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礦區國土空間生態修復與功能提升 版權信息
- ISBN：9787030737236
- 條形碼：9787030737236 ; 978-7-03-073723-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
礦區國土空間生態修復與功能提升 內容簡介
本書在全面總結國土空間生態修復內涵與理論支撐的基礎上，重點以高潛水位煤礦區國土空間生態修復為分析對象，提出礦區國土空間生態修復研究方法，查清礦區國土空間生態系統病癥、病因和病理，摸清礦區國土空間生態修復阻力，開展精準生態修復分區，提出礦區國土空間生態修復及功能提升關鍵技術。
礦區國土空間生態修復與功能提升 目錄
目錄
前言
第1章 國土空間生態修復內涵和理論 1
1.1 國土空間生態修復內涵辨析 1
1.1.1 國土空間 1
1.1.2 生態修復 1
1.1.3 國土空間生態修復 2
1.1.4 若干概念的辨析3
1.2 國土空間生態修復基礎理論 4
1.2.1 生態服務價值理論 4
1.2.2 系統工程理論 5
1.2.3 景觀生態學理論 6
1.2.4 恢復生態學理論 7
1.2.5 土壤重構理論 7
1.3 國土空間生態修復研究進展 8
1.3.1 國外研究進展 8
1.3.2 國內研究進展 12
第2章 國土空間生態修復研究方法 15
2.1 多源數據獲取方法 15
2.1.1 多源遙感數據及其高精度建模反演 15
2.1.2 模型構建方法 26
2.1.3 實證研究 29
2.2 生態安全格局構建及修復效果評價方法 84
2.2.1 國土空間格局表征與演替研究方法 84
2.2.2 生態安全格局構建方法 92
2.3 修復效果評價方法 97
第3章 礦區水土空間格局分析 100
3.1淮北礦區水土空間格局分析 101
3.1.1 淮北礦區水土空間格局演替 101
3.1.2 淮北礦區不同情景下礦區水土空間格局模擬 111
3.2 謝八關閉礦區水土空間格局分析 120
3.2.1 謝八關閉礦區水土空間格局演替 120
3.2.2 謝八關閉礦區不同情景下礦區水土空間格局模擬 131
第4章 礦區國土空間生態修復阻力識別與安全格局構建 142
4.1 淮北礦區生態修復阻力識別與安全分區 142
4.1.1 淮北礦區國土空間生態修復阻力識別 142
4.1.2 淮北礦區國土空間生態網絡構建 145
4.1.3 淮北礦區生態安全分區 147
4.2 謝八關閉礦區生態修復阻力識別與安全分區 150
4.2.1 謝八關閉礦區國土空間生態修復阻力識別 150
4.2.2 謝八關閉礦區國土空間生態網絡構建 153
4.2.3 謝八關閉礦區生態安全分區 157
第5章 礦區國土空間生態傷損與修復成效分析 161
5.1 淮北礦區不同復墾年限與利用方式下土壤肥力與微生物群落特征分析 161
5.1.1 不同復墾年限對土壤肥力與微生物群落的影響 161
5.1.2 不同復墾利用方式對土壤肥力與微生物群落的影響 172
5.2 淮南礦區不同復墾利用方式下土壤肥力與微生物群落特征分析 185
5.2.1 不同復墾利用方式下土壤微生物多樣性分析 186
5.2.2 不同復墾利用方式下土壤肥力特征分析 189
5.2.3 微生物多樣性對土壤肥力響應作用 191
5.2.4 結論 194
5.3 采復關鍵帶土壤水分和養分變化分析 195
5.3.1 采煤塌陷復墾區降雨變化特征 196
5.3.2 采煤塌陷復墾表層土壤水分變化特征 197
5.3.3 采煤塌陷復墾剖面土壤水分變化特征 201
5.3.4 采煤塌陷復墾土壤養分變化特征 204
5.3.5 采煤塌陷復墾土壤磷素賦存形態分析 209
5.4 基于土柱實驗的不同土體重構模式土壤水分和養分變化分析 215
5.4.1 不同土體重構模式土壤鉀、氮、磷素淋溶特征 217
