基于3S技术的大型露天矿区复垦地景观变化分析

以平朔安太堡露天煤矿复垦区的5个排土场为研究对象，运用景观生态学理论及3S技术，把复垦后按照植被覆盖和地形特征划分的斑块与排土场建设时期的斑块进行了对比分析.结果表明：斑块个数及其平均斑块面积反映了复垦地景观的破碎化程度，随着复垦时间的增加，斑块数目也不同程度地增加，复垦时间较长的二铺排土场、南排土场、西排土场的多样性指数有较大提高，稳定性指数除二铺排土场和南排土场有所降低外，其它排土场的变化不显著，景观优势度指数的高低与平均斑块面积的大小显著相关.破碎化程度的增高也表明了复垦地的植被演替与恢复过程的多样性在不断增加.结合研究区调查情况分析表明，排土场复垦地景观的变化是非均匀沉降、地表覆土厚度与下垫层类型、植被配置与演替以及管理措施等因素综合影响的结果，斑块数目、平均斑块面积、分维数、多样性、优势度等景观指数能较好地反映出复垦地景观结构及其变化.     

露天煤矿排土场边坡植被恢复群落稳定性研究

为了揭示露天煤矿排土场边坡植被恢复群落稳定性的动态特征和变化模式,以内蒙古北电胜利露天煤矿4个排土场为研究对象,选取Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数、植被盖度、植被高度、地上和地下生物量8个指标,构建了基于群落结构稳定性与群落功能稳定性的排土场边坡植被恢复群落稳定性评价体系,采用综合评价法对处于人工植被恢复中的内排土场和恢复年限分别为4 a、5 a、8 a的沿帮排土场、南排土场和北排土场的南、北方向边坡植被恢复群落稳定性进行综合评估,并对群落稳定性因子与土壤含水量、有机质、全氮、全磷、全钾等环境因子间关系进行分析,探究影响排土场边坡群落稳定性的影响因素。结果表明：(1)随着恢复年限的增加,边坡植被群落稳定性整体呈稳步上升趋势,但与草原站背景值相比,其综合评价指数处于较不稳定或不稳定状态。(2)随着恢复年限的增加,排土场边坡群落稳定性由结构稳定性主导转向功能稳定性主导。恢复初期受人工影响,物种多样性提高,结构稳定性较高,随着时间的推移,结构稳定性波动下降,功能稳定性上升,其中地下生物量增长迅速,生物量向地...     

草原露天煤矿区不同复垦模式效果对比

草原露天煤矿地处水土资源匮乏的干旱西部生态脆弱区,实现有限水土资源的高效合理利用是矿区土地复垦与生态恢复中的关键所在。以内蒙古大唐胜利东二号露天矿为研究对象,采用野外典型调查的方法,分析了复垦矿区不同表土堆存方式下土壤质量的变化,并对不同复垦模式排土场平台和边坡植被恢复效果进行对比。研究表明：表土在草原露天煤矿复垦中起着至关重要的作用,散状的表土存放方式能更好地保持表土的质量和特性,“覆表土+草帘+打网格+施化肥”的排土场平台复垦模式和“覆表土+覆草帘+草方格”的排土场边坡复垦模式下表层土壤质量和植被恢复效果最佳,但仍然低于原地貌水平。研究成果可为草原露天煤矿区土地复垦与生态重建提供技术支撑和理论依据。     

阜新海州矿排土场复垦的研究

对矿山环境的快速植被恢复的方法与配置模式进行了详细的研究,在认真分析了采矿学、微生物学、土壤学等多门学科的理论,详细分析了阜新海州露天煤矿排土场复垦土地的破坏特征及其成因,指出了目前海州露天煤矿排土场人工植被的较好配置模式,并预测出今后的植被演变趋势。     

