西部采煤沉陷地微生物复垦植被种群自我演变规律

菌根真菌可以与陆地上80%以上的植物形成菌根共生体,促进植物在逆境的生长。采煤沉陷地在人工接种菌根真菌后复垦植被种群进行了自我修复与演变,监测采煤沉陷地复垦植物人工接种菌根真菌复垦后4 a对植被种群的自我演变规律影响。以神东矿区大柳塔采煤沉陷地人工林樟子松、沙棘和文冠果为研究对象,野外原位监测植被种类、生活型组成及植被多样性指数,并利用地统计学方法进行克里金插值,对比接种菌根真菌4 a后(+M)与同期种植的自然状态下(CK),两种处理样地内植被种类、数量及其多样性指标,揭示不同人工林在自然状态和人工接种4 a后,区域内物种个体种类、数量和群落多样性差异。研究结果表明:接菌提高樟子松人工林灌木层物种多样性,而降低草本层物种多样性;接菌提高沙棘和文冠果人工林的草本植物群落稳定性和物种多样性及其均匀度,抑制灌木层物种多样性增加。3种人工林微生物复垦4 a后多年生草本占优势地位。接菌组进入多年生草本＋灌木的生态组成结构阶段,而对照组则相对滞后,处于一年生草本＋多年生草本＋灌木的组成结构阶段,接菌促进了生态的演变进程。综合分析植物分布特征,发现植物的最优拟合模型以高斯模型居多,阿尔泰狗娃花、地肤、猪毛蒿、白花草木樨、牛心朴子、野樱桃、油蒿及柠条的预测值精度较好。接菌可促进地稍瓜、阿尔泰狗娃花、牛心朴子、达乌里胡枝子和柠条频度和数量的增加,可能使绳虫实、糙隐子草、苦苣菜和花棒的频度和数量下降。本文为煤矿沉陷区采用微生物修复人工林促进生态群落自我演变进程奠定了初步的研究基础。     

湖下煤炭开采对湿地生态系统影响的遥感调查——以南四湖为例

煤炭开采对生态系统的影响已经为学界公认,但是湖底下采煤对湿地生态系统是否会产生影响,还缺少研究.为此,以1985～2017年山东南四湖区的5期遥感影像为数据源,采用监督分类分析土地利用变化,建立多波段组合线性回归模型反演水深、水质,计算归一化水体指数(NDWI)和归一化植被指数(NDVI),发现景观格局、水环境及植被变化特征,评估近30年来煤炭湖下开采对南四湖湿地生态系统的影响.结果表明:(1)南四湖区天然湿地(湖泊、河流、沼泽)不断萎缩,人工湿地(灌溉水田和台田鱼塘)急剧增加,但这不是采煤引起的;(2)采煤沉陷增加了水域面积,非沉陷区的水域面积较稳定;(3)水体平均深度从1.93 m上升至3.25 m,开采沉陷加大了水深;(4)水体叶绿素a平均浓度为19.38～45.85 mg/m3,沉陷区水体质量和非沉陷区无明显差异;(5)植被平均覆盖度从0.24降至0.18,低植被区域面积上升,这与开采沉陷引起水域面积增大有关.遥感调查发现,湖下采煤会扩大水域面积,加大水深,扩大湿地面积,改善湿地生态系统的自然环境,进而引起生态结构、功能与过程发生变化.     

神木北部采煤塌陷区土壤与植被损害过程及机理分析

通过对神木北部矿区塌陷1,2,5,10 a和未塌陷区植物群落调查和土壤因子的测试,采用因子分析法评价不同塌陷年限下土壤质量和植被群落结构优劣,同时利用冗余和聚类分析研究植物与土壤之间的相互关系及其演变过程,并基于植被—土壤耦合模型判定不同塌陷年限土壤因子与植物群落耦合协调性。结果表明:1采煤塌陷导致土壤质量与植被群落结构退化,随塌陷时间的推移呈自然恢复趋势,但10 a后植物群落结构和土壤因子仍不能恢复至塌陷前水平;2塌陷区土壤有机质、水分和微生物是决定土壤质量和植物群落特征的关键因素,土壤硬度、速效养分和酶类是影响植物群落生产力和多样性的主要因子,而全效养分影响力相对较小;3塌陷区植物群落和土壤质量大体经过退化、改善和初步恢复3个不同的演化阶段;4植被与土壤的耦合协调性塌陷2 a后逐渐恢复,但至塌陷10 a仍未达到未塌陷地良好的耦合协调水平。神木北部矿区采煤对生态环境损害具有一定延续性,且生态系统自修复能力较弱,因此减少采动损害、实行自然与人工修复相结合应作为该区生态环境保护的指导原则。     