5.4.2 不同土體重構模式下磷保留機制 225
第6章 井工煤礦礦區土地功能再造再提升技術 229
6.1 土地功能再造技術 229
6.1.1 土地功能損傷預防措施 229
6.1.2 損傷土地功能恢復工程措施 231
6.2 復墾耕地功能再提升技術 238
6.2.1 測土配方施肥 238
6.2.2 優化水肥管理 239
6.2.3 生物調控 244
參考文獻 245
前言
第1章 國土空間生態修復內涵和理論 1
1.1 國土空間生態修復內涵辨析 1
1.1.1 國土空間 1
1.1.2 生態修復 1
1.1.3 國土空間生態修復 2
1.1.4 若干概念的辨析3
1.2 國土空間生態修復基礎理論 4
1.2.1 生態服務價值理論 4
1.2.2 系統工程理論 5
1.2.3 景觀生態學理論 6
1.2.4 恢復生態學理論 7
1.2.5 土壤重構理論 7
1.3 國土空間生態修復研究進展 8
1.3.1 國外研究進展 8
1.3.2 國內研究進展 12
第2章 國土空間生態修復研究方法 15
2.1 多源數據獲取方法 15
2.1.1 多源遙感數據及其高精度建模反演 15
2.1.2 模型構建方法 26
2.1.3 實證研究 29
2.2 生態安全格局構建及修復效果評價方法 84
2.2.1 國土空間格局表征與演替研究方法 84
2.2.2 生態安全格局構建方法 92
2.3 修復效果評價方法 97
第3章 礦區水土空間格局分析 100
3.1淮北礦區水土空間格局分析 101
3.1.1 淮北礦區水土空間格局演替 101
3.1.2 淮北礦區不同情景下礦區水土空間格局模擬 111
3.2 謝八關閉礦區水土空間格局分析 120
3.2.1 謝八關閉礦區水土空間格局演替 120
3.2.2 謝八關閉礦區不同情景下礦區水土空間格局模擬 131
第4章 礦區國土空間生態修復阻力識別與安全格局構建 142
4.1 淮北礦區生態修復阻力識別與安全分區 142
4.1.1 淮北礦區國土空間生態修復阻力識別 142
4.1.2 淮北礦區國土空間生態網絡構建 145
4.1.3 淮北礦區生態安全分區 147
4.2 謝八關閉礦區生態修復阻力識別與安全分區 150
4.2.1 謝八關閉礦區國土空間生態修復阻力識別 150
4.2.2 謝八關閉礦區國土空間生態網絡構建 153
4.2.3 謝八關閉礦區生態安全分區 157
第5章 礦區國土空間生態傷損與修復成效分析 161
5.1 淮北礦區不同復墾年限與利用方式下土壤肥力與微生物群落特征分析 161
5.1.1 不同復墾年限對土壤肥力與微生物群落的影響 161
5.1.2 不同復墾利用方式對土壤肥力與微生物群落的影響 172
5.2 淮南礦區不同復墾利用方式下土壤肥力與微生物群落特征分析 185
5.2.1 不同復墾利用方式下土壤微生物多樣性分析 186
5.2.2 不同復墾利用方式下土壤肥力特征分析 189
5.2.3 微生物多樣性對土壤肥力響應作用 191
5.2.4 結論 194
5.3 采復關鍵帶土壤水分和養分變化分析 195
5.3.1 采煤塌陷復墾區降雨變化特征 196
5.3.2 采煤塌陷復墾表層土壤水分變化特征 197
5.3.3 采煤塌陷復墾剖面土壤水分變化特征 201
5.3.4 采煤塌陷復墾土壤養分變化特征 204
5.3.5 采煤塌陷復墾土壤磷素賦存形態分析 209
5.4 基于土柱實驗的不同土體重構模式土壤水分和養分變化分析 215
5.4.1 不同土體重構模式土壤鉀、氮、磷素淋溶特征 217
5.4.2 不同土體重構模式下磷保留機制 225
第6章 井工煤礦礦區土地功能再造再提升技術 229
6.1 土地功能再造技術 229
6.1.1 土地功能損傷預防措施 229
6.1.2 損傷土地功能恢復工程措施 231
6.2 復墾耕地功能再提升技術 238
6.2.1 測土配方施肥 238
