礦山生態新大香蕉网世界生態恢複大會參與者及新技術研究
世界生態恢複大會都將礦山生態係統列為大會交流的主題之一。為了解礦山生態新大香蕉网的最新進展,全麵對比了大會的論文和報告,包括參會國家、主要機構、熱點礦區、新大香蕉网要素、礦山類型、新大香蕉网技術等。在此基礎上,歸納了新開發的生態新大香蕉网技術,包括植被恢複、土壤新大香蕉网和景觀恢複等新技術;總結了當前的研究熱點,主要有複墾的土壤和新大香蕉网的植物之間相互作用的機理、礦山生態新大香蕉网的監測新技術、本土物種保持、汙染土壤新大香蕉网新技術、應對全球氣候變化的礦山生態新大香蕉网新思維和礦山生態係統服務價值等;介紹了會議提出的新觀點,如自然恢複和人工恢複選擇的新標準、礦山生態恢複力新理論、新型礦山生態係統及其設計等。最後對未來研究趨勢進行了預測。
世界生態恢複大會上涉及礦山生態恢複的口頭報告(Oral Presentation)和專題座談會(Symposium Presentation)共27個、張貼論文報告(Poster Presentation)22個,而2013年分別是34個、10個,2015年則分別是31個、18個,可見近三屆發表的論文(報告)數量變化不大,這表明礦山生態恢複是一個穩定的研究領域。2013年,在會上做口頭報告的有美國、法國、捷克、剛果、智利、巴西、南非、中國、加拿大、澳大利亞、菲律賓、阿根廷等12個國家,2015年有蒙古、南非、捷克、澳大利亞、加拿大、英國、印度、新西蘭、法國、美國、德國、芬蘭、尼日爾、冰島、巴西、愛沙尼亞、比利時、秘魯、中國等19個國家,而2017年有巴西、澳大利亞、韓國、美國、波蘭、西班牙、秘魯、西班牙、中國、哥倫比亞、阿根廷、拉脫維亞、南非、厄瓜多爾、冰島、西班牙、捷克、德國、加拿大、愛沙尼亞等20個國家。可見,澳大利亞、加拿大、美國、中國、南非、捷克、巴西等是持續參加該學術會議並長期關注礦山生態恢複的國家,因為這些國家是礦產資源開發大國。
參加會議並提交論文的機構主要是高校和科研單位,而企業和政府部門則相對較少。2013年參加會議的有高校30所、科研單位5所、公司4家和政府管理部門2個;2015年有高校36所、科研單位14所、公司7家和政府管理部門4個;2017年則有高校43所、科研單位30所、公司6家和政府管理部門5個。可見,高等院校是礦區生態恢複的主要研究機構。但值得一提的是,一些大型礦山企業如澳大利亞美鋁有限公司(Alcoa of Australia Ltd.)等一直積極參與礦區生態新大香蕉网的研究工作。
從參加會議的高等院校來看,加拿大的阿爾伯塔大學(University of Alberta)、澳大利亞的昆士蘭大學(University of Queensland)和西澳大學(University of Western Australia)、捷克的查理斯大學(Charles University in Prague)和南波希米亞大學(University of South Bohemia)、愛沙尼亞的塔林大學(Tallinn University)、中國的中國礦業大學(China University of Mining and Technology)、美國的科羅拉多州立大學(Colorado State University)、密歇根理工大學(Michigan Technological University)、蒙大拿州立大學(Montana State University)以及洛杉磯大學(Universidad de los Los Andes)、巴西的南大裏約熱內盧聯邦大學(Universidade Federal do Rio Grande do Sul)和聖保羅大學(Universidade de S?o Paulo)、波蘭的克拉科夫農業大學(University of Agriculture in Krakow)、西班牙的阿爾卡拉大學(University of Alcalá-Fundación FIRE)、德國的慕尼黑工業大學(Technical University Munich)是最近幾年最為活躍的高校。
