碳中和背景下矿区生态修复减排增汇实现对策

我国是矿产资源消耗大国,在保障工业化进程和城市化进程的推动过程中,能源消耗所产生的温室气体已造成严重的生态问题。我国于2021年对国际作出承诺,将于2060年实现碳中和,以高质量发展改变高耗能的粗放发展模式。我国能源消耗的主要来源是煤炭资源,在全球“碳中和”背景下,实现矿区碳中和已成为我国为实现我国社会主义新时代生态文明建设整体布局的一项重要途径。本文在分析了矿区开采引发的生态系统碳排放问题基础上,揭示了我国目前在矿区生态修复中存在的不足,并针对性的提出“树立固碳增汇意识,深化固碳机理研究”、“节约集约用地,降低碳排放当量”、“ 优化复垦技术,提升碳固存能力” 以及“创新矿区土地综合利用模式”等矿区碳中和的实现对策,为新时代碳中和背景下矿区生态修复工作指明方向,以期为我国实现“碳达峰、碳中和”提供必要借鉴。      

“双碳”目标下矿山生态修复减排增汇措施研究

“双碳”目标下,我国矿山生态修复市场将迎来爆发式增长,其一方面能使矿区生态系统的功能得到恢复,另一方面还可以有效提高矿区生态系统的碳汇水平。在分析矿山生态修复领域减排增汇实施现状的基础上,从地灾治理、土壤改良、植被重构、矿区固废、能源资源化利用等方面对矿山生态修复领域减排增汇措施进行了深入分析,并研究了碳汇能力巩固技术;阐述了开展矿区自身能源循环利用、引进并发展新能源助力减排增汇等措施;简要介绍了技术固碳和生态固碳的减排增汇效果。     

“双碳”背景下铁尾矿库生态修复技术方向与策略

生态系统碳汇功能提升是双碳背景下铁尾矿库生态修复的重要方向。本文以铁尾矿库生态修复研究现状为基础,从双碳战略背景下的生态修复技术方向、碳汇交易目标下的生态修复策略两方面出发,探讨了实现铁尾矿库生态系统碳汇量提升的主要技术选择和主要关注事项。其中,采用高效土壤改良措施提高铁尾矿库土壤碳汇量并促进林草植被的高效生长,加强区域水土流失防控、区域土壤污染修复以减少碳汇损失,加强自然修复理念和模式的合理应用等为主要的技术方向;应重点关注地上地下植被生物量等主要可计量碳汇量提升、生态修复及后期管理中碳损失问题,以实现铁尾矿库生态修复的碳汇交易效益最大化。建议进一步开发铁尾矿库生态修复碳汇方法学,对双碳战略背景下的铁尾矿库生态修复项目提供更加有效的指导。     

东部平原矿区复垦对土壤微生物固碳潜力的影响

东部平原矿区复垦土壤受高潜水影响易返碱、肥力低,固碳菌群可有效提升土壤养分。但复垦如何调控微生物固碳能力及影响机制尚不清晰。为此,选取山东邹城东滩矿8,14,17 a复垦年限和对照样为研究对象,利用功能基因芯片和高通量测序技术探究6个固碳相关菌门和12种固碳基因的变化。结果表明：(1)复垦土壤pH值、溶解性有机碳、土壤β-葡萄糖苷酶和过氧化氢酶活性等均显著高于对照土壤(P<0.01)。复垦17 a后土壤有机碳、微生物量碳、多酚氧化酶活性显著高于对照样,复垦时间效应极显著(P<0.001);(2) 12种固碳基因信号强度随复垦时长不断增大,复垦17 a后已高于或持平对照样,主要分布于酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria);(3)固碳菌群丰度与pH、溶解性有机碳、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶活性之间呈显著相关(P<0.05),多数固碳基因信号强度与pH、微生物量碳、溶...     

