矿山生态修复研究进展——基于连续三届的世界生态恢复大会报告-第2页-北极星环境修复网

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从研究的矿区类型看(如图3),露天矿山的生态修复是关注的重点,井工矿山相对较少。从不同矿山类型来看,煤矿是关注的重点,金属矿、砂石矿修复的研究也较多。金属矿山中,以金矿、铜矿、钴矿、铁矿、铝矿、铀矿为主,砂石矿则以干旱地区的采砂场为主。除此之外,油砂矿、草原沙矿、林地砂矿等也受到一定程度的关注。其他矿山,例如粘土矿、页岩矿等的研究也有涉及。值得一提的是,关闭矿山的生态恢复受到较大程度的关注,尤其是关闭时间很长的矿山的复垦场地的生态演替得到了研究人员的重视,例如,研究人员以关闭矿山为研究场地来比较自然修复和人工修复的效果,从而反思现有的修复模式。

从生态修复方法看,人工修复是研究的主体。相比之下,自然恢复的研究较少,但有增长趋势。对这两种修复方法的反思和比较是一个热点。对自然恢复的研究强调恢复效果的监测和评价,而人工修复研究则侧重于开发不同的修复方法,如植被修复、动物修复、微生物修复、表层土壤重构、营养物覆盖方法等。在植被修复方面,研究人员关注固氮植物、吸附重金属植物、保水植物、耐受性植物等的优选方法。

2 新技术进展

大会期间,大部分国家的专家学者介绍了本国土地复垦和生态修复的经验、存在的问题和解决途径等,也有不少专家展示了新的土地复垦和生态修复技术。

2.1 植物修复新技术

植物修复技术的开发一直是矿山生态修复研究的重点。例如,法国新喀里多尼亚镍矿山修复中,在水播法中撒播的是一种丛枝菌根真菌孢子包裹的种子,该种子用15g/L的藻酸盐作包衣剂,用微孔膜(Millipore membranes)覆盖。该技术的关键是控制水的pH值,这是因为水的pH值对包衣质量和发芽影响最大。再例如,美国密歇根湖区铜矿迹地的湿地恢复中,采用土工合成材料(Geotextile materials)、泥炭(Peat)和当地灌草相结合的综合生态修复技术。来自澳大利亚的研究人员主张建立种子生产基地、专业种子园等来培育种子,因为野生种子数量难以满足需求,他们认为建立专门基地、园地有很多优点,如保持多样性、血统、防止种子污染外物入侵、提高种子质量等,还可以作为气候变化监测场所等。

然而,近几年很多的案例强调了植被修复的全过程控制技术,而不仅仅依靠单一的生态修复技术。例如,加拿大阿尔伯特油砂矿场植被重建的瓶颈是水,研究人员提出了加强重栽植被的保水管理、重塑地形减少水土流失、加大渗透以在地下保水、选择适当的保水植被、关注水的时空配置及其与植被重建相耦合等关键技术。在澳大利亚露天矿场植被重建中,研究人员考虑到植被生命周期的播种、幼苗和成熟等三个阶段土壤和植被的相互作用,提出了全局植被重建技术,包括植物物种优选、土壤基底重构、表土覆盖、播种和维护管理等环节。阿根廷的研究人员提出了干旱矿区植被重建关键技术,包括物种选择、胚质生产、幼苗种植、苗木生产、土壤和基底重构、群落构建以及植被维护等。印度切里亚煤田开采历史100多年,是世界著名煤田,在这里进行煤炭开发的巴拉特焦煤公司提出了三步式复垦策略：第一步铲除侵入物种如马缨丹(Lantana),第二步种植灌木和草本植物,第三步种植本土乔木。

2.2 土壤修复新技术

土壤修复往往是针对退化土壤的某种性状缺陷而开展的。例如,在加拿大阔叶林生态修复过程中,研究人员发现人工扰动后土壤酸性太强,因而采用添加石灰来中和土壤酸性。然而石灰的添加会影响到土壤微生物功能,尤其是影响到异养的和无机化能营养的硝化细菌的活性和潜在硝化活动,因此研究人员认为石灰添加量和修复时机十分重要。再例如,加拿大的矿山生态修复研究人员为了减少锌的污染,提出了专门的土壤修复方法,包括施加鱼粉生物炭、钙基膨润土和覆盖木纤维等。另外,加拿大研究人员还开发了一种加速泥炭转化为土壤有机质的方法;澳大利亚采矿场地土壤修复中特别强调土壤种子库的保护和建设,研究人员认为土壤种子库是重建生态系统抵抗干旱扰动的关键。土壤的微生物修复技术也是研究的重点。例如,在英国重金属污染土壤的修复过程中,采用了生物炭和蚯蚓培育技术;在南澳大利亚州干旱砂矿的土壤修复中,提出了构建微生物生态银行技术,这种技术能以最大限度恢复表土质量促进采矿场地重建,通过培育蓝菌(Cyanobacteria)以促进生态结皮生长、表土稳定化。

2.3 景观恢复新技术

近年来,矿山景观恢复受到越来越多的关注。例如,在加拿大关闭油砂矿的修复过程中,就特别强调景观恢复,恢复技术包括加强斑块的联通性、地貌重塑、采场排水系统和地面水系的有机联系、加强修复场地和周边湖滨生态系统功能的协调等。澳大利亚露天矿山修复中注重模仿自然地貌来重塑景观,这实质是对自然景观的恢复,其中关键技术是增加地形的异质性。冰岛严重退化的矿山景观恢复强调非生物因素的改善、利益相关者的参与、生态修复人员的培训和引导等。

近年来,矿山景观恢复力的评估、矿山生态系统景观服务价值、景观尺度上的生态恢复、生态恢复过程中景观结构和功能的响应和反馈、采后景观的维持和优化、不同物种对景观配置的影响、公共政策和社会过程对矿山景观恢复的作用、景观恢复效果评价这些问题也受到关注。

3 研究热点

近三届世界生态恢复大会,矿山生态修复的研究热点变化主要表现在以下方面：

(1) 复垦土壤和修复植物间的作用机理

据统计,约20%的报告和论文都涉及复垦土壤和种植的植被之间的相互影响问题。主要研究工作体现在,一方面,在植被种植不同年份后,调查植被根部土壤理化性质的改善状况,以揭示土壤-植被相互影响的机理和效果。另一方面,针对不同土壤复垦模式如不同覆土厚度、不同土壤基底重构方式等,对植被的恢复效果进行调查和评价。除此之外,还有的论文和报告关注了土壤重金属污染物迁移到植被的界面效应及其影响、在土壤水的约束下植被生长状况和景观变化、金属矿山(金矿、铀矿、铜矿等)开采区域复垦土壤重构及其对植被产生的影响等等。由于不同地区的气候、土壤资源、植物物种都不一样,植被和土壤相互作用机理十分复杂,所以要得到具有普遍意义的规律还需要加大研究力度。

原标题：矿山生态恢复研究进展——基于连续三届的世界生态恢复大会报告

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