
5.3 采复关键带土壤水分和养分变化分析 195
5.3.1 采煤塌陷复垦区降雨变化特征 196
5.3.2 采煤塌陷复垦表层土壤水分变化特征 197
5.3.3 采煤塌陷复垦剖面土壤水分变化特征 201
5.3.4 采煤塌陷复垦土壤养分变化特征 204
5.3.5 采煤塌陷复垦土壤磷素赋存形态分析 209
5.4 基于土柱实验的不同土体重构模式土壤水分和养分变化分析 215
5.4.1 不同土体重构模式土壤钾、氮、磷素淋溶特征 217
5.4.2 不同土体重构模式下磷保留机制 225
第6章 井工煤矿矿区土地功能再造再提升技术 229
6.1 土地功能再造技术 229
6.1.1 土地功能损伤预防措施 229
6.1.2 损伤土地功能恢复工程措施 231
6.2 复垦耕地功能再提升技术 238
6.2.1 测土配方施肥 238
6.2.2 优化水肥管理 239
6.2.3 生物调控 244
参考文献 245
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矿区国土空间生态修复与功能提升 节选
第 1章国土空间生态修复内涵和理论 1.1 国土空间生态修复内涵辨析 1.1.1 国土空间 科学界定“国土空间生态修复”概念的前提和基础是对“国土空间”的正确理解。“国土空间”可理解为国家主权与主权权利管辖下的地域空间。“国土空间”不仅具有政治含义，还包含“国土要素”和“空间尺度”两大特性。“国土要素”是指在人类活动影响下的土地要素（具有地上、地表、地下垂直空间结构特征的自然地理要素综合体）和海洋要素，抑或是指各类森林、湿地、荒漠、草原、农田等陆地生态系统类型以及海洋生态系统类型；而“空间尺度”则强调国土要素的空间边界及其空间关系特征，空间边界可以参照不同的生态学组织水平（群落、生态系统、景观、区域等）来界定，空间关系则是指不同空间边界所体现出的特定地理空间范围内相应的空间结构与空间格局（群落组成、生态系统结构、景观格局、区域空间协同等）特征。因此，国土空间应是一个具有明确边界、复杂的地理空间，其不仅强调各类国土要素聚集或分布于具有不同空间尺度性的综合地理单元之上的基本特征，还注重各类国土要素在空间中的物质交换和能量流通，并在特定的空间尺度范围内体现出不同的空间异质性及其特定功能。矿区国土空间是一个特殊的国土空间，长期的高强度矿业生产建设活动、不合理利用和自然灾害等多源致损因子“遇见”生态脆弱区、矿粮复合等本底自然社会综合属性导致其病症、病因和病理具有“重、急、杂”等特征。矿区国土空间是山水林田湖草沙矿的统一体。 （1）国土空间是复杂的人地耦合系统，具有构成要素多元性、时空尺度嵌套性等特征。需用山水林田湖草沙矿是一个生命共同体的思维，进行国土空间的综合开发利用与系统修复保护，提出基于自然的治理方案。 （2）国土空间是“流”所构建的网络空间，是不同利益主体组成的关系空间和为精细化治理服务的可计算领域。通过“流空间”进行国土空间的整合，推动区域之间资源和要素的共享，实现协同发展；需要重视人地关系和人际关系的重构，协调多元主体的利益诉求，实现和谐发展；还需要完善国土空间开发管控的技术手段，平衡国土空间规划中的灵活性与统一性矛盾。 （3）国土空间是国土空间规划和空间治理的对象，是具体的海洋空间、乡村空间、文化空间等，具有载体属性、资产属性、权利属性等，需在规划与治理中彰显其经济价值、社会价值和生态价值，满足高质量发展和高品质生活对国土空间的多样化需求。 1.1.2 生态修复 当前，国内外学者尚未对“生态修复”内涵形成统一界定，国际上通常称为 “Ecological Restoration”，国内学者一般称为“生态恢复”或“生态修复”，除此之外还有“生态重建”“生态恢复重建”等。“生态修复”是针对受到干扰或损害的生态系统，遵循生态学原理和规律，主要依靠生态系统的自组织、自调节能力以及进行适当的人为引导，以遏止生态系统的进一步退化（图 1.1）。狭义上，生态恢复强调的是恢复过程中充分发挥生态系统的自组织和自调节能力，即依靠生态系统自身的“能动性”促使已受损生态系统恢复为未受损时的状态；生态修复则强调将人的主动治理行为与自然的能动性相结合起来，以使生态系统修复到有利于人类可持续利用的方向；生态重建则指的是针对受损极为严重的生态系统，以人工干预为主导重建替代原有生态平衡的新的生态系统，如常见的矿山地貌重塑、土壤重构以及植被重建等土地复垦工程。 