东部平原矿区复垦对土壤微生物固碳潜力的影响

东部平原矿区复垦土壤受高潜水影响易返碱、肥力低,固碳菌群可有效提升土壤养分。但复垦如何调控微生物固碳能力及影响机制尚不清晰。为此,选取山东邹城东滩矿8,14,17 a复垦年限和对照样为研究对象,利用功能基因芯片和高通量测序技术探究6个固碳相关菌门和12种固碳基因的变化。结果表明：(1)复垦土壤pH值、溶解性有机碳、土壤β-葡萄糖苷酶和过氧化氢酶活性等均显著高于对照土壤(P<0.01)。复垦17 a后土壤有机碳、微生物量碳、多酚氧化酶活性显著高于对照样,复垦时间效应极显著(P<0.001);(2) 12种固碳基因信号强度随复垦时长不断增大,复垦17 a后已高于或持平对照样,主要分布于酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria);(3)固碳菌群丰度与pH、溶解性有机碳、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶活性之间呈显著相关(P<0.05),多数固碳基因信号强度与pH、微生物量碳、溶...     

采煤沉陷区复垦对土壤细菌群落组装及固碳功能的影响——以东滩矿区为例

复垦能有效提升矿区生态服务功能,但复垦土壤功能重建的微生物学机制尚不清晰。厘清复垦如何影响土壤细菌群落特征、组装机制及固碳功能,对重塑矿区生态自维持能力至关重要。为此,结合零模型分析,采用MiSeq高通量测序及q PCR芯片技术,探索东滩矿区9 a、12 a、15 a和18 a等4个复垦年限土壤细菌群落组装过程及固碳功能变化。结果表明：(1)复垦和复垦时间对土壤理化和酶活性影响显著,复垦土壤pH、铵态氮（AN）、过氧化氢酶（CAT）及磷酸酶（PO）随复垦时间增长呈显著增加（P<0.05）,有机碳（SOC）、有效磷（AP）、硝态氮（NN）及脲酶（UE）、β-葡萄糖苷酶（BG）、蛋白酶（PRO）则相反（P<0.05）;(2)随机性过程主导了复垦土壤细菌群落的组装过程,且扩散限制的贡献最大;(3)有机碳、硝态氮、铵态氮、有效磷、β-葡萄糖苷酶及过氧化氢酶与碳循环功能基因丰度有显著性相关,复垦改善土壤理化从而增强固碳功能;(4)结构方程模型显示,复垦年限增加直接影响土壤理化性质,进而间接影响土壤微生物群落的组装过程,这可能是导致碳循环功能基因丰度变化的主要原因。研究结果为矿区复垦土...     

北京寨口矿区生态修复规划

基于恢复生态学、生态经济学和景观生态学的理论和生态修复的技术方法,分析了寨口石灰石矿区生态环境问题,由此探索性的提出了适用于石灰石矿区生态修复的策略.然后根据寨口石灰石矿区的发展方向、限制性因素等实际情况,因地制宜地将其划分为若干修复区,对不同修复区给出相应的修复策略、利用方式和技术措施,最后给出规划实施的若干建议.     

矿区土壤重金属污染及生态修复

矿山固体废物和酸性废水导致矿区土壤中富集大量的重金属。重金属污染使土壤质量下降，生态系统退化，农作物减产，有时候还威胁到人体的健康。研究矿区土壤中重金属的来源及迁移转化规律以及采用不同的污染评价方法，可以正确评估土壤的污染等级和危害程度，为矿区土壤重金属污染的治理和生态重建提供科学依据。     

陕西省生态系统固碳量与固碳价值的测度及其时空格局演变

生态系统固碳功能强大,是实现碳中和最重要的途径之一。论文从土地利用视角,运用固碳速率法分别对2000年和2020年陕西省县域森林、草地和湿地生态系统固碳量及固碳价值进行估算,并采用空间统计分析方法揭示其时空演变特征。结果表明：1)2000—2020年陕西省森林、草地和湿地生态系统固碳量均实现了不同程度的增长,其中森林固碳量增长最为显著,是对陕西省生态系统固碳增量贡献最大的类型;2)陕西省县域森林、草地的固碳量分布具有显著的空间集聚特征,森林固碳热点区集中在秦岭山区,草地固碳热点区集中在陕北长城沿线风沙区,冷点区都集中在关中平原中部地区;3)陕南秦巴山区是陕西省固碳能力最强的区域,而陕北黄土丘陵沟壑区则是固碳量增加最多的区域,各地级市中除西安市固碳能力下降外,其余城市固碳量均实现了增加,其中延安和榆林是增长最快的两个城市;4)陕西省生态系统固碳价值最高的前5位城市依次是汉中、延安、安康、宝鸡和商洛,总计占全省固碳价值总量的78.33%。     

谈煤矿矿区生态修复规划

随着全球性矿区生态环境问题的加剧,矿区生态修复规划被视为协调发展矿区人类活动与自然环境的关系、解决矿区可持续发展的一条最佳途径.分析煤矿矿区进行生态修复规划的必要性和意义,阐述煤矿矿区生态修复规划这一动态过程的规划原则、基本思路、目标和基本内容.     