利用LiDAR揭示采煤沉陷区人工修复植物群落冠层结构分异

以陕西大柳塔煤矿国家水土保持科技示范园内采煤沉陷区为试验区域，利用无人机获取激光雷达数据，估测植物群落冠层结构参数，并揭示不同植物配置模式下冠层结构的差异。结果表明：利用LiDAR数据能够准确可靠地估算植物群落冠层高度、冠盖度、叶面积指数、叶高多样性4个冠层结构参数；研究区水平方向上的冠盖度与垂直方向上的冠层高度、叶高多样性之间存在显著的正相关关系，水平方向上的叶面积指数受垂直结构影响较小；植物配置模式对群落冠层结构具有显著影响。生态修复后乔木群落的垂直层次结构较好，而灌木群落在水平结构上表现较好。研究表明基于无人机的激光雷达遥感方法可以有效揭示采煤沉陷区生态修复植物群落冠层结构的异质性，为矿山生态监测与评价提供基础数据和科学依据。     

采煤沉陷区生态环境改造建设方法研究

以对采煤沉陷区进行生态环境改造为目的,通过土地清理和土壤转移覆盖、水体生物净化技术、人工栽植与自然形成相结合的植物群落等改造建设方法,改造采煤沉陷区。工程实践结果表明,采煤沉陷区可以建设成为城市人工湿地生态系统,并产生良好生态效益。     

黄土沟壑区采煤塌陷地人工与自然植被恢复下土壤性质演变特征

植被恢复是扰动地生态修复的基础,土壤质量的改善是植被恢复效益的重要评价指标之一,揭示干扰地自然和人工植被恢复方式对土壤性状的影响差异,对于指导干扰后植被建设具有重要意义。目前西部半干旱生态脆弱区采煤塌陷地人工与自然植被恢复后土壤性状动态演变规律对比研究仍不够充分,因此以我国煤炭化工基地榆神府矿区黄土塌陷地为研究区,在阐明人工和自然2种植被恢复模式1～15 a土壤理化生性状动态变化规律的基础上,结合植物群落演替特征,探讨黄土塌陷地植被恢复与土壤质量之间的演变关系。结果表明:(1)随着恢复年限增加,人工和自然植被恢复模式土壤水分、有机质、有效养分含量、酶活性和菌类数量均表现出增加趋势,但人工恢复样地土壤理化生性状改善程度优于自然恢复样地;(2)从土壤性状的恢复速度上看,自然植被恢复10 a后,土壤水分和生物学特性基本可以达到塌陷前水平,但土壤有机质和有效养分含量仍然低于未塌陷地水平,而人工植被恢复6 a后,土壤各理化生监测指标均可以达到甚至高于未塌陷前水平;(3)土壤容重、水分、有效养分和菌类均与植物群落多样性和植被覆盖度具有较高相关性,土壤含水量和有机质是影响植被恢复样地土壤质量的主要因子。综合研究表明半干旱采煤塌陷区人工植被恢复对土壤性质的改善在程度和速度上都优于自然恢复植被,但人工恢复初期应尽量减小对原有自然植被和土壤系统的干扰;适当的人工抚育措施可促进植被发育,进而加速了植被对土壤质量的改善,使塌陷地植被建设会取得更好的生态效益。     

