基于自然的解决方案对中国生态保护修复工作的启示

基于自然的解决方案(Nature-based Solutions, NbS)指对生态系统加以保护和恢复,并对其进行可持续管理,从而造福人类的行动。目前国际社会普遍认可采用NbS对抗生态系统退化、全球气候变暖、生物多样性丧失等人类共同面对的挑战。针对NbS的研究和相关理论仍处于构建阶段,以世界自然保护联盟为代表的研究机构已经初步建立了NbS全球标准和使用指南。我国针对NbS的现有研究主要参考该国际标准,但尚未形成本土化的理论和标准体系,同时缺少基于该标准的相关实践工作。通过总结NbS的相关文献和成果,分析目前国际上NbS的发展现状及趋势,并以印度Banni草原生态系统修复作为典型案例,结合我国国情,提出了对中国在NbS生态系统恢复和保护工作上的7点建议,即: 将NbS政策主流化、加强区域和国际合作、加强NbS资金投入、建立适应本土的NbS标准体系、开展多部门合作、重视试点实验以及加强自下而上的参与模式。期望可以为我国的NbS研究者及从业者提供更广泛的国际视角。     

基于NbS的山水林田湖草生态保护修复实践探索

为应对我国生态领域的诸多问题,探索山水林田湖草一体化保护和修复路径,2016—2018年我国实施了25个山水林田湖草生态保护修复工程试点.工程实施对维护国家生态安全起到了积极作用,但仍然存在对生态系统内在机理和规律认识不足、过度依赖工程措施、配套管理政策措施不健全等突出问题.近年来,基于自然的解决方案(Nature-b...     

基于自然解决方案的黄河中游国土空间生态修复——以陕西榆林国土空间生态修复为例

黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略,要推进黄河流域大保护、大治理,保障黄河长治久安,让黄河成为造福人民的幸福河,在生态保护修复过程中加强对自然生态系统本身恢复能力的利用,突出水资源保护与优化配置,已成为黄河流域及黄土高原地区生态修复中亟需解决的重要科学问题。在分析陕西省榆林市生态特征与生态功能定位的基础上,运用现状调查、综合评判等方法识别当前存在的主要生态问题,比如水土流失、矿山生态破坏、黄河沿岸生态系统脆弱、局部地区地下水位下降趋势明显等。针对性地提出"保持水土资源,恢复自然生态"理念、以保水为主线的基于自然（NbS）的生态修复方案,构建了"一廊两带三区多点"的生态修复格局,形成了4种基于水和NbS的黄土高原地区生态修复模式,布置了16项生态修复工程。通过优化榆林地区生态修复理论与模式,增强对水资源的保护和利用,发展基于自然的生态修复模式,提高了黄河中游生态安全格局,进而促进了黄河流域高质量发展。研究成果为黄河中游国土空间生态修复提供了理论支持。     

佳芦河流域山水林田湖草沙生态保护修复实践研究

流域生态系统是以地表水和地下水为主要纽带,具有明确边界的国土空间地理单元,是国土空间生态修复的最佳实施单元。基于流域生态恢复理论,以黄土高原地区佳芦河流域为研究对象,在全面客观了解流域生态环境现状与生态问题的基础上,按照“保持水土资源,恢复自然生态”的理念,突出水资源涵养和科学利用措施,以保水为主线的基于自然的解决方案,将流域划分为8个修复单元,实施13类工程措施,部署4个子项目,形成小流域山水林田湖草沙一体化保护和修复体系,对流域山水林田湖草沙生命共同体进行系统保护和修复。研究结果表明,开展流域山水林田湖草沙生态保护修复,有助于控制佳芦河流域及沿岸生态系统脆弱、水土流失严重、工矿与城镇水污染凸显、历史遗留矿山、农用地质量较低、生态保护和修复能力较弱等问题,有效缓解水土流失状况和减少入黄泥沙,持续提升流域生态环境质量,增强山水林田湖草沙生命共同体的稳定性,提高生态系统服务功能,筑牢中国北方生态安全屏障,对黄土高原地区流域生态保护修复具有启示意义。     

