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课题设置情况

课题七:大型煤电基地景观生态恢复关键技术

来源:      发布时间: 2016-09-29      作者:

东部草原区大型煤电基地长期高强度开发形成的大量沉陷挖损区、排土场,矸石山、粉煤灰堆场等工矿用地,使原本美丽的自然草原景观转变为工矿景观,草原基质被切割成大量破碎斑块,草原景观生态功能与生态稳定性受到破坏。因此,系统性开展高强度开采扰动下草原煤电基地景观生态结构、功能与过程的基础研究,研发适用于东部草原区煤电基地的景观生态恢复关键技术,对我国东部草原区煤电基地可持续性开发与区域生态安全保障具有重要支撑作用。

7.1 研究目标

针对东部草原区煤电基地长期高强度开采驱动下草原景观破碎、草原生态结构缺损与功能失调等生态环境问题的影响机理不明确,草原煤电基地亟需的景观生态恢复的关键技术研发不足;本课题拟调查研究东部草原区大型煤电基地景观生态类型,多尺度揭示煤电长期高强度开采下草原煤电基地景观生态结构、功能与过程的关键影响因素及其影响机理;建立草原煤电基地景观生态健康评价技术规范;创新草原煤电基地景观生态格局优化方法,研究具有草原煤电基地绿色基础设施网络构建模式;研发采损地貌景观近自然重塑、农牧矿生态交错带生境修复、典型景观生态功能恢复与提升等关键技术;并指导关键技术集成与示范,形成可在东部草原大型煤电基地推广应用的景观生态恢复技术体系。

7.2 主要研究内容

(1)草原煤电基地景观生态调查与健康评价

以具有代表性的胜利矿区(露采)和大雁矿区(井工)为案例区,基于多源遥感监测和实地调查,以开发扰动作为主导因子、结合地貌形态与地表覆被,明确东部草原区大型煤电基地的景观生态类型及其空间格局;基于多期遥感解译分析不同开发阶段草原煤电基地景观生态类型特征,多尺度研究景观格局演变过程及其能量和物质流动规律,揭示高强度开采对草原景观生态的影响机理,预测其演变趋势;在草原煤电基地景观生态稳定性和景观生态适宜性分析基础上,按照景观生态健康评价框架,进行草原煤电基地景观生态健康评价体系构建与技术规范编制,诊断景观生态退化程度与生态敏感区,为草原煤电基地景观格局优化提供依据。

(2)草原煤电基地景观格局优化与采损地貌景观重塑

针对草原煤电基地土地开发利用与景观生态保护的矛盾冲突,统筹土地利用规划、矿产资源开发规划、草原保护建设利用规划与土地复垦方案等规划,生态优先、确生态保育空间,整合衔接各类空间边界等,研发基于多规融合的草原景观生态格局优化技术;综合考虑地表覆被、地形、水文等因素,构建草原煤电基地采损地貌景观近自然重塑模式与草地基质形态修补技术,指导草原煤电基地排土场、矸石山、塌陷区等典型修复斑块选址与近自然形态塑造;为保护草原煤电基地区域景观生态的整体性和连续性,构建草原、林地、水体、森林等绿色基础设施与采损修复区、压占场地、工业广场等灰色设施相融合的草原煤电基地绿色基础设施网络模式,实现修复后的典型干扰斑块与周边自然景观有机融合。

(3)农牧矿生态交错带生境保护与修复技术

针对东部草原煤电基地大规模工矿用地对农牧业用地产生的负面影响,研究农牧矿生态交错带边缘效应,重点分析农牧矿生态交错带的时空演化特征、生态功能及生物多样性变化,明确景观功能限制因素及其边缘效应;对工矿地、耕地及草地无序开发利用引起的生态环境影响冲突进行诊断,并对其用地结构布局进行优化,协调人地问题;针对煤电基地矸石山、堆煤场、粉煤灰堆场等典型干扰斑块对周边草地、耕地、居住区等毗邻区域产生的生境丧失、污染扩散等负边缘效应,研发污染扩散防治、生态隔离等农牧矿生态交错带负边缘效应控制技术;研究农牧矿生态交错带植物群落结构及组成特征,针对受影响的物种及其退化生境,研发生境修复、生态廊道设计、适生物种筛选与物种配置等生态交错带物种生境保护与修复技术。

(4)草原煤电基地典型景观生态功能提升技术

针对草原煤电基地植被景观破碎化程度高、工矿修复斑块重建植被离散分布特征,以人工草场、残存草地、绿化排土场等为节点,以道路绿化带、防护林等为连接廊道,构建草原煤电基地植被景观生态功能提升模式,促进生态系统物质与能量流动效率;针对矿井水外排形成的湿地景观水体悬浮物、浊度高等污染问题,通过构建人工湿地、植物塘和生物沟渠,建立矿井水湿地景观生态功能提升技术,形成纳污净化能力强、视觉优美的矿井水湿地景观生态系统;针对草原煤电基地矿业遗迹的自然、人文和历史等多重属性,开展矿业生产遗迹、矿业地质遗迹等矿业遗迹景观资源分类,研究具有遗迹研究、科普教育与休闲娱乐价值的草原煤电基地矿业遗迹景观保留与功能提升模式。

7.3 拟解决的重大科学问题或关键技术问题

(1)揭示东部草原大型煤电基地高强度开采对草原景观生态结构、功能和过程的影响机理,以及草原煤电基地景观格局优化与区域景观的融合机制;

(2)研发出农牧矿生态交错带污染扩散防治、生态隔离等负边缘效应控制技术,以及交错带生境保护与修复技术;

(3)研发出草原煤电基地重建植被、矿井水外排区、矿业遗迹等典型景观生态功能的恢复与提升技术;

7.4 考核指标及评测手段/方法

(1) 编制草原煤电基地景观生态类型调查报告1份

(2) 编制草原煤电基地景观生态健康评价技术规范1套;

(3) 编制草原煤电基地开发的景观生态影响机理研究报告1份;

(4) 提出交错带生境修复与景观生态功能提升技术;

(5)申请发明专利5项,发表高水平论文20篇以上,其中SCI、EI检索论文10篇以上,出版专著2本;

(6) 培养博、硕士研究生10-15人;

评测手段/方法:考核指标(1)~(3)采用专家论证会的方式进行评测;考核指标(4)以现场验收的方式进行评测;考核指标(5)、(6)以专利证书、实际论文专著发表数量、研究生学位论文数量进行评测。

7.5 参加单位任务分工

课题牵头单位:中国矿业大学

课题参加单位:内蒙古农业大学,环保部南京环境科学研究所

课题负责人:雷少刚,中国矿业大学

课题任务分工:

子课题1:草原煤电基地景观生态调查与健康评价,由内蒙古农业大学承担,中国矿业大学参与;

子课题2:草原煤电基地景观格局优化与采损地貌景观重塑,由环境保护部南京环境科学研究所承担,中国矿业大学参与;

子课题3:农牧矿生态交错带生境保护与修复技术,由中国矿业大学承担,内蒙古农业大学参与;

子课题4:草原煤电基地典型景观生态功能提升技术,由中国矿业大学承担,内蒙古农业大学参与。