6.2.2 優化水肥管理 239
6.2.3 生物調控 244
參考文獻 245
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礦區國土空間生態修復與功能提升 節選
第 1章國土空間生態修復內涵和理論 1.1 國土空間生態修復內涵辨析 1.1.1 國土空間 科學界定“國土空間生態修復”概念的前提和基礎是對“國土空間”的正確理解。“國土空間”可理解為國家主權與主權權利管轄下的地域空間。“國土空間”不僅具有政治含義，還包含“國土要素”和“空間尺度”兩大特性。“國土要素”是指在人類活動影響下的土地要素（具有地上、地表、地下垂直空間結構特征的自然地理要素綜合體）和海洋要素，抑或是指各類森林、濕地、荒漠、草原、農田等陸地生態系統類型以及海洋生態系統類型；而“空間尺度”則強調國土要素的空間邊界及其空間關系特征，空間邊界可以參照不同的生態學組織水平（群落、生態系統、景觀、區域等）來界定，空間關系則是指不同空間邊界所體現出的特定地理空間范圍內相應的空間結構與空間格局（群落組成、生態系統結構、景觀格局、區域空間協同等）特征。因此，國土空間應是一個具有明確邊界、復雜的地理空間，其不僅強調各類國土要素聚集或分布于具有不同空間尺度性的綜合地理單元之上的基本特征，還注重各類國土要素在空間中的物質交換和能量流通，并在特定的空間尺度范圍內體現出不同的空間異質性及其特定功能。礦區國土空間是一個特殊的國土空間，長期的高強度礦業生產建設活動、不合理利用和自然災害等多源致損因子“遇見”生態脆弱區、礦糧復合等本底自然社會綜合屬性導致其病癥、病因和病理具有“重、急、雜”等特征。礦區國土空間是山水林田湖草沙礦的統一體。 （1）國土空間是復雜的人地耦合系統，具有構成要素多元性、時空尺度嵌套性等特征。需用山水林田湖草沙礦是一個生命共同體的思維，進行國土空間的綜合開發利用與系統修復保護，提出基于自然的治理方案。 （2）國土空間是“流”所構建的網絡空間，是不同利益主體組成的關系空間和為精細化治理服務的可計算領域。通過“流空間”進行國土空間的整合，推動區域之間資源和要素的共享，實現協同發展；需要重視人地關系和人際關系的重構，協調多元主體的利益訴求，實現和諧發展；還需要完善國土空間開發管控的技術手段，平衡國土空間規劃中的靈活性與統一性矛盾。 （3）國土空間是國土空間規劃和空間治理的對象，是具體的海洋空間、鄉村空間、文化空間等，具有載體屬性、資產屬性、權利屬性等，需在規劃與治理中彰顯其經濟價值、社會價值和生態價值，滿足高質量發展和高品質生活對國土空間的多樣化需求。 1.1.2 生態修復 當前，國內外學者尚未對“生態修復”內涵形成統一界定，國際上通常稱為 “Ecological Restoration”，國內學者一般稱為“生態恢復”或“生態修復”，除此之外還有“生態重建”“生態恢復重建”等。“生態修復”是針對受到干擾或損害的生態系統，遵循生態學原理和規律，主要依靠生態系統的自組織、自調節能力以及進行適當的人為引導，以遏止生態系統的進一步退化（圖 1.1）。狹義上，生態恢復強調的是恢復過程中充分發揮生態系統的自組織和自調節能力，即依靠生態系統自身的“能動性”促使已受損生態系統恢復為未受損時的狀態；生態修復則強調將人的主動治理行為與自然的能動性相結合起來，以使生態系統修復到有利于人類可持續利用的方向；生態重建則指的是針對受損極為嚴重的生態系統，以人工干預為主導重建替代原有生態平衡的新的生態系統，如常見的礦山地貌重塑、土壤重構以及植被重建等土地復墾工程。 無論生態恢復、生態修復抑或生態重建，其*終目的都是使退化或受損的生態系統回歸到一種穩定、健康、可持續的發展狀態。因此，從廣義上界定“生態修復”，包括生態恢復、修復和重建三重含義。總之，生態修復是指以受到人類活動或外部干擾負面影響的生態系統為對象，旨在“使生態系統回歸其正常發展與演化軌跡”，并同時以提升生態系統穩定性和可持續性為目標的有益活動的總稱。