采煤沉陷区深层土壤物理性质时空变化研究

为了研究深层土壤容重、孔隙度以及含水率时空变化,基于榆神府矿区纳林河二号矿采煤沉陷区实测数据,研究了0～10m深度的土壤含水率及土壤容重、孔隙度的时空变化规律。结果表明,随着采煤沉陷区形成时间的推移,土壤容重逐渐减小,孔隙度逐渐增加,土壤含水率有所恢复。在空间分布上,拉伸区土壤容重低于盆底区,土壤孔隙度高于盆底区,说明采煤沉陷对拉伸区地表结构的影响更为明显且持久|拉伸区土壤含水率变化小于盆底区,纵深方向上0～2m土壤含水率主要受采煤地裂缝影响,6～10m主要受地下水变化影响,中间为过渡地带,土壤含水率相对稳定。     

煤矿区复垦土壤的生物改良研究进展

煤炭开采造成了大量的沉陷区及废弃地,亟待进行土地复垦,而土壤改良是土地复垦的关键和基础。我国煤炭开采大多集中于西部干旱半干旱区域,经过采煤扰动后土地极度退化,自然恢复困难,通过人工手段恢复是目前土地复垦主要的研究方向。人工恢复的关键点是对土壤的改良,提高土壤肥力,改善土壤结构,丰富微生物功能群,进而提高人工恢复的效率。综述了生物改良内涵,分析了矿区土壤改良的影响因素,植被恢复和微生物修复对土壤改良的影响,介绍了现代监测方法高光谱遥感对复垦土壤和植被的监测应用情况。总结了目前自然演替及人工演替下土壤性状的变化、影响因素、作用机制,植被、微生物在随复垦时间延长而对土壤改良的贡献,微生物复垦新技术在土地复垦中的应用以及高光谱遥感在土壤和植被的快速无损监测中的应用方法。归纳出植被恢复、微生物群落功能增强与土壤改良是相互促进的,人工复垦能加快植被恢复速率,增加土壤结构优化及养分积累,促进微生物及土壤酶活性。以丛枝菌根真菌为代表的微生物对复垦区植物的生长发育性状有显著的促进作用。微生物技术的应用是高效、低成本人工生态修复的有效手段,高光谱监测已经在土壤质量和植被长势等方面取得广泛应用,对于矿区生态环境的可持续发展具有深远的现实意义。     

基于Landsat影像的近郊采煤沉陷湿地植被覆盖度提取

文中以2016年12月唐山南湖近郊采煤沉陷次生湿地的Landsat8遥感影像为数据源,利用ENVI遥感信息处理软件,基于像元二分模型和NDVI指数进行了该区域植被覆盖度的提取。实例结果表明该方法能够简便快速的估算植被覆盖度,且结果能够较为准确的反映研究区地面植被覆盖情况。     

基于无人机影像的西部矿区地表沉陷信息提取方法改进

利用低空无人机航拍影像进行建模叠加可高效获取矿区地表沉陷信息，但植被覆盖和航测系统性误差往往会导致沉陷模型的噪声过大，制约了航测技术在矿区沉陷监测中的实际应用。为此，以陕北某矿采煤沉陷区为试验场地，利用低空无人机航拍影像数据构建初始沉陷模型。在选取非沉陷区样本分析植被、道路、沙地等主要地物对沉陷建模精度影响的基础上，利用可见光波段差异植被指数(VDVI)从初始沉陷模型中剔除对沉陷模型精度影响较大的植被覆盖区沉陷数据，再结合高斯卷积核与数字高程模型插值算法拟合植被区域沉陷信息，生成剔除植被影响的地表沉陷模型。进一步以非沉陷区下沉量应为零作为先验条件，通过统计非沉陷区域的误差分布特征，从中提取沉陷模型中潜在的系统误差，并以统计样区与控制点的距离作为权重，分析系统误差传播规律，对沉陷模型施加系统误差改正。通过与实测数据对比表明，经植被剔除后的沉陷模型精度得到显著改善；经系统误差改正后，沉陷模型主断面下沉曲线与实测数据更加吻合。研究结果表明：在剔除噪声并改正系统性误差影响后的无人机影像建模方法能够满足西部低植被覆盖区大范围、高强度采煤地表沉陷监测的基本要求，为无人机遥感技术用于西部矿区采煤沉陷...     