无论生态恢复、生态修复抑或生态重建，其*终目的都是使退化或受损的生态系统回归到一种稳定、健康、可持续的发展状态。因此，从广义上界定“生态修复”，包括生态恢复、修复和重建三重含义。总之，生态修复是指以受到人类活动或外部干扰负面影响的生态系统为对象，旨在“使生态系统回归其正常发展与演化轨迹”，并同时以提升生态系统稳定性和可持续性为目标的有益活动的总称。此外，生态系统的发展通常表现出一种动态的平衡状态，修复的是一条被中断的生态轨迹，通过减少人类活动的影响，使整个生态系统恢复到更为“自然或原始状态”。 1.1.3 国土空间生态修复 国土空间生态修复是以受损生态系统为对象，为实现空间格局优化、生态系统稳定健康和生态功能提升的目标，按照山水林田湖草沙矿是一个生命共同体的原理，对长期受到高强度开发建设、不合理利用和自然灾害等影响造成生态系统严重受损退化、生态功能失调和生态产品供给能力下降的区域，采取工程和非工程等综合措施，对国土空间生态系统进行生态恢复、生态整治、生态重建、生态康复的过程和有意识的活动。它是在查明国土空间生态系统病症、病因和病理的基础上，进行物种修复、结构修复和功能修复。矿区是矿业活动扰动明显的特殊国土空间，叠加人为强烈影响，矿区国土空间生态修复的实现路径如图 1.2所示。 1.1.4 若干概念的辨析 1.国土空间生态恢复 国土空间生态恢复的对象是结构和功能未受到明显干扰与损害但处于不稳定或不安全状态的生态系统。恢复过程强调人类活动的积极引导作用，而不是仅利用各类人工生态工程的干预手段，生态工程的目标往往较为明确，且通过具体的工程手段能较快地扭转生态系统中存在的问题，虽然其短期结果是可预期的，但经过受损和工程修复的二次人工干扰后生态系统的长期发展状况却难以预测，尤其是各种生态工程的后期维护问题，还需大量的资金和人员投入。自然生态系统长期的演化和发展是一种动态平衡状态，尽可能减少人为干扰，以保持其原本的发展与演化轨迹。因此，国土空间生态恢复的核心是保护优先，自然恢复为主，通过构建生态空间相关保护政策、制度框架等方式引导人们减轻对不稳定或不安全的生态空间的负面干扰，增加人与生态环境的有益互动，并辅以必要的工程恢复措施，以在物种组成和群落结构方面重建原有的生物完整性，从而实现对区域生态平衡的维持。 2.国土空间生态整治 国土空间生态整治的对象是处于轻度退化状态的生态系统。国土空间生态整治将整治范围从类似土地整治项目的小尺度扩展至中、宏观尺度层面，其整治对象亦从具体的面向耕地、村庄、林地、水体等整治要素转向对整个国土空间格局和生态功能的调整和优化，国土资源要素及各类生态系统为国土空间生态整治的重要载体。长期以来，中国开展的相关生态修复活动或多或少都与国土综合整治活动交叉重叠，随着当前中国国土综合整治越来越强调生态型整治，国土空间生态修复战略的提出为促进国土综合整治的转型升级提供了良好的契机。国土空间生态整治强调以“山水田林湖草”生命共同体系统构建为主导方向，注重景观与生态规划，通过土地利用空间配置方式上的调整优化区域内生态空间安全格局。当然，仅仅依靠构建合理的生态空间格局，片面地追求轻度受损生态系统的“自然恢复”，可能并不能真正解决生态修复问题，国土空间生态整治同样离不开相关的生态设计、具体的生态工程等技术手段，并加以长期的维护和管控，不断提升生态系统的稳定性，为人类的生产生活环境提供持续的生态系统服务。 3.国土空间生态重建 国土空间生态重建的对象是在强烈的人类活动或自然干扰下已经受到严重损害的生态系统，针对该类型国土空间的生态修复则需对生态系统进行直接且主动的人为干预及积极的生态建设，诸如严重污染的河流水域、矿山废弃地、大型基建区等原有生态系统结构和生态功能已严重退化或损坏的地区。国土空间生态重建需要根据原有生态系统的自然和社会经济条件进行合理的国土空间生态规划，在中宏观尺度上通过大型景观生态工程建设进行国土生态空间格局与功能的重构，并结合微观尺度上的景观生态设计以及其他各类工艺措施，具体任务涉及国土空间生态重建的分类分级与分区、生态空间安全格局识别与预测、生态重建区划、生态重建时序等不同层次的内容，其重点是要明确国土生态空间结构和布局、正确处理好各种生态关系，*终目的是重塑区域生态系统的整体稳定性，实现格局 —过程—功能的有效匹配和发挥，重建人与自然和谐共生的生态系统（图 1.3）。 