大型露天煤矿地表扰动的温度分异效应

以平朔矿区1987年、1996年、2001年和2005年的Landsat TM影像为数据源,依据地表形态与采矿功能划分5种地表扰动类型,以单通道普适性算法反演地表温度。基于空间统计和面积加权的增温贡献率等方法,分析地表扰动类型的温度分异特征和对矿区增温的贡献程度及动态：露天采坑和工业场地的地表平均温度最高,高出矿区最低温度5~10 ℃,具有强烈的增温效应;未复垦排土场地表温度处于中等水平,受到排弃物类型和堆置特征的影响,具有较大的时空分异特性,在矿业开发初期具有较高的增温效应;剥离区和已复垦排土场的地表温度较低,具有最低的增温效应,已复垦排土场的增温效应随着恢复生态系统气候调节功能的显现呈逐年降低趋势。     

黄土丘陵区露天煤矿复垦排土场地形因子对土壤有机碳的影响

为研究坡度、坡向和海拔等地形因子对黄土丘陵区露天煤矿复垦土壤有机碳空间分布的影响,选择山西平朔矿区安太堡露天煤矿西排土场为研究对象进行土壤采样,以1 m等高线图为基础图件在GIS平台下对等高线图进行数字化处理生成DEM,并进行综合分析,结果表明,黄土丘陵区复垦土壤有机碳含量与海拔呈负相关关系,但相关性不显著;坡度与有机碳呈显著单峰型曲线关系,二者拟合较好;坡向在一定程度上也会影响有机碳的空间分布,有机碳含量整体表现为:阴坡阳坡半阳坡半阴坡。     

霍林河一号露天矿排土场生态恢复的探究与实践

针对霍林河一号露天煤矿排土场的土岩性质,结合季节和气候特点、不同的土质和复垦条件等,因地制宜,阐述了最适宜栽培的植物种类和栽培方法,提出了恢复排土场生态的方法,实现排土场的植被恢复。     

基于无人机影像的复垦排土场地形因子与土壤物理性质的关系研究

研究复垦排土场土壤的理化性质可以直接反映排土场的土壤重构质量,从整体上对内蒙古锡林浩特胜利煤田一号露天矿北排土场的复垦土壤的物理性质进行统计分析,然后以无人机影像为底图得到高精度地形专题图,探索坡度、高程、地表粗糙度等地形因子对土壤物理性质的影响。研究结果表明,复垦排土场的土壤物理性质和当地未扰动土相比,发生了明显变化,土壤结构较差;土壤容重和孔隙度与坡度、高程、地表粗糙度存在显著相关关系,受地形影响较大,该研究可为更好的指导露天矿排土场的复垦提供理论依据。     

生态结构稳定性与功能协调性原理在土地复垦中的应用

根据生态结构稳定性与功能协调性原理,提出露天煤矿排土场的土地复垦必须遵循生物相生相养、生物共存原则,并以黑岱沟露天煤矿排土场土地复垦工程为实例,阐述了生态结构稳定性与功能协调性原理在露天煤矿土地复垦中的应用方法。     

复垦年限及植被模式对矿区土壤质量的影响

理解复垦年限和植被模式对煤矿复垦土壤质量的影响机制,对评估生态系统恢复程度极为重要。本文以安太堡露天煤矿复垦区土壤为研究对象,基于相关系数法和经验模型确定指标权重和隶属度,采用综合指数法建立土壤质量评价模型,分析复垦年限和复垦植被模式对土壤质量的影响。结果表明:露天矿的开采对表土的破坏十分严重;随着人为复垦措施的实施,土壤质量逐渐恢复,复垦区的土壤综合质量甚至可以超过原地貌;但土壤质量恢复需要较长时间,复垦措施的实施有助于恢复土壤质量,且复垦时长是其恢复的重要保障。油松纯林是该研究区较优的单一植被复垦模式,刺槐×榆树混交模式复垦更适合在研究区内推广使用。研究结果将为露天煤矿区复垦和绿色矿山建设等提供理论参考。     

