随着我国工业化进程的推进,煤炭产量逐年升高,煤炭的基础能源地位短期内不可动摇,是国民经济得以长期稳定发展的重要基础。但同时煤炭资源长期大规模、高强度的开采也给区域生态环境带来了诸多负面影响,其中采煤塌陷问题尤为突出。我国华北平原地区煤炭开采历史最长且地貌多为河流冲积平原,丰富的地表水系及较高的地下潜水位,使塌陷区地表积水,土壤逐渐潜育化,形成湿地。因此,为恢复采煤塌陷区域的生态环境及实现区域可持续发展,揭示采煤塌陷区新生湿地生态系统结构、功能及主要生态过程,探讨采煤塌陷区新生湿地系统的演变趋势,了解水、土壤、生物各要素之间的相互作用以及预测采煤塌陷区新生湿地发展趋势等变化规律显得尤为重要。本研究以兖州煤田采煤塌陷区新生湿地为研究对象,开展野外调查、室内分析及模型构建。通过对采煤塌陷区新生湿地形成过程及特点的研究,对其生态系统特征及生物与环境因素的时空分布规律进行了系统分析,并在此基础上构建了采煤塌陷区新生湿地生态系统动力学模型,模拟不同情景下生态系统的发展趋势,然后通过Eco-exergy评价分析,分析其生态系统随时间的动态变化特点,最后将其评价方法运用于生态修复活动中,进行调控途径研究。主要研究内容及结论如下:（1）采煤塌陷区新生湿地生态系统特征主要表现在三个方面:第一,在动态开采活动中,新生湿地的增加速度明显快于其他湿地,在塌陷初期,由于塌陷深度和塌陷面积都处于急速增长阶段,因此湿地体积快速增长,而随着塌陷时间的延长,塌陷深度和塌陷面积增长都逐渐放缓,湿地体积增加也趋于平稳。湿地体积增长呈对数函数增长趋势,说明采煤塌陷区新生湿地在形成初期动态变化较为剧烈,并随着塌陷时间的增加,动态变化逐渐放缓,最终形成一个较为稳定的湿地;第二,新生湿地的沉积物是由肥沃的农田转化而来的,并且其湿地周边的土地利用类型也以农田为主,因此采煤塌陷区新生湿地生态系统的物质基础包括内源输入和外源输入两个方面,外源输入的空间分布规律表现为,在塌陷坡度中段,在地表径流的作用下,新生湿地表层土壤营养物质的流失最为严重,内源输入的空间分布规律表现为,水体中的沉积物对氮元素来说主要起着“汇”的作用,而对磷元素来说主要起着“源”的作用;第三,新生湿地中植物和鸟类的生物多样性水平明显高于传统农作区,在其物种组成与群落结构上存在明显差异,新生湿地生物多样性水平较高的原因主要包括:a塌陷导致地表环境空间异质性增加;b塌陷积水为动植物的栖息繁殖提供了条件;c水的存在使局地气候得到改善;d水的存在增加了新的生态位。（2）采煤塌陷区新生湿地通过环境因子与生物因子之间相互作用,影响整个生态系统的结构和功能。新生湿地环境因子特征表现为,不同塌陷湿地之间水体温度没有显著性差异,不同季节之间具有显著性差异;水体整体上呈弱碱性,p H季节动态没有显著性差异;电导率与邻近河流相比数值较高,季节动态表现为春季显著高于其他季节;盐度季节动态表现为春季显著高于其他季节;浊度季节动态表现为冬季显著低于其他季节;TN、TP含量具有显著性差异,季节动态也具有显著差异性,表现为夏秋季节较高,冬春季节较低。新生湿地生物因子特征表现为,浮游植物生物量明显高于其他水域,冬季生物量显著低于其他季节;浮游动物生物量与其它水域及淮南矿区采煤塌陷地相比差异较小,春季显著低于其他季节;水生植物生物量与其它自然湖泊及湿地相比较大,冬季显著高于其他季节;沉积物有机质含量的变化幅度较小,季节动态具有显著性差异。以上采煤塌陷区新生湿地生态系统中各生物因子与环境因子的主导因子分别为浮游植物生物量、盐度、p H和沉积物有机质含量。