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姚文艺:鄂尔多斯高原砒砂岩区生态综合治理技术

发布于:2022-06-02 08:56:02 来自:水利工程/水土保持 [复制转发]


项目名称 鄂尔多斯砒砂岩区生态综合治理技术
所属专项 典型脆弱生态修复与保护研究
项目负责人 姚文艺
执行期限 2017年7月至2021年6月
项目牵头单位 黄河水利委员会黄河水利科学研究院
参加单位 黄河水利委员会黄河水利科学研究院、中国林业科学研究院、西北农林科技大学、东南大学、亿利资源集团有限公司、北京林业大学、农业农村部农业生态与资源保护总站、西安理工大学、郑州大学、内蒙古自治区水利科学研究院
综合绩效评价时间 2022年1月


一、研究背景

     
   

砒砂岩区是黄河粗泥沙来源的核心区,虽然其面积仅占黄河流域的2%,但产生的粗泥沙占黄河下游淤积量的1/4;植被覆盖度只有15%~25%,脆弱生态使上万人致贫。尽管近年来砒砂岩区的研究和治理取得了一定进展,但其生态系统退化趋势仍未得到有效遏制,复合侵蚀对植被退化的驱动机制没有得到揭示,尚未形成生态治理与衍生产业协同发展的技术体系。  
项目针对急需建立砒砂岩区生态恢复重建、黄河粗泥沙综合治理技术体系的迫切需求,重点破解复合侵蚀对植被退化的驱动机制,研发固结植生功能一体化植被恢复重建核心技术,为砒砂岩区生态系统恢复重建和黄河粗泥沙治理提供技术支撑。  

 

二、研究成果


     

 

项目在揭示砒砂岩区复合侵蚀与生态系统退化耦合机理的基础上,创新鄂尔多斯高原砒砂岩区生态综合治理技术与模式,提出了退化植被恢复重建、复合侵蚀综合治理与生态安全保障等10项技术,形成沙棘、长柄扁桃等林果产业、沙地整治、生物质资源利用、砒砂岩改性等衍生产业技术8项,建立灌草平茬饲料、砒砂岩改性材料加工中试线2条,开发林果新型饮料、生物质饲料、砒砂岩改性材料等产品5项,编制生态治理技术工法4套,形成专业技术标准/规程8项,构建了砒砂岩区生态综合治理核心技术示范区、科技示范园为,黄河流域生态保护与高质量发展提供了坚实的技术支撑。

项目取得的代表性成果示意

 
0 1  

水力-风力-冻融复合侵蚀离解模拟技术

   

     突破了多动力复合侵蚀过程离解试验技术难题,自主研发了室内复合侵蚀离解试验模拟系统和野外原位离解模拟试验设计方法,可实现对水力-风力-冻融耦合系统中动力过程的离解。

   


多动力复合侵蚀离解模拟技术


 
0 2  

多动力交互作用下复合侵蚀的叠加放大效应

   

     辨识了复合侵蚀多动力组合模式及其时空分异性,并发现了复合侵蚀多动力叠加的多峰值现象及非线性放大效应。

   


复合侵蚀的叠加放大效应


 
0 3  

生态承载能力与优势物种适应机制

   

     揭示了优势物种通过分时分层自调节分取土壤水源和高效利用光能,进而适应环境脆弱性砒砂岩区的生存机制,创建了基于坡面顶-坡面-沟道地貌单元系统的生态承载力评价方法,提出了砒砂岩区须以自然恢复与人为修复相结合的生态承载力维持提升机制。

   


生态承载能力与优势物种适应机制


 
0 4  

块体状重力侵蚀控制技术及砒砂岩煤矸石改性利用技术

   

     提出了高聚物注浆治理块体状重力侵蚀新思路和煤矸石机械活化和化学活化方法,研发了块体状重力侵蚀控制技术及砒砂岩煤矸石改性利用技术。

   


块体状重力侵蚀控制技术及砒砂岩煤矸石改性利用技术  
 

 
0 5  

生态治理-衍生产业协同发展模式

   

     提出了与坡顶-坡面-沟道地貌单元、地貌-植被-侵蚀耦合关系空间分异性高适配的综合阻控侵蚀修复植被的量化配置措施体系,探索出了生态治理-生态果园经济协同发展的模式。

   


生态治理-衍生产业协同发展模式


三、推广应用


     

 
项目通过全链条技术攻关和集成,形成了面向砒砂岩地区可复制、可推广的生态治理-衍生产业协同发展技术方案,并开展了广泛推广。利用项目研究成果,鄂尔多斯市水土保持局建设了35km2的“砒砂岩复合土壤侵蚀综合治理示范园”;项目建设了“昶旭煤矿生态修复与衍生产业示范基地”;建成风沙土壤改良及林果产业、生态衍生技术试验示范区2处,面积计1.5万亩;建成万吨级的优良灌草微生物发酵颗粒饲料生产中试线1套、砒砂岩改性材料制备中试生产线1条。通过野外试验示范的方式累计培训农民100多人次,技术示范推广面积年度200亩左右;通过对砒砂岩地区极端条件下生态高效优质枣新品种的选育,推动了当地特色枣产业快速发展。    

成果示范与应用        

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