基于自然的解决方案在黄土高原重大工程灾变防控中的理论与实践

黄土高原是世界上黄土面积最大的高原,其生态环境极度脆弱,水土流失严重,灾害频发,而黄土高原作为“一带一路”倡议的核心区和西部开发的关键区,近年来一系列国家重大战略和重大工程项目在黄土地区开工建设。如何处理好重大工程建设与生态环境保护间的关系,实现人地和谐共处,是一个具有理论和现实意义的重大问题。本文提出将基于自然的解决方案(NBS)理念贯穿于黄土地区重大工程建设全寿命周期：(1)在选址规划阶段应充分利用和顺应自然,将不同类型重大工程布置在适宜的地貌类型区,同时构建海绵系统,将雨水、污水等废水变为水资源有效利用;(2)在设计施工阶段应充分保护和适度改造自然,通过“三控”(控水、控变形、控侵蚀)措施,实现“三防”(防沉、防滑移、防侵蚀)的减灾目标;(3)在工程运营阶段需构建天-空-地一体化多源协同观测体系,全面掌握工程及相关区域生态环境动态,主动防范灾变的发生,同时应通过自然恢复和适度人工修复结合的方式,使受工程建设扰动的自然环境尽快得到恢复。     

煤矿区生态自然修复及其人工促进模式探讨

生态自然修复为国家生态修复政策的重要方向;采取有限人工措施实现煤矿区生态的自然恢复促进,符合“双碳”目标背景下的工程实际需求也更具市场应用前景。针对煤矿区3种主要受损土地类型,系统梳理生态自然修复方向的研究成果,研究分析人工促进自然修复的理念内涵,并结合煤矿区受损生态生境特征,探讨煤矿区人工促进生态自然修复的分区分类治理模式及主要技术方向。研究表明,分区分类实施人工促进措施是低扰动、高效率实现煤矿区生态自然恢复的主要策略;具体实施中可在煤矿区生态自然修复潜力评估基础上,构建基于大部免于干扰、关键局部处理原则的人工促进生态自然修复3类区域治理体系,综合选用原有植被保护与促进更新、易扩繁乡土植被建植、微区域土壤重构改良、微地形地貌塑造等技术方法,来充分挖掘煤矿区的生态自然修复潜力,并应在矿区微地形与植被恢复关系、人工促进措施实施区域选择等方面加强研究,以进一步有效提升生态治理效率、降低工程成本。本研究可为经济、高效和稳定地实现煤矿区生态治理目标提供基础理论及技术策略支撑。     

祁连山地区关键带过程与生态自然修复的关系研究

为研究祁连山地区地球关键带过程与生态自然修复的关系,对该地区进行了生态单元划分和土壤全剖面测量。通过野外路线调查、剖面测量,结合遥感影像,从构造环境、成土母岩、地貌、土壤、植被、主要生态问题及生态功能等,将研究区划分出4个三级生态地质单元,其中Ⅶ3-e生态地质单元进一步划分出2个四级生态地质单元。通过对全剖面土壤连续采集的39件土壤样品的主、微量元素分析,发现研究区关键带成土过程中不同元素淋失程度不同:Ⅶ3-e-2生态地质单元的砾岩风化成土过程Ⅶ3-e-2生态地质单元的砂岩风化成土过程Ⅶ3-e-1生态地质单元的闪长岩风化成土过程Ⅴ3-i生态地质单元内的砂岩风化成土过程;土壤中有益元素的迁移和富集与气候、植被类型关系密切,有益元素含量普遍高于背景值。研究表明,随着近年来研究区气候暖湿化趋势持续增强,降雨量增加,加之祁连山矿山环境治理工作和祁连山国家级自然保护区生态移民搬迁工作的强力推进,祁连山地区生态问题可以实现自然修复。     