世界礦山分布極其廣闊,但是研究興趣區似乎非常集中。主要有加拿大油砂開采礦區、美國阿巴拉契亞礦區、中國西部幹旱半幹旱礦山、南美熱帶雨林地區的礦山、澳大利亞熱帶幹旱礦區、非洲金屬礦區和歐洲已經新大香蕉网的礦區等7大地區,表明這些地區資源開采強度大、破壞嚴重且是生態恢複的重點地區。從地帶來看,對幹旱半幹旱礦區生態恢複的關注度最高,如非洲、南美洲、澳大利亞、印度等季節性幹旱的稀樹草原(Savannah)礦區以及中國西部幹旱礦區等;其次是苔原區(Tundra)如北美、北歐和高寒山地的礦區;再次是南美洲的秘魯和巴西、非洲的剛果等國家熱帶雨林著名礦區。
從生態新大香蕉网的對象來看,受關注程度最高的一直是植被,包括林地、苔蘚、灌木、草本、豆科植被等。根據植被所在地區的不同又可細分為礦區植被、流域植被、泥炭地植被與濕地植被等;根據所處地可分為幹旱帶、幹濕熱帶、熱帶以及寒帶植被等。土壤的恢複次之,包括土壤有機質提高、重金屬遷移和土壤結構重構等。除此之外,新大香蕉网要素還包生態景觀、物種多樣性、本土物種結構、土壤微生物、生態係統服務、水資源汙染、地下水水位、土壤種子庫等的新大香蕉网。近三屆會議關注的生態新大香蕉网對象間的比例有輕微變化,但大體上保持一致,這表明近年來國際礦山複墾和生態新大香蕉网的關注點較為穩定。
從研究的礦區類型看,露天礦山的生態新大香蕉网是關注的重點,井工礦山相對較少。從不同礦山類型來看,煤礦是關注的重點,金屬礦、砂石礦新大香蕉网的研究也較多。金屬礦山中,以金礦、銅礦、鈷礦、鐵礦、鋁礦、鈾礦為主,砂石礦則以幹旱地區的采砂場為主。除此之外,油砂礦、草原沙礦、林地砂礦等也受到一定程度的關注。其他礦山,例如粘土礦、頁岩礦等的研究也有涉及。值得一提的是,關閉礦山的生態恢複受到較大程度的關注,尤其是關閉時間很長的礦山的複墾場地的生態演替得到了研究人員的重視,例如,研究人員以關閉礦山為研究場地來比較自然新大香蕉网和人工新大香蕉网的效果,從而反思現有的新大香蕉网模式。
大會期間,大部分國家的專家學者介紹了本國土地複墾和生態新大香蕉网的經驗、存在的問題和解決途徑等,也有不少專家展示了新的土地複墾和生態新大香蕉网技術。
一、植物新大香蕉网新技術
植物新大香蕉网技術的開發一直是礦山生態新大香蕉网研究的重點。例如,法國新喀裏多尼亞鎳礦山新大香蕉网中,在水播法中撒播的是一種叢枝菌根真菌孢子包裹的種子,該種子用15g/L的藻酸鹽作包衣劑,用微孔膜(Millipore membranes)覆蓋。該技術的關鍵是控製水的pH值,這是因為水的pH值對包衣質量和發芽影響最大。再例如,美國密歇根湖區銅礦跡地的濕地恢複中,采用土工合成材料(Geotextile materials)、泥炭(Peat)和當地灌草相結合的綜合生態新大香蕉网技術。來自澳大利亞的研究人員主張建立種子生產基地、專業種子園等來培育種子,因為野生種子數量難以滿足需求,他們認為建立專門基地、園地有很多優點,如保持多樣性、血統、防止種子汙染外物入侵、提高種子質量等,還可以作為氣候變化監測場所等。
然而,近幾年很多的案例強調了植被新大香蕉网的全過程控製技術,而不僅僅依靠單一的生態新大香蕉网技術。例如,加拿大阿爾伯特油砂礦場植被重建的瓶頸是水,研究人員提出了加強重栽植被的保水管理、重塑地形減少水土流失、加大滲透以在地下保水、選擇適當的保水植被、關注水的時空配置及其與植被重建相耦合等關鍵技術。在澳大利亞露天礦場植被重建中,研究人員考慮到植被生命周期的播種、幼苗和成熟等三個階段土壤和植被的相互作用,提出了全局植被重建技術,包括植物物種優選、土壤基底重構、表土覆蓋、播種和維護管理等環節。阿根廷的研究人員提出了幹旱礦區植被重建關鍵技術,包括物種選擇、胚質生產、幼苗種植、苗木生產、土壤和基底重構、群落構建以及植被維護等。印度切裏亞煤田開采曆史100多年,是世界著名煤田,在這裏進行煤炭開發的巴拉特焦煤公司提出了三步式複墾策略:第一步鏟除侵入物種如馬纓丹(Lantana),第二步種植灌木和草本植物,第三步種植本土喬木。