碳中和目标下矿区土地复垦与生态修复的机遇与挑战

绿色发展和2060年实现碳中和已成为我国的国家发展战略,矿区土地复垦与生态修复是煤炭工业绿色发展的必由之路。分析矿区土地复垦与生态修复的属性,发现其除了具有恢复绿色和生态功能外,还具有双重增汇作用,不仅抑制了受损土地产生碳排放,而且因植被和生态的恢复增加了碳汇,因此,矿区生态修复是绿色增汇技术,符合国家发展战略,将迎来全新的发展机遇。碳中和政策对矿区生态修复的激励主要体现在引导科学修复、立定先行标准、开展科技攻关、落实企业主体责任、建立工程示范、加强财政支持和建立市场机制7大方面。碳中和导向下的矿区生态修复将迎来5大技术挑战：(1)科学测算评估矿区生态修复带来的增汇效果,重点从监测目标、测算参数、参数获取和测算方法 4个方面进行研究;(2)将碳中和理念融入矿区生态修复规划设计、探索增汇的规划布局、修复措施以及优选增汇修复方案,发挥矿区生态修复规划设计对增汇的龙头作用;(3)地形重塑设计既要考虑原有的水土保持措施带来的植被恢复增汇效果,也要增加碳汇功能的专项设计和对比分析;(4)科学分析和评估不同土壤重构技术的增汇效应,推广增汇型土壤重构技术,同步开展增汇型重构材料及土壤剖面研究;(5)...     

碳中和视角下露天废弃矿山生态修复技术优化

我国在实现绿色发展过程中,实现碳中和是重要目标,也是我国建设生态文明和美丽中国的象征.露天废弃矿山如果不及时进行科学修复,会对生态环境产生极大影响,对我国可持续发展产生极大危害.要坚持碳中和视角,运用生态修复技术,加强露天废弃矿山的修复与治理.探究了碳中和视角下露天废弃矿山生态修复的价值,分析了当下露天废弃矿山修复中存...     

碳中和目标背景下矿山生态修复的路径选择

针对“双碳目标”背景,对矿山生态修复的内涵做出了新的阐释。新形势下,矿山生态修复的目标至少包括实现修复后生态系统的自我维持能力、正向演替达到新的生态平衡和区域社会经济可持续发展。实现目标的基本手段是以自我恢复为主,与适度人工干预相结合。从碳中和目标的实现路径出发,较为系统地分析了碳中和引发的社会经济与生态格局变化和结果,认为双碳目标必将加速后矿业时代到来,而生态修复是后矿业时代最为重要的任务之一。后矿业时代具有长久性、艰巨性和复杂性等特征。土地整治、环境治理、产业转型、社会转型、景观重建等是生态修复通常采用的人工引导措施,这些举措对碳中和目标的实现发挥着不同的作用。实现碳中和目标需要从能源替代、产业替代与升级、生态服务功能提升等方面延伸矿山生态修复措施,进一步分析了矿山生态修复在实现碳中和目标过程中发挥的能源替代、节能减排和固碳增汇3方面的作用和贡献,按贡献大小排序：能源替代>节能减排>固碳增汇。提出了碳中和目标背景下矿山生态修复的新路径,包括：(1)更新标准规范,适应碳中和目标的需求,构建“1+N”标准与规范体系,提高规范与标准的针对性和适用性;(2)改革管理机制,探索矿...     