祁连山区森林景观格局对水文生态效应的影响

在地理信息系统ArcGIS环境下,结合1987-2001年的水文资料,用Spatial Analyst、Hydrologic Modeling等扩展模块,对祁连山中段北坡大野口河流域和海潮坝河流域的景观格局与水文特征进行比较分析,结果表明:大野口河流域的景观组分以低海拔的草地和乔木林占优势,草地所占面积最大,整个景观较为破碎;海潮坝河流域的景观组分以高海拔的裸地和灌丛占优势,裸地所占面积最大,景观破碎化程度相对较低。大野口河流域的蒸散发占降水量的61%,流域径流系数为0.39;而海潮坝河流域的蒸散发占降水量的41%,流域径流系数为0.59。研究表明,导致两流域生态水文效应相差较大的主要原因是两流域不同的景观格局。     

祁连山生态保护与修复的现状问题与建议

祁连山生态保护与治理一直是国家、地方政府和当地居民高度关注的重点,如何确保该区域水源安全、生态稳定理所当然成为当前工作的重中之重。通过对目前祁连山生态环境现状及保护与修复状况的深入分析,指出了祁连山生态环境保护与修复中存在的问题和面临的挑战,从强化管理体制机制创新、建立综合生态监测系统、开展生态红线划定研究、加快完善生态补偿机制、加强生态修复技术应用示范等方面,为甘肃省推进祁连山生态保护与修复提出了对策建议。     

基于主导生态功能的江西省国土空间生态修复分区研究

以地域分异特征、主导生态功能、典型生态问题为基础依据,探讨江西省国土空间生态修复分区,为江西省编制和实施生态修复规划、实现国土空间管控提供科技支撑。在研究方法上,以“生命共同体理论”“三生协调理论”“适宜性管理”等理论为指导,基于主体功能区划和生态功能区划,综合“三生”空间实际生态问题及综合整治需求,采用多因素综合空间分析法,“自上而下”和“自下而上”相结合,实现国土空间生态修复三级分区。研究结果表明,可将江西省国土空间生态修复区域划为赣北平原湖泊生态修复区、赣中丘陵盆地生态修复区、赣西山地丘陵生态修复区、赣南山地丘陵生态修复区、赣东丘陵山地生态修复区5个大区及24个亚区和42个修复小区。通过江西省国土空间生态修复三级分区,摸清国土空间地域特征,明确生态主导功能,确定生态修复重点区域,承上启下,为实施生态修复工程和国土空间管治提供决策依据,为实现国土空间整体保护、系统修复、综合治理提供科技途径。     

基于连通性恢复的潜流带生态修复研究进展

潜流带是流域生态修复的关键区域之一, 潜流带修复的根本目标是恢复水系间的能量流通、物质传递和信息流动, 即恢复潜流带的连通性。对于潜流带连通性恢复而言, 应统筹考虑水文连通性、生态连通性和功能连通性等多层次的内容。潜流带生态修复相关研究主要基于流体动力学、地质学和生态学等基础理论, 剖析潜流驱动的生物地球化学耦合机制, 研发可促进潜流交换和恢复生物多样性的生态修复技术, 实现潜流带水文条件的改善与生物物种的恢复, 进而达到潜流带生态系统结构和功能综合性修复的目的。本文从潜流带水文连通性、生态连通性和功能连通性等多层次出发, 从潜流带流体动力学性能、介质性能、生物群落组成、食物网结构及环境生态功能等方面, 综述基于生态修复目标的潜流带连通性恢复理论与技术进展, 以实现潜流带生态系统整体稳定性的提升。在未来潜流带生态修复理论与应用研究中, 需发挥多学科交叉的优势, 耦合多组学方法对潜流带生态过程进行微观探索, 系统探究时间和空间尺度上潜流带生态修复过程的演替规律, 进一步构建多因素作用下的潜流带生态修复框架体系。     

基于市场化的矿山生态修复模式浅析以江西省某县废弃矿山为例

废弃矿山占用土地资源,带来诸多生态环境问题,废弃矿山的生态修复迫在眉睫。当前各级政府财政对于矿山生态修复投入不足,亟须社会资本参与。2019年自然资源部发布《关于探索利用市场化方式推进矿山生态修复的意见》,为社会资本参与矿山生态修复市场化运作打开了大门。通过在江西省某县采用市场化方式进行矿山生态修复的实践,分析了废弃矿山生态修复的开发利用方向和不同修复方式的适用范围,明确了社会资本投资参与矿山生态修复的运行及收益模式,为区域矿山生态修复市场化项目提供参考。     