二、土壤新大香蕉网新技術
土壤新大香蕉网往往是針對退化土壤的某種性狀缺陷而開展的。例如,在加拿大闊葉林生態新大香蕉网過程中,研究人員發現人工擾動後土壤酸性太強,因而采用添加石灰來中和土壤酸性。然而石灰的添加會影響到土壤微生物功能,尤其是影響到異養的和無機化能營養的硝化細菌的活性和潛在硝化活動,因此研究人員認為石灰添加量和新大香蕉网時機十分重要。再例如,加拿大的礦山生態新大香蕉网研究人員為了減少鋅的汙染,提出了專門的土壤新大香蕉网方法,包括施加魚粉生物炭、鈣基膨潤土和覆蓋木纖維等。另外,加拿大研究人員還開發了一種加速泥炭轉化為土壤有機質的方法;澳大利亞采礦場地土壤新大香蕉网中特別強調土壤種子庫的保護和建設,研究人員認為土壤種子庫是重建生態係統抵抗幹旱擾動的關鍵。土壤的微生物新大香蕉网技術也是研究的重點。例如,在英國重金屬汙染土壤的新大香蕉网過程中,采用了生物炭和蚯蚓培育技術;在南澳大利亞州幹旱砂礦的土壤新大香蕉网中,提出了構建微生物生態銀行技術,這種技術能以最大限度恢複表土質量促進采礦場地重建,通過培育藍菌(Cyanobacteria)以促進生態結皮生長、表土穩定化。
三、景觀恢複新技術
礦山景觀恢複受到越來越多的關注。例如,在加拿大關閉油砂礦的新大香蕉网過程中,就特別強調景觀恢複,恢複技術包括加強斑塊的聯通性、地貌重塑、采場排水係統和地麵水係的有機聯係、加強新大香蕉网場地和周邊湖濱生態係統功能的協調等。澳大利亞露天礦山新大香蕉网中注重模仿自然地貌來重塑景觀,這實質是對自然景觀的恢複,其中關鍵技術是增加地形的異質性。冰島嚴重退化的礦山景觀恢複強調非生物因素的改善、利益相關者的參與、生態新大香蕉网人員的培訓和引導等。
礦山景觀恢複力的評估、礦山生態係統景觀服務價值、景觀尺度上的生態恢複、生態恢複過程中景觀結構和功能的響應和反饋、采後景觀的維持和優化、不同物種對景觀配置的影響、公共政策和社會過程對礦山景觀恢複的作用、景觀恢複效果評價這些問題也受到關注。
世界生態恢複大會上涉及礦山生態恢複的口頭報告(Oral Presentation)和專題座談會(Symposium Presentation)共27個、張貼論文報告(Poster Presentation)22個,而2013年分別是34個、10個,2015年則分別是31個、18個,可見近三屆發表的論文(報告)數量變化不大,這表明礦山生態恢複是一個穩定的研究領域。2013年,在會上做口頭報告的有美國、法國、捷克、剛果、智利、巴西、南非、中國、加拿大、澳大利亞、菲律賓、阿根廷等12個國家,2015年有蒙古、南非、捷克、澳大利亞、加拿大、英國、印度、新西蘭、法國、美國、德國、芬蘭、尼日爾、冰島、巴西、愛沙尼亞、比利時、秘魯、中國等19個國家,而2017年有巴西、澳大利亞、韓國、美國、波蘭、西班牙、秘魯、西班牙、中國、哥倫比亞、阿根廷、拉脫維亞、南非、厄瓜多爾、冰島、西班牙、捷克、德國、加拿大、愛沙尼亞等20個國家。可見,澳大利亞、加拿大、美國、中國、南非、捷克、巴西等是持續參加該學術會議並長期關注礦山生態恢複的國家,因為這些國家是礦產資源開發大國。
參加會議並提交論文的機構主要是高校和科研單位,而企業和政府部門則相對較少。2013年參加會議的有高校30所、科研單位5所、公司4家和政府管理部門2個;2015年有高校36所、科研單位14所、公司7家和政府管理部門4個;2017年則有高校43所、科研單位30所、公司6家和政府管理部門5個。可見,高等院校是礦區生態恢複的主要研究機構。但值得一提的是,一些大型礦山企業如澳大利亞美鋁有限公司(Alcoa of Australia Ltd.)等一直積極參與礦區生態新大香蕉网的研究工作。