此外，生態系統的發展通常表現出一種動態的平衡狀態，修復的是一條被中斷的生態軌跡，通過減少人類活動的影響，使整個生態系統恢復到更為“自然或原始狀態”。 1.1.3 國土空間生態修復 國土空間生態修復是以受損生態系統為對象，為實現空間格局優化、生態系統穩定健康和生態功能提升的目標，按照山水林田湖草沙礦是一個生命共同體的原理，對長期受到高強度開發建設、不合理利用和自然災害等影響造成生態系統嚴重受損退化、生態功能失調和生態產品供給能力下降的區域，采取工程和非工程等綜合措施，對國土空間生態系統進行生態恢復、生態整治、生態重建、生態康復的過程和有意識的活動。它是在查明國土空間生態系統病癥、病因和病理的基礎上，進行物種修復、結構修復和功能修復。礦區是礦業活動擾動明顯的特殊國土空間，疊加人為強烈影響，礦區國土空間生態修復的實現路徑如圖 1.2所示。 1.1.4 若干概念的辨析 1.國土空間生態恢復 國土空間生態恢復的對象是結構和功能未受到明顯干擾與損害但處于不穩定或不安全狀態的生態系統。恢復過程強調人類活動的積極引導作用，而不是僅利用各類人工生態工程的干預手段，生態工程的目標往往較為明確，且通過具體的工程手段能較快地扭轉生態系統中存在的問題，雖然其短期結果是可預期的，但經過受損和工程修復的二次人工干擾后生態系統的長期發展狀況卻難以預測，尤其是各種生態工程的后期維護問題，還需大量的資金和人員投入。自然生態系統長期的演化和發展是一種動態平衡狀態，盡可能減少人為干擾，以保持其原本的發展與演化軌跡。因此，國土空間生態恢復的核心是保護優先，自然恢復為主，通過構建生態空間相關保護政策、制度框架等方式引導人們減輕對不穩定或不安全的生態空間的負面干擾，增加人與生態環境的有益互動，并輔以必要的工程恢復措施，以在物種組成和群落結構方面重建原有的生物完整性，從而實現對區域生態平衡的維持。 2.國土空間生態整治 國土空間生態整治的對象是處于輕度退化狀態的生態系統。國土空間生態整治將整治范圍從類似土地整治項目的小尺度擴展至中、宏觀尺度層面，其整治對象亦從具體的面向耕地、村莊、林地、水體等整治要素轉向對整個國土空間格局和生態功能的調整和優化，國土資源要素及各類生態系統為國土空間生態整治的重要載體。長期以來，中國開展的相關生態修復活動或多或少都與國土綜合整治活動交叉重疊，隨著當前中國國土綜合整治越來越強調生態型整治，國土空間生態修復戰略的提出為促進國土綜合整治的轉型升級提供了良好的契機。國土空間生態整治強調以“山水田林湖草”生命共同體系統構建為主導方向，注重景觀與生態規劃，通過土地利用空間配置方式上的調整優化區域內生態空間安全格局。當然，僅僅依靠構建合理的生態空間格局，片面地追求輕度受損生態系統的“自然恢復”，可能并不能真正解決生態修復問題，國土空間生態整治同樣離不開相關的生態設計、具體的生態工程等技術手段，并加以長期的維護和管控，不斷提升生態系統的穩定性，為人類的生產生活環境提供持續的生態系統服務。 3.國土空間生態重建 國土空間生態重建的對象是在強烈的人類活動或自然干擾下已經受到嚴重損害的生態系統，針對該類型國土空間的生態修復則需對生態系統進行直接且主動的人為干預及積極的生態建設，諸如嚴重污染的河流水域、礦山廢棄地、大型基建區等原有生態系統結構和生態功能已嚴重退化或損壞的地區。國土空間生態重建需要根據原有生態系統的自然和社會經濟條件進行合理的國土空間生態規劃，在中宏觀尺度上通過大型景觀生態工程建設進行國土生態空間格局與功能的重構，并結合微觀尺度上的景觀生態設計以及其他各類工藝措施，具體任務涉及國土空間生態重建的分類分級與分區、生態空間安全格局識別與預測、生態重建區劃、生態重建時序等不同層次的內容，其重點是要明確國土生態空間結構和布局、正確處理好各種生態關系，*終目的是重塑區域生態系統的整體穩定性，實現格局 —過程—功能的有效匹配和發揮，重建人與自然和諧共生的生態系統（圖 1.3）。 