一种基于MPI的河流生态修复模拟并行算法

河流生态修复模拟评估过程中修复情景的大批量产生特性以及模拟计算结果的高精度要求,使得海量情景的模拟计算工作量巨大。为提高情景模拟计算速度和缩短决策时间,将并行计算技术引入河流生态修复模拟评估过程,设计了基于MPI的并行计算算法,实现了模拟计算的并行化处理。算法包括读取决策变量取值集合和约束条件集合、决策变量取值集合分解、情景生成、情景模拟、模拟结果写入文件等主要步骤,其中设计了自适应集合分解子算法,用以解决并行处理中的负载均衡问题。以永定河生态修复为例,在单机多核计算机平台上应用算法进行了对比实验,在4核平台上使模拟计算时间减少为串行时的近四分之一,加速比达3.8,在万级、十万级和百万级情景数量规模下均保持稳定一致的加速比。实验结果表明:该算法性能稳定,实用性强,可有效缩短海量情景模拟的计算时间,显著提高计算效率。     

基于生态网络构建与优化的太仓国土空间生态保护修复关键区域诊断与识别

以江苏太仓作为研究区域,基于生态系统服务评估确定生态源地,采用最小累积阻力模型（MCR）和重力模型构建生态廊道,提出生态网络优化模式和对应管控策略。经计算和分析,提取面积30 365.46 hm2的重要生态功能区作为生态源地;识别生态源地161.46 km2,其中水域生态源50个、陆域生态源地47个;提取水域生态廊道53条、陆域生态廊道56条,且水域生态廊道相较于陆域生态廊道更为完善,连通性和稳定性更高;识别需优先保护的生态夹点25个,优先修复的生态障碍点18个。研究成果可为系统性开展国土空间生态保护修复提供借鉴和指导。     

基于生态系统服务的生态保护修复研究——以秦巴生物多样性生态功能区为例

我国高度重视生态保护工作,随着全国生态修复工程的实施,对生态修复实施理论与实践的影响和思考鲜有研究。秦巴生物多样性生态功能区是《全国主体功能区规划》25个国家重点生态功能区之一,同时也是《全国生态功能区划（修编版）》63个重要生态功能区中的秦岭——大巴山生物多样性保护与水源涵养重要区,具有重要的生物多样性维护和水源涵养功能。本文以秦巴生物多样性生态功能区陕西省镇安县为例,结合实际情况选择与归并地类,探讨生态系统服务价值评价在区域生态保护修复中的应用研究。研究结果表明：（1）镇安县各土地类型二级生态功能生态服务价值逐渐降低。食物生产、原料生产、水资源供给、气体调节、土壤保持、维持养分循环等6项生态服务价值都出现不同程度的下降,2011-2020年间生态环境服务价值变化率绝对值最大的是土壤保持功能,为60.05%;(2)镇安县生态环境保护修复需要重点关注土壤保持功能、水文调节生态系统功能以及水资源供给功能;（3）本文提出以农业空间综合整治、城镇空间综合整治以及生态空间生态修复为方向与目标的生态保护修复工程方案;（4）根据镇安县生态红线划定成果,本文确定了确定生态保护红线范围、自然保护区、水...     

基于倾斜摄影测量的矿山生态修复价值核算应用研究

本文以江西永新县废弃露天矿区作为研究区域,探索无人机倾斜摄影测量技术在矿山生态修复中的应用,对废弃矿山生态修复的生态产品价值进行核算研究。结果表明：在无人机倾斜摄影测量三维模型精度满足规范要求情况下,相比传统2D测绘方式,生态产品价值核算的价值量提高20%;此外,生成的高精度的三维模型,立体、直观地还原了矿山环境真实情况,可直接开展矿山面积、体积、边坡坡度等测算,极大的提高矿山修复设计生产效率。基于此,无人机倾斜摄影测量技术在矿山生态修复的应用前景极为广阔,可为矿山生态修复方案设计优化,矿山地质环境问题影响分析、经济影响分析、生态价值核算及社会经济效益分析等提供数据支撑。     