半干旱矿区采动地裂缝发育对幼苗库及其建植因子影响

半干旱矿区煤炭井工开采引起的地表塌陷,造成水土流失强度增加以及植被生境损害等一系列生态干扰,其中采动地裂缝发育对坡面幼苗库特征及建植的影响仍有待深入研究。本文首先探明了榆神府矿区距采动地裂缝不同距离（0～1 m、1～2 m和2～5 m）幼苗库密度、组成和多样性特征,再结合土壤因子、地上植被群落及枯落物特征揭示裂缝发育造成影响幼苗建植的环境因子在空间上的差异性,最后采用物种相似性模型探究了裂缝发育区幼苗库对地上植被自然更新的影响。结果表明：(1)在未有裂缝发育的对照区,幼苗库组成以多年生草本为主（占比57%）,裂缝发育后距地裂缝0～1 m和1～2 m范围,多年生草本比例分别下降至30%和35%,但一年生草本占比较对照区分别增加了28%和25%;与对照区相比0～1 m和1～2 m幼苗密度分别显著增加了92%和68%,幼苗库Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数分别增加了42%和24%、62%和40%、33%和18%,但Pielou均匀度相较于对照区分别降低了55%和38%;而距裂缝2～5 m范围,幼苗库生活型组成、密度和多样性与对照区已...     

排土场植被覆盖度及地形变化对流域水土流失的影响

煤矿区排土场的水土流失现象十分严重,盲目地进行植被重建会消耗大量资源,合理的植被覆盖度有助于指导矿区植被重建工作。基于水力侵蚀预测模型GeoWEPP,在野外调查结合遥感技术获取实测数据的基础上,以矿群为研究尺度探究了研究区排土场植被覆盖度变化对流域水土流失的影响规律并得出排土场植被覆盖度最佳范围。分析了锡林浩特矿群所在流域水土流失量增加的主要原因,在此基础上进一步模拟了地形格局变化下流域水土流失量的变化,研究了流域地形和地表植被覆盖类型变化对流域水土流失情况的影响效果;以10%的植被覆盖度为间隔、10%～90%覆盖度为区间,以50 a为模拟时长,分区域模拟分析矿群所在流域水土流失,并通过非线性均值变点法分析了生态效益最大化时的排土场植被覆盖度最佳范围。结果表明：(1)地形变化是研究区水土流失量增加的主要原因,地形变化对水土流失量增加的影响远高于排土场植被重建的缓解效果;(2)排土场边坡是发生水土流失的主要源点,仅仅进行排土场的植被重建难以较好地缓解水土流失状况,应该在地貌重塑的基础上重建排土场植被,以达到研究区生态环境优化的效益最大化;(3)水土流失归一化值随植被覆盖度的升高呈幂函数分...     

采煤沉陷区土地高效利用模式探讨

采煤沉陷区土地受沉陷威胁及污染损毁,难以得到高效利用.为有效提高采煤沉陷区土地资源利用效率、控制矿区生态环境持续恶化发展,根据稳定性差异及禀赋条件,为采煤沉陷区选取适宜的治理修复模式.在采煤沉陷区生态环境及地质灾害问题分析研究的基础上,根据其稳定性差异,以交通地理位置为主导,以矿区内部及周边土地利用现状、植被覆盖情况为...     

平原地区采煤沉陷积水计算模型构建与影响分析——以洸府河为例

为解决东部平原矿区采煤沉陷积水量的计算与分析问题,创新性地将GIS水文分析应用于沉陷积水研究,构建了采煤沉陷区积水计算模型。以洸府河流域为例,计算得到该流域2009年及2015年采煤沉陷影响汇流面积分别为276.0 km2和1 091.4 km2,影响的大气降水汇流量为0.58亿m3和2.29亿m3,实际滞留水量为286.7万m3和556.2万m3。采煤沉陷积水对于流域的原始自然径流和水循环都有很大程度的破坏,构建的沉陷积水计算模型可为矿区沉陷积水治理与水资源保护利用提供技术支持与理论指导。     

