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基于生态系统恢复十年的矿山生态修复思考

发布于:2023-04-04 09:27:04 来自:水利工程/水土保持 [复制转发]



 

1 前言

全球范围内生态系统的退化和丧失在持续进行,致使物种和自然对人类的贡献也在丧失。Nicholson 等(2021)指出,迫切需要在2020年以后建立一个基于《生物多样性公约》的全球生物多样性框架的有效生态系统目标,以支持生物多样性保护、联合国可持续发展目标和减缓气候变化的努力。这个目标应解决生态系统损失和恢复的途径,包括保护受威胁生态系统的剩余部分,恢复其区域完整性。为实现这一目标,应对人类引起的生态系统退化、生物多样性丧失和气候变化,生态恢复(Restoration)的科学和实践正在迅速发展(Suding, 2011; Wortley, et al., 2013)。随着联合国(UN)宣布2021-2030年为“联合国生态系统恢复十年”(United Nations Environment Agency, 2019),越来越多的专家学者开始反思未来将生态恢复作为一门科学和实践。Martin(2017)指出,21世纪的生态修复应定义为:帮助退化、受损或被破坏的生态系统恢复的过程,以反映生态系统固有的价值,并提供人们重视的商品和服务。生态修复是实现全球可持续发展目标的关键途径之一。矿区已被证实成为世界上陆地生物圈中恶化最严重的生态系统(Fan et al., 2003)。矿区生态系统是国际生态恢复领域持续关注的对象之一。

然而,在矿山生态修复中,目前存在这样一些问题需要考虑:(1)矿山生态破坏程度如何?(2)当存在不确定的修复轨迹时,哪个特定的参考状态适用于哪个修复位置?(3)在恢复生态环境中,如何决定哪些物种、功能或服务应该优先被修复?(4)采取何种方式修复矿山生态环境更合适?(5)矿山修复的各种社会、生态效益如何?诸如此类的紧迫问题,需要跨学科的认识和方法来解决,这就体现了从社会生态系统的综合视角来看待矿山生态修复的重要性,可为改善生态修复的过程和结果提供切入点。Fischer 等(2021)概述了社会生态系统思想的关键点及这些观点如何影响生态系统修复,指出:应使联合国生态系统恢复十年成为一项社会生态事业,要将社会-生态系统思维的复杂适应系统理论应用于相互关联的社会和环境现象,促进人与人之间以及人与自然间的动态“交互”,以此实现生态系统高效修复。基于此,本文系统分析当前对矿山生态破坏、修复目标、修复优先级别、修复方式及效果的相关研究成果,提出基于“联合国生态系统恢复十年”的矿山生态修复的思路。

2 矿山开采对生态的破坏和影响

矿山开采的强烈干扰会使周边生态系统在空间和时间上表现出较大的波动,对生态环境造成影响,甚至破坏生态系统结构和功能。分析矿山开采造成的扰动的严重性,即矿山破坏程度,是确定生态修复路径或目标决策的基础。Adator和Li(2021)系统综述了采矿对生态环境和经济的影响,表明采矿及其废弃物对土地、环境、水、土壤和空气的负面影响是巨大的,最终改变了整个生态系统(图1)。在做出适当的生态修复决策时,及时有效地判断负面影响是一个严峻的挑战。目前,对生态破坏或影响的研究包括生态脆弱性评价、生态环境损害评估、景观生态网络变化分析和景观生态健康评价等。

   

图1  描述采矿一般影响的概念化框架(Adator and Li, 2021)

生态脆弱性涉及生态系统的结构和功能,它是对生态系统干扰破坏程度和系统恢复能力的综合评估(de Lange et al., 2010)。Cao等(2022)构建了具有多尺度、多要素、多流向、多循环特征的生态脆弱性分析框架,在RS和GIS技术支持下,利用空间主成分分析(SPCA)和脆弱性评分图(VSD)模型,对神农架1996-2018年生态脆弱性的时空演变特征和驱动力进行全面定量分析。研究为评估生态脆弱性提供了一种有效的方法。Hou等(2021)认为,生态和环境损害评估是生态修复有效决策的重要工具,以黄土高原大同矿区为例,提出了基于地面沉降预测、地理信息系统和野外调查的综合空间预测方法,结果表明,生态和环境损害的程度取决于风险因素