1.2 國土空間生態修復基礎理論 1.2.1 生態服務價值理論 礦產和土地是人類生存和發展的重要自然資源，礦區作為一類特殊的小尺度典型區域，其土地利用變化和生態問題非常值得關注。生態服務功能是在生態系統與生態過程中形成的維持人類生存的自然環境條件及其效用，生態服務價值評估現已成為環境經濟學和生態經濟學的研究重點之一，并有助于人類福利和經濟可持續發展相關研究的深化。礦區是人類活動影響和干擾比較劇烈的區域，采礦活動對生態服務功能有顯著影響。生態服務價值理論充分考慮人工整治受損土地而改變的環境經濟價值，更加突出礦區生態系統與自然形成的生態系統的區別，礦區生態修復服務功能分類可包括使用價值和非使用價值兩大部分。使用價值又分為直接使用價值和間接使用價值：直接使用價值由農副產品、水產產品、生物資源等實物價值和直接服務價值構成；間接使用價值主要包括調節大氣、涵養水分、凈化水質等生態服務功能價值，雖然目前未被直接利用，但能夠改善環境，拉動社會經濟產業如旅游業。非使用價值包括遺產價值、存在價值和社會價值，其中存在價值屬于純自然概念的價值，源于環境的某些特征永續存在。 1.2.2 系統工程理論 根據系統工程理論，任何系統都具有以下幾個重要特征：系統性，強調整體效應大于各孤立部分之和，整體、系統地分析問題才能更為全面；關聯性，系統內部各要素之間、要素與外部環境之間，彼此相互聯系、相互作用；可控性，外部環境與系統內部的能量、物質、信息交換人為可控，并體現出系統的反饋功能和可調節特征。人類賴以生存的“山水林田湖草”生命共同體是由具有高度開放性的各類自然生態系統間能量流動、物質循環和信息傳遞構成的有機整體，針對復合生態系統的管理，若僅對某一特定類型生態系統進行管控，或僅對全域系統各組成部分進行單獨治理，都將難以實現全局的既定預期，甚至可能適得其反。與過去相對單一的生態修復工程相比，國土空間生態修復是一個龐大的系統工程，其對未來生態系統和社會經濟系統的結構和組成將帶來復雜的、難以預測的影響，任何一個簡單或極端的生態修復行為均可能存在潛在的生態安全風險，生態系統的恢復也并非各類技術手段或工程措施的簡單累加，還需受到人類社會、經濟、自然環境的多重影響和參與。因此，國土空間生態修復需要系統整合不同學科理論與方法，綜合交叉地理學、生態學、環境科學、資源科學、土壤學、水文學、保護生物學等自然科學以及相關的人文社會科學知識，通過對區域范圍內生態要素的系統“優化”與全面“調理”，從而提升整體生態系統服務及可持續性。 1.2.3 景觀生態學理論 景觀生態學作為強調空間格局與生態學過程相互作用關系的一門學科，其等級理論、尺度效應、生態系統穩定性原理以及有關格局—過程—服務理論均可為國土空間生態修復提供重要的理論支撐。等級理論強調不同的生態學組織層次（如物種、種群、群落、生態系統、景觀、區域等）分別具有不同的生態學結構和功能特征；尺度效應則強調生態平衡在一定程度上是自然界表現出的某種與尺度（包括空間和時間尺度）相關的協調性，不同水平上的生態學問題與不同的空間范圍及時間動態密切相關；而生態系統穩定性原理則強調生態系統具有的結構與功能之間長期演替和發展的動態平衡特征；格局—過程—服務理論則強調生態系統空間格局與生態系統內物質、能量、信息的流動和遷移過程的相互作用關系，將直接影響生態系統服務功能的發揮與人類福祉的裨益。國土空間是一個包含所有自然資源的內在有機整體，同時又是不同等級、具有不同尺度特征生態系統的載體，離不開生態系統格局—過程—服務的相互影響、相互作用。國土空間生態修復的首要目標是將具有一定景觀生態關聯的受損生態系統在人為干預下實現系統的自我演替與更新。因此，國土空間生態修復需要統籌考慮恢復生態系統等級結構問題、時空尺度問題以及格局與過程關系問題，國土空間生態修復可以根據不同的生態系統、景觀、區域、國家等級水平考慮在不同的空間尺度（分別對應于村落、市縣、省級、全國等）層次上進行
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