1.2 国土空间生态修复基础理论 1.2.1 生态服务价值理论 矿产和土地是人类生存和发展的重要自然资源，矿区作为一类特殊的小尺度典型区域，其土地利用变化和生态问题非常值得关注。生态服务功能是在生态系统与生态过程中形成的维持人类生存的自然环境条件及其效用，生态服务价值评估现已成为环境经济学和生态经济学的研究重点之一，并有助于人类福利和经济可持续发展相关研究的深化。矿区是人类活动影响和干扰比较剧烈的区域，采矿活动对生态服务功能有显著影响。生态服务价值理论充分考虑人工整治受损土地而改变的环境经济价值，更加突出矿区生态系统与自然形成的生态系统的区别，矿区生态修复服务功能分类可包括使用价值和非使用价值两大部分。使用价值又分为直接使用价值和间接使用价值：直接使用价值由农副产品、水产产品、生物资源等实物价值和直接服务价值构成；间接使用价值主要包括调节大气、涵养水分、净化水质等生态服务功能价值，虽然目前未被直接利用，但能够改善环境，拉动社会经济产业如旅游业。非使用价值包括遗产价值、存在价值和社会价值，其中存在价值属于纯自然概念的价值，源于环境的某些特征永续存在。 1.2.2 系统工程理论 根据系统工程理论，任何系统都具有以下几个重要特征：系统性，强调整体效应大于各孤立部分之和，整体、系统地分析问题才能更为全面；关联性，系统内部各要素之间、要素与外部环境之间，彼此相互联系、相互作用；可控性，外部环境与系统内部的能量、物质、信息交换人为可控，并体现出系统的反馈功能和可调节特征。人类赖以生存的“山水林田湖草”生命共同体是由具有高度开放性的各类自然生态系统间能量流动、物质循环和信息传递构成的有机整体，针对复合生态系统的管理，若仅对某一特定类型生态系统进行管控，或仅对全域系统各组成部分进行单独治理，都将难以实现全局的既定预期，甚至可能适得其反。与过去相对单一的生态修复工程相比，国土空间生态修复是一个庞大的系统工程，其对未来生态系统和社会经济系统的结构和组成将带来复杂的、难以预测的影响，任何一个简单或极端的生态修复行为均可能存在潜在的生态安全风险，生态系统的恢复也并非各类技术手段或工程措施的简单累加，还需受到人类社会、经济、自然环境的多重影响和参与。因此，国土空间生态修复需要系统整合不同学科理论与方法，综合交叉地理学、生态学、环境科学、资源科学、土壤学、水文学、保护生物学等自然科学以及相关的人文社会科学知识，通过对区域范围内生态要素的系统“优化”与全面“调理”，从而提升整体生态系统服务及可持续性。 1.2.3 景观生态学理论 景观生态学作为强调空间格局与生态学过程相互作用关系的一门学科，其等级理论、尺度效应、生态系统稳定性原理以及有关格局—过程—服务理论均可为国土空间生态修复提供重要的理论支撑。等级理论强调不同的生态学组织层次（如物种、种群、群落、生态系统、景观、区域等）分别具有不同的生态学结构和功能特征；尺度效应则强调生态平衡在一定程度上是自然界表现出的某种与尺度（包括空间和时间尺度）相关的协调性，不同水平上的生态学问题与不同的空间范围及时间动态密切相关；而生态系统稳定性原理则强调生态系统具有的结构与功能之间长期演替和发展的动态平衡特征；格局—过程—服务理论则强调生态系统空间格局与生态系统内物质、能量、信息的流动和迁移过程的相互作用关系，将直接影响生态系统服务功能的发挥与人类福祉的裨益。国土空间是一个包含所有自然资源的内在有机整体，同时又是不同等级、具有不同尺度特征生态系统的载体，离不开生态系统格局—过程—服务的相互影响、相互作用。国土空间生态修复的首要目标是将具有一定景观生态关联的受损生态系统在人为干预下实现系统的自我演替与更新。因此，国土空间生态修复需要统筹考虑恢复生态系统等级结构问题、时空尺度问题以及格局与过程关系问题，国土空间生态修复可以根据不同的生态系统、景观、区域、国家等级水平考虑在不同的空间尺度（分别对应于村落、市县、省级、全国等）层次上进行
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