從參加會議的高等院校來看,加拿大的阿爾伯塔大學(University of Alberta)、澳大利亞的昆士蘭大學(University of Queensland)和西澳大學(University of Western Australia)、捷克的查理斯大學(Charles University in Prague)和南波希米亞大學(University of South Bohemia)、愛沙尼亞的塔林大學(Tallinn University)、中國的中國礦業大學(China University of Mining and Technology)、美國的科羅拉多州立大學(Colorado State University)、密歇根理工大學(Michigan Technological University)、蒙大拿州立大學(Montana State University)以及洛杉磯大學(Universidad de los Los Andes)、巴西的南大裏約熱內盧聯邦大學(Universidade Federal do Rio Grande do Sul)和聖保羅大學(Universidade de S?o Paulo)、波蘭的克拉科夫農業大學(University of Agriculture in Krakow)、西班牙的阿爾卡拉大學(University of Alcalá-Fundación FIRE)、德國的慕尼黑工業大學(Technical University Munich)是最近幾年最為活躍的高校。
世界礦山分布極其廣闊,但是研究興趣區似乎非常集中。主要有加拿大油砂開采礦區、美國阿巴拉契亞礦區、中國西部幹旱半幹旱礦山、南美熱帶雨林地區的礦山、澳大利亞熱帶幹旱礦區、非洲金屬礦區和歐洲已經新大香蕉网的礦區等7大地區,表明這些地區資源開采強度大、破壞嚴重且是生態恢複的重點地區。從地帶來看,對幹旱半幹旱礦區生態恢複的關注度最高,如非洲、南美洲、澳大利亞、印度等季節性幹旱的稀樹草原(Savannah)礦區以及中國西部幹旱礦區等;其次是苔原區(Tundra)如北美、北歐和高寒山地的礦區;再次是南美洲的秘魯和巴西、非洲的剛果等國家熱帶雨林著名礦區。
從生態新大香蕉网的對象來看,受關注程度最高的一直是植被,包括林地、苔蘚、灌木、草本、豆科植被等。根據植被所在地區的不同又可細分為礦區植被、流域植被、泥炭地植被與濕地植被等;根據所處地可分為幹旱帶、幹濕熱帶、熱帶以及寒帶植被等。土壤的恢複次之,包括土壤有機質提高、重金屬遷移和土壤結構重構等。除此之外,新大香蕉网要素還包生態景觀、物種多樣性、本土物種結構、土壤微生物、生態係統服務、水資源汙染、地下水水位、土壤種子庫等的新大香蕉网。近三屆會議關注的生態新大香蕉网對象間的比例有輕微變化,但大體上保持一致,這表明近年來國際礦山複墾和生態新大香蕉网的關注點較為穩定。
從研究的礦區類型看,露天礦山的生態新大香蕉网是關注的重點,井工礦山相對較少。從不同礦山類型來看,煤礦是關注的重點,金屬礦、砂石礦新大香蕉网的研究也較多。金屬礦山中,以金礦、銅礦、鈷礦、鐵礦、鋁礦、鈾礦為主,砂石礦則以幹旱地區的采砂場為主。除此之外,油砂礦、草原沙礦、林地砂礦等也受到一定程度的關注。其他礦山,例如粘土礦、頁岩礦等的研究也有涉及。值得一提的是,關閉礦山的生態恢複受到較大程度的關注,尤其是關閉時間很長的礦山的複墾場地的生態演替得到了研究人員的重視,例如,研究人員以關閉礦山為研究場地來比較自然新大香蕉网和人工新大香蕉网的效果,從而反思現有的新大香蕉网模式。
大會期間,大部分國家的專家學者介紹了本國土地複墾和生態新大香蕉网的經驗、存在的問題和解決途徑等,也有不少專家展示了新的土地複墾和生態新大香蕉网技術。
一、植物新大香蕉网新技術