高原高寒矿区生态地质层修复中冻土层构建与应用

冻土层在高寒地区的生态平衡中起着重要作用,但冻土层的修复与保护在高原高寒矿区生态环境治理中经常被忽略,鲜有研究。以木里矿区聚乎更区生态环境综合整治实践为例,通过对原始冻土层的平面分布、垂向分布、地层结构、地温变化等特征的分析,针对破坏的土壤层、地表层、冻土层、煤层顶板岩层等不同研究对象的生态地质层剖面,按照模拟季节性冻土、多年冻土差异变化特征及其生态地质功能的思路,在利用构建人造冻土层和回填层二元结构冻土生态地质层剖面模型的基础上,提出了以冻土概况调查、剖面模型建立、搭接融合、确定回填时间、设计表层保水、布设截排水沟、地貌重塑为流程的人工构建冻土层的修复技术,以实现人造冻土层在物质结构、地下含隔水层结构及水力联系、水源涵养等方面的功能基本达到原始冻土层的水平,同时提供更多对冻土保存有利的条件。采用探坑、钻孔岩心取样和孔内长期地温监测等不同方法手段在以往矿区渣山区和新回填修复采坑内对比实验,证实了原渣山压覆区域多年冻土顶界在稳定抬升,采坑内新回填区已经开始形成新的冻土层;通过对比渣山区自然恢复冻土层和采坑内人工修复冻层形成的时间和厚度,表明人造冻土层构建更有助于该区冻土快速恢复。     

碳中和背景下煤炭矿山生态修复的几个基本问题

我国作为世界上最大的煤炭生产国和消费国,能源结构仍以煤炭、石油、天然气等传统化石燃料为主,碳排放量高,且其能源格局预计短时间内不会发生实质性改变.能源领域减排是我国实现碳达峰、碳中和的关键之处,但这并不意味着化石能源就要完全退出.目前,实现碳中和已上升到国家战略层面,碳中和是国家提出的一个顶层目标,落实到实际的产业层面...     

北方大型露天矿区土壤有机碳库扰动与恢复研究

大规模露天煤矿开采严重扰动了矿区地形地貌和土壤碳循环过程。露天矿区土壤有机碳恢复提升符合“双碳”目标,对土壤肥力改善和生态系统自维持具有重要意义。为揭示露天采矿引起的土壤有机碳库的损失扰动特征,掌握矿区土壤有机碳恢复的影响因素及其提升策略,以我国最大的露天煤矿群准格尔矿区为研究区域,通过哨兵二号遥感影像提取了采损区域,采用了149个土壤采样和统计插值、影响因素回归分析等方法。研究结果表明,半干旱地区露天矿排土场矿山土与自然土壤的理化性质、生物活性等都具有明显差异,缺少自然表土覆盖的新复垦排土场矿山土有机碳含量极低,平均为0.19%;由于自然表土剥离不规范,无序混排等,据测算该区域表层土壤有机碳损失累计超过62万t;回归分析表明影响矿山土有机碳的恢复的因素依次是全氮（0.559）、复垦年限（0.225）和植被NDVI(0.172);调查表明复合植被恢复模式的土壤有机碳含量显著高于单一植被恢复模式,其中沙棘、苜蓿、草木樨构成的草灌群落土壤有机碳含量接近自然土壤。在单一植被恢复模式下,土壤有机碳含量恢复表现为：以沙柳等为主的灌木>以油松等为主的乔木>以火炬树等为主的小乔木>...     

DSE及其代谢物对紫花苜蓿促生作用及其矿区生态修复潜力

煤炭开采造成矿区土地生产力降低,生态脆弱问题加剧,微生物联合植物复垦技术是矿区生态修复常用手段,合适的菌剂接种方式对加快矿区生态修复具有重要意义。深色有隔内生真菌(Dark Septate Endophytes,DSE)是一类普遍存在于植物根系的内生真菌,其代谢物具有植物生长刺激素的功能。以紫花苜蓿为研究对象,在浸根方式和模拟土培方式2种接种方式下,设置DSE菌丝（HD）、代谢物（MD）、菌丝及其代谢物（HD+MD）及空白对照（CK）4个处理,探究DSE及其代谢物对紫花苜蓿的促生作用机制。结果表明：浸根方式下菌丝及其代谢物联合处理的紫花苜蓿长势最佳,总生物量、总叶绿素、根体积、全氮含量分别比对照组增加了83.78%、35.54%、132.12%、82.16%,DSE在紫花苜蓿根系定殖率可达68.89%,且以菌丝结构定殖为主。模拟土培方式下DSE代谢物对紫花苜蓿的促生作用显著,定殖以微菌核结构为主。相关性分析表明,与接种方式相比较,DSE接种处理与菌丝定殖率、微菌核定殖率、总定殖率、根长、根表面积、根投影面积呈显著正相关(P<0.05),与地上部鲜重、根鲜重、总鲜重、根体积、全氮、...