基于AHP-TOPSIS方法的薛家湾—龙口镇露天煤矿大型排土场生态修复效果评价

排土场修复是矿山生态修复取得突破性进展和显著成效的关键之一。为进一步优选排土场生态修复技术组合,支撑矿山生态修复和绿色矿山建设,以薛家湾—龙口镇露天煤矿5个不同修复技术组合排土场板块为研究对象,选取生态效益和经济效益2类9个评价指标,运用层次分析(analytic hierarchy process,AHP)法和优劣解距离(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)法构建排土场生态修复效果综合评价模型,确定最终权重并进行综合评价。研究区排土场修复最优解决方案为: 工程措施采用平整覆土+挡水围堰+坡面整形+条播技术; 植被措施采用柳树+沙打旺+草木犀+苜蓿+冰草+老芒麦。研究表明,在矿山生态修复效果的成效评价中,使用定性加定量的评价方法,能更好地反映出生态修复效果,可为科学评价生态修复效果提供支撑。     

基于聚氨酯复合基材的岩质边坡客土生态修复试验研究

为解决目前岩质边坡客土喷播生态修复中存在的客土基材滑落、坡面表层土流失严重和植被生长差等问题,采用聚氨酯有机高分子材料与土体结合组成聚氨酯复合基材,用于边坡生态修复。通过室内试验对其强度、抗冲刷性以及影响植被生长情况进行研究,并在典型岩质边坡上进行现场试验,对聚氨酯复合基材的有效性进行验证。研究结果表明：聚氨酯有机高分子对于复合基材的强度和抗冲刷性具有显著的提升作用,随着聚氨酯有机高分子浓度增加,聚氨酯复合基材的强度增加,抗冲刷能力提高。与未添加的试样进行对比,浓度为1%聚氨酯复合基材的强度为113.63 kPa,提高幅度约为95.45%;20%浓度试样的峰值冲刷量为28.8 g,降低幅度约为71.2%。聚氨酯有机高分子可以有效促进植被种子的发芽与生长。当聚氨酯有机高分子浓度由0%提高到10%时,种子的发芽率由12%提升到68%。但当聚氨酯有机高分子浓度过大时,会对植被的发芽和生长发生抑制作用。研究结果可为岩质边坡的生态防护提供一定的参考与借鉴。     

基于IUCN《矿山生物多样性管理系列指南》的大宝山矿生态修复实践研究

为研究矿山开采及修复过程中如何开展生物多样性管理,本文借鉴IUCN(世界自然保护联盟)发布的《矿山生物多样性管理系列指南》成果,将相关理论和方法应用到广东大宝山矿生态修复实践中.文章在介绍IUCN的"综合生物多样性管理体系"方法主要内容的基础上,将其作为大宝山矿实施生态修复依据,阐述了该管理体系在矿山生态修复工程中的应...     

基于地质安全评价的废弃矿山高陡边坡生态修复技术研究

新一轮找矿突破战略行动需要关注生态环境保护,废弃露天矿山生态修复则是矿地综合利用、生态环境保护的重要举措,其中高陡边坡修复是废弃矿山生态修复的重点与难点。为此,选择浙江省兰溪市灵洞乡洞源村废弃露天矿山开展了生态修复技术示范研究,在实地勘察、工程地质测绘与工程钻探的基础上,基于有限元方法,对边坡进行安全性数值分析,进而对高陡边坡实施生态修复。数值分析表明:边坡随着降雨的进行,其安全系数从1.458降至0.851,存在安全隐患;高陡边坡生态修复必须辅以削坡降低斜坡坡度、在边坡前缘实施挡土墙等工程手段才能达到安全性要求;合理排水可大大降低水对边坡安全性的影响,增强边坡的稳定性。经过生态修复设计后,暴雨条件下边坡安全系数显著提高且基本保持在1.7左右,达到了安全性的设计要求。该技术示范可为其他废弃矿山生态修复提供参考。