植物新大香蕉网技術的開發一直是礦山生態新大香蕉网研究的重點。例如,法國新喀裏多尼亞鎳礦山新大香蕉网中,在水播法中撒播的是一種叢枝菌根真菌孢子包裹的種子,該種子用15g/L的藻酸鹽作包衣劑,用微孔膜(Millipore membranes)覆蓋。該技術的關鍵是控製水的pH值,這是因為水的pH值對包衣質量和發芽影響最大。再例如,美國密歇根湖區銅礦跡地的濕地恢複中,采用土工合成材料(Geotextile materials)、泥炭(Peat)和當地灌草相結合的綜合生態新大香蕉网技術。來自澳大利亞的研究人員主張建立種子生產基地、專業種子園等來培育種子,因為野生種子數量難以滿足需求,他們認為建立專門基地、園地有很多優點,如保持多樣性、血統、防止種子汙染外物入侵、提高種子質量等,還可以作為氣候變化監測場所等。
然而,近幾年很多的案例強調了植被新大香蕉网的全過程控製技術,而不僅僅依靠單一的生態新大香蕉网技術。例如,加拿大阿爾伯特油砂礦場植被重建的瓶頸是水,研究人員提出了加強重栽植被的保水管理、重塑地形減少水土流失、加大滲透以在地下保水、選擇適當的保水植被、關注水的時空配置及其與植被重建相耦合等關鍵技術。在澳大利亞露天礦場植被重建中,研究人員考慮到植被生命周期的播種、幼苗和成熟等三個階段土壤和植被的相互作用,提出了全局植被重建技術,包括植物物種優選、土壤基底重構、表土覆蓋、播種和維護管理等環節。阿根廷的研究人員提出了幹旱礦區植被重建關鍵技術,包括物種選擇、胚質生產、幼苗種植、苗木生產、土壤和基底重構、群落構建以及植被維護等。印度切裏亞煤田開采曆史100多年,是世界著名煤田,在這裏進行煤炭開發的巴拉特焦煤公司提出了三步式複墾策略:第一步鏟除侵入物種如馬纓丹(Lantana),第二步種植灌木和草本植物,第三步種植本土喬木。
二、土壤新大香蕉网新技術
土壤新大香蕉网往往是針對退化土壤的某種性狀缺陷而開展的。例如,在加拿大闊葉林生態新大香蕉网過程中,研究人員發現人工擾動後土壤酸性太強,因而采用添加石灰來中和土壤酸性。然而石灰的添加會影響到土壤微生物功能,尤其是影響到異養的和無機化能營養的硝化細菌的活性和潛在硝化活動,因此研究人員認為石灰添加量和新大香蕉网時機十分重要。再例如,加拿大的礦山生態新大香蕉网研究人員為了減少鋅的汙染,提出了專門的土壤新大香蕉网方法,包括施加魚粉生物炭、鈣基膨潤土和覆蓋木纖維等。另外,加拿大研究人員還開發了一種加速泥炭轉化為土壤有機質的方法;澳大利亞采礦場地土壤新大香蕉网中特別強調土壤種子庫的保護和建設,研究人員認為土壤種子庫是重建生態係統抵抗幹旱擾動的關鍵。土壤的微生物新大香蕉网技術也是研究的重點。例如,在英國重金屬汙染土壤的新大香蕉网過程中,采用了生物炭和蚯蚓培育技術;在南澳大利亞州幹旱砂礦的土壤新大香蕉网中,提出了構建微生物生態銀行技術,這種技術能以最大限度恢複表土質量促進采礦場地重建,通過培育藍菌(Cyanobacteria)以促進生態結皮生長、表土穩定化。
三、景觀恢複新技術
礦山景觀恢複受到越來越多的關注。例如,在加拿大關閉油砂礦的新大香蕉网過程中,就特別強調景觀恢複,恢複技術包括加強斑塊的聯通性、地貌重塑、采場排水係統和地麵水係的有機聯係、加強新大香蕉网場地和周邊湖濱生態係統功能的協調等。澳大利亞露天礦山新大香蕉网中注重模仿自然地貌來重塑景觀,這實質是對自然景觀的恢複,其中關鍵技術是增加地形的異質性。冰島嚴重退化的礦山景觀恢複強調非生物因素的改善、利益相關者的參與、生態新大香蕉网人員的培訓和引導等。
礦山景觀恢複力的評估、礦山生態係統景觀服務價值、景觀尺度上的生態恢複、生態恢複過程中景觀結構和功能的響應和反饋、采後景觀的維持和優化、不同物種對景觀配置的影響、公共政策和社會過程對礦山景觀恢複的作用、景觀恢複效果評價這些問題也受到關注。
從生態新大香蕉网方法看,人工新大香蕉网是研究的主體。相比之下,自然恢複的研究較少,但有增長趨勢。對這兩種新大香蕉网方法的反思和比較是一個熱點。對自然恢複的研究強調恢複效果的監測和評價,而人工新大香蕉网研究則側重於開發不同的新大香蕉网方法,如植被新大香蕉网、動物新大香蕉网、微生物新大香蕉网、表層土壤重構、營養物覆蓋方法等。在植被新大香蕉网方麵,研究人員關注固氮植物、吸附重金屬植物、保水植物、耐受性植物等的優選方法。
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