其中总磷对主导因子的驱动力变化最为显著,同时在以p H为因变量的逐步回归模型中,浮游动物与水生植物具有显著性,加之浮游植物与沉积物为两个主导因子,因此表明生物因子在采煤塌陷区新生湿地生态系统中具有重要作用。（3）运用系统动力学方法,构建了采煤塌陷区新生湿地生态系统动力学模型,并通过参数校准及验证,进行了为期一年的模拟运行。敏感性分析结果显示,部分参数对大多数状态变量都有影响,而部分参数只影响其中的某个状态变量。运用不同总磷（TP）负荷输入对模型不同采样点进行仿真运行,其结果显示浮游植物生物量随TP含量的升高而升高,而浮游动物与浮游植物生物量的比值随TP含量的升高而减小。通过设定3种情景方案,剧烈变化（情景1）、中度变化（情景2）和轻度变化（情景3）对模型不同采样点进行仿真运行,结果显示:a营养盐含量对新生湿地生态系统健康状态具有较大的负作用;b新生湿地中塌陷深度对浮游植物生物量的影响更为显著;c水生植物生物量与浮游植物生物量具有负相关关系,并且在新生湿地情景1即剧烈变化作用下,这种负相关性更为显著。（4）Eco-exergy是热力学概念应用于生态学领域的研究方法,通过生物量与其包含的基因信息解释生态系统内部属性的变化。本研究基于对Eco-exergy评价理论基础的详细阐述,提出了采煤塌陷区新生湿地生态系统Eco-exergy评价指标体系（EEI）,然后通过运用正态云模型对不同塌陷年份的新生湿地Eco-exergy评价结果对比分析,结果显示浮游植物生物量EEI、浮游动物生物量EEI、Eco-exergy EEI和Structural Eco-exergy EEI四个指标都随塌陷年份的增加而出现明显的大幅度的波动。在塌陷15年之后,EEI（BA）指数逐渐平稳,而EEI（BZ）、EEI（Ex）和EEI(Exst)指数则逐渐升高。将采煤塌陷区新生湿地按照塌陷时间分为塌陷初期、塌陷中期和塌陷后期三个阶段。结果显示采煤塌陷区新生湿地生态系统健康状态在塌陷初期波动较大,并在塌陷后期逐渐向好的方向发展,线性拟合结果显示其生态系统健康状态逐渐升高。（5）生态修复活动对采煤塌陷区新生湿地生态系统整体服务功能有较好的提升作用。湿地公园内采煤塌陷区生态修复活动的水质净化效果明显,电导率、叶绿素、盐度、总氮、总磷含量皆显著低于对照区（湿地公园外未实施生态修复的区域）,生态修复区与对照区相比,对TN的削减率达70%,对TP的削减率达80%。生态修复区植物多样性指数和鸟类多样性指数包括Shanon-wiener指数和Pielon指数皆高于对照区。通过运用Eco-exergy评价指标体系计算湿地公园中生态修复区各指标得分及总分数,并与其采煤塌陷区新生湿地不同塌陷阶段的结果进行比较分析,结果显示生态修复区的EEI得分均高于不同塌陷阶段的新生湿地,说明生态修复活动可以更好的发挥湿地生态系统的整体服务功能。具体的生态修复调控途径包括生态缓冲带设计、基塘系统设计、林泽系统设计及生境岛屿设计。采煤塌陷区新生湿地生态系统研究还处于探索阶段,国内外对其研究主要集中于水体、土壤、生物多样性等单个生态系统要素,对生态系统的整体关注较少,缺少系统的研究体系。而本文从采煤塌陷区新生湿地生态系统特征的角度出发,结合生态系统要素分析,综合运用系统动力学和Eco-exergy评价方法,阐明了新生湿地生态系统的调控机制及动态发展趋势,为新生湿地生态修复技术的优化提供了科学依据及技术范式参考。