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
世界矿山分布极其广阔,但是研究兴趣区似乎非常集中。主要有加拿大油砂开采矿区、美国阿巴拉契亚矿区、中国西部干旱半干旱矿山、南美热带雨林地区的矿山、澳大利亚热带干旱矿区、非洲金属矿区和欧洲已经修复的矿区等7大地区,表明这些地区资源开采强度大、破坏严重且是生态恢复的地区。从地带来看,对干旱半干旱矿区生态恢复的关注度,如非洲、南美洲、澳大利亚、印度等季节性干旱的稀树草原(Savannah)矿区以及中国西部干旱矿区等;其次是苔原区(Tundra)如北美、北欧和高寒山地的矿区;再次是南美洲的秘鲁和巴西、非洲的刚果等国家热带雨林矿区。
2017年世界生态恢复大会上涉及矿山生态恢复的口头报告(Oral Presentation)和专题座谈会(Symposium Presentation)共27个、张贴论文报告(Poster Presentation)22个,而2013年分别是34个、10个,2015年则分别是31个、18个,可见近三届发表的论文(报告)数量变化不大,这表明矿山生态恢复是一个稳定的研究领域。2013年,在会上做口头报告的有美国、法国、捷克、刚果、智利、巴西、南非、中国、加拿大、澳大利亚、菲律宾、阿根廷等12个国家,2015年有蒙古、南非、捷克、澳大利亚、加拿大、英国、印度、新西兰、法国、美国、德国、芬兰、尼日尔、冰岛、巴西、爱沙尼亚、比利时、秘鲁、中国等19个国家,而2017年有巴西、澳大利亚、韩国、美国、波兰、西班牙、秘鲁、西班牙、中国、哥伦比亚、阿根廷、拉脱维亚、南非、厄瓜多尔、冰岛、西班牙、捷克、德国、加拿大、爱沙尼亚等20个国家。可见,澳大利亚、加拿大、美国、中国、南非、捷克、巴西等是持续参加该学术会议并长期关注矿山生态恢复的国家,因为这些国家是矿产资源开发大国。
参加会议并提交论文的机构主要是高校和科研单位,而企业和政府部门则相对较少。如图1所示,2013年参加会议的有高校30所、科研单位5所、公司4家和政府管理部门2个;2015年有高校36所、科研单位14所、公司7家和政府管理部门4个;2017年则有高校43所、科研单位30所、公司6家和政府管理部门5个。可见,高等院校是矿区生态恢复的主要研究机构。但值得一提的是,一些大型矿山企业如澳大利亚美铝有限公司(Alcoa of Australia Ltd.)等一直积极参与矿区生态修复的研究工作。
从生态修复的对象来看,受关注程度的一直是植被(如图2所示),包括林地、苔藓、灌木、草本、豆科植被等。根据植被所在地区的不同又可细分为矿区植被、流域植被、泥炭地植被与湿地植被等;根据所处地可分为干旱带、干湿热带、热带以及寒带植被等。土壤的恢复次之,包括土壤有机质提高、重金属迁移和土壤结构重构等。除此之外,修复要素还包生态景观、物种多样性、本土物种结构、土壤微生物、生态系统服务、水资源污染、地下水水位、土壤种子库等的修复。近三届会议关注的生态修复对象间的比例有轻微变化,但大体上保持一致,这表明近年来国际矿山复垦和生态修复的关注点较为稳定。
从参加会议的高等院校来看,加拿大的阿尔伯塔大学(University of Alberta)、澳大利亚的昆士兰大学(University of Queensland)和西澳大学(University of Western Australia)、捷克的查理斯大学(Charles University in Prague)和南波希米亚大学(University of South Bohemia)、爱沙尼亚的塔林大学(Tallinn University)、中国的中国矿业大学(China University of Mining and Technology)、美国的科罗拉多州立大学(Colorado State University)、密歇根理工大学(Michigan Technological University)、蒙大拿州立大学(Montana State University)以及洛杉矶大学(Universidad de los Los Andes)、巴西的南大里约热内卢联邦大学(Universidade Federal do Rio Grande do Sul)和圣保罗大学(Universidade de São Paulo)、波兰的克拉科夫农业大学(University of Agriculture in Krakow)、西班牙的阿尔卡拉大学(University of Alcalá-Fundación FIRE)、德国的慕尼黑工业大学(Technical University Munich)是近几年为活跃的高校。
近连续三届世界生态恢复大会都将矿山生态系统列为大会交流的主题之一。为了解矿山生态修复的进展,本文采用文献分析方法和统计分析法,全面对比了这三届大会的论文和报告,包括参会国家、主要机构、热点矿区、修复要素、矿山类型、修复技术等。在此基础上,归纳了新开发的生态修复技术,包括植被恢复、土壤修复和景观恢复等新技术;总结了当前的研究热点,主要有复垦的土壤和修复的植物之间相互作用的机理、矿山生态修复的监测新技术、本土物种保持、污染土壤修复新技术、应对全球气候变化的矿山生态修复新思维和矿山生态系统服务价值等;介绍了会议提出的新观点,如自然恢复和人工恢复选择的新标准、矿山生态恢复力新理论、新型矿山生态系统及其设计等。对未来研究趋势进行了预测。
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