我国采煤沉陷土地损毁及其复垦技术现状与展望

针对我国东部采煤沉陷区生态问题,介绍了沉陷耕地损毁评价定级和沉陷区复垦耕地生产力评价方法;提出了矸石充填复垦、就地取土复垦的剖面构建方法及区域农业景观再塑技术;介绍了采煤沉陷区次生湿地生境、植被景观、人工景观构建技术与水质修复方法;提出了采空区探测、采动地基稳定性评价、采空区地基加固、抗变形建筑的采煤沉陷区工程建设一体化技术。最后展望了采煤沉陷区生态修复技术的研究发展方向。     

徐州高潜水位采煤沉陷区水土资源开发利用研究

平原区高潜水位采煤沉陷区拥有丰富的水资源,为矿区复垦后的农业生产提了良好的自然条件.结合采煤沉陷土地开发复垦,对平原高潜水位采煤沉陷区进行水土资源功能区划分,有效控制、 调蓄、配置沉陷区水资源,建立水土资源综合、高效利用模式,促进采煤沉陷区生态环境的良性循环.     

山西黄土丘陵采煤沉陷区生态环境破坏与修复研究

山西省煤炭开采大都处于黄土沟壑和丘陵山区,其采煤沉陷及地表破坏具有和平地不同的破坏特点,产生的多种形式和不同大小的地表裂缝、槽形塌陷及采动滑坡,使地形地貌及景观产生较大的破坏,水土流失加重等。因此,研究适宜山西地貌和气候特征,以及山西采煤沉陷损伤规律的土地复垦与生态重建技术,构建山西省黄土丘陵采煤沉陷地复垦技术模式显得尤为重要。分析了黄土丘陵采煤沉陷区的地表破坏的类型、形成机理及影响因素,结合黄土丘陵地貌分析研究了开采对地表水资源分布及沉陷区土地及植被的影响和破坏。地下采煤形成的覆岩及地表裂缝为水资源运移和流失提供了通道,采排矿井水对土地造成了污染,采动土地破坏及地表水土流失的加剧,是造成地面生态植被破坏的主要原因。对于采动生态环境破坏,采煤岩土体损害是根本,水资源和植被的破坏为开采损害的延续性影响,而单一类型的损害修复方法无法达到良好的修复状态,因此提出了以地形修复、水资源保护、植被重建等相结合的黄土丘陵沉陷区生态修复技术。通过山西某矿区黄土丘陵地表的土地复垦实践,证明了黄土丘陵沉陷区结合地形条件和生态环境的土地复垦技术的有效性及适宜性,研究成果对山西黄土丘陵矿区的地下开采与生态环境的恢复具有重要的指导意义。     

邢台矿区采煤沉陷区稳定性分析及地表影响

介绍邢台矿区采煤区基本情况基础上,对其地表沉陷时间规律、采煤沉陷区的稳定性进行了分析和总结,简析了采煤沉陷对地表的影响及特征,为采煤沉陷区综合治理工作提供依据。     

神东煤炭荣获第十二届中国企业社会责任峰会绿色环保奖

近日,2019中国社会责任公益盛典暨第十二届中国企业社会责任峰会在京举行。神东煤炭获得绿色环保奖。神东煤炭始终坚持“产环保煤炭,建生态矿区”理念和开发与治理并重的方针,累计投入生态环境治理资金38亿元,生态治理面积330km2;植被覆盖率由开发初的3%~11%提高到64%;构建了山水林田湖草的生态空间结构,植物群落以油蒿为主的草本群落演替为以沙棘为主的灌草群落,使原有脆弱生态环境实现正向演替;矿区风沙天数由25d以上减少为3~5d,降雨量少且年内年际不均匀的现象明显改善,逆转了原有脆弱生态环境退化方向,形成了良性的生态系统,在荒漠地区建成一片绿洲。     

矿山植被恢复演替研究进展

演替是植被恢复的基础,也是矿山生态恢复和重建的重要环节。综述了矿山植被恢复演替研究进展,主要包括金属矿山废弃地的生态恢复演替、采石场生态恢复演替以及其它矿山的生态恢复演替。矿山植被恢复演替的研究对于矿山生态恢复和重建具有重要指导作用,也为改善和治理矿山生态环境问题提供了理论依据。深入研究各种类型的矿山生态恢复演替机制,有助于指导开展人工恢复技术和自然演替相结合的矿山植被恢复。