黄土区露天煤矿排土场复垦初期土壤颗粒组成空间变异分析

土壤重构的好坏直接关系到黄土区露天煤矿排土场植被的恢复状况,研究排土场复垦后的土壤特性对排土场生态的恢复有很重要的作用。本文以黄土区露天煤矿排土场复垦区为研究对象,采用传统统计学和地统计学相结合的方法,以半方差函数为基本工具,应用Arcgis地统计模块研究了0~40cm复垦初期土壤颗粒的空间变异规律,并运用普通克里格法(Ordinary Kriging)进行最优无偏线性插值,制作了不同粒径土壤颗粒含量的空间分布图。结果表明:1在复垦初期0~20cm和20~40cm不同粒径土壤颗粒组成特点比较类似,均以粉粒平均含量最高,沙粒平均含量居中,而黏粒平均含量最低,各粒径土壤具有中等偏弱的变异性;2通过半方差函数的拟合,黏粒含量的半方差函数符合球状模型,粉粒含量的半方差函数在0~20cm层次符合球状模型,在20~40cm符合指数模型,砂粒的半方差模型在0~20cm符合球状模型,在20~40cm半方差函数符合指数模型,不同粒径土壤颗粒含量在一定范围内存在空间自相关性,具有中等的空间相关性;3基于半方差模型的普通Kriging插值图能更直观地揭示了复垦区不同层次土壤颗粒的空间分布状况,从土壤颗粒组成的垂直方向和水平方向来看,在0~20cm的水平方向上,研究区中粉粒含量高值区对应着砂粒含量的低值区,二者有较好的互补性,而在垂直方向不同土壤粒径含量在空间分布并没有明显的规律。本研究可为黄土区排土场复垦土壤剖面重构和培肥改良提供一定的借鉴和参考。     

我国煤矿区土地复垦与生态重建研究

文章分析了煤炭开采对生态环境破坏的特征,将采前生态系统类型与采矿扰动因子列为矿区生态破坏类型划分的两个重要因素,并对煤矿区生态破坏类型进行了划分;回顾了我国矿区土地复垦研究历程,简要介绍了各阶段所取得的标志性成果;在矿区土地复垦评价与规划、复垦土壤重构、矿区土地复垦界面要素演替规律、矿区生态重建原理等方面的研究为土地复垦科学化提供了强有力的理论支撑;矿区土地复垦技术不断创新,初步形成了地下开采矿山充填复垦与非充填复垦、露天开采矿山剥采复一体化、矸石山绿化、复垦土壤剖面重构、植被恢复的技术体系;综合目前该领域的研究现状和存在的问题,提出了我国矿区土地复垦与生态重建的重点方向.     

我国煤矿区土地复垦与生态重建研究

文章分析了煤炭开采对生态环境破坏的特征,将采前生态系统类型与采矿扰动因子列为矿区生态破坏类型划分的两个重要因素,并对煤矿区生态破坏类型进行了划分;回顾了我国矿区土地复垦研究历程,简要介绍了各阶段所取得的标志性成果;在矿区土地复垦评价与规划、复垦土壤重构、矿区土地复垦界面要素演替规律、矿区生态重建原理等方面的研究为土地复垦科学化提供了强有力的理论支撑;矿区土地复垦技术不断创新,初步形成了地下开采矿山充填复垦与非充填复垦、露天开采矿山剥采复一体化、矸石山绿化、复垦土壤剖面重构、植被恢复的技术体系;综合目前该领域的研究现状和存在的问题,提出了我国矿区土地复垦与生态重建的重点方向。     

黄土区大型露天矿排土场水土流失评价

运用专家分析法和层次分析法确定了黄土区大型露天矿排土场水土流失的评价因子，建立了排土场水土流失评价指标体系和评价模型，并据此对平朔安太堡露天矿南排土场不同复垦时期的水土流失危害进行评价．结果显示：南排土场未复垦、植被恢复初期(复垦1～3a)、植被恢复后期(复垦8～10a)的水土流失影响度综合评价指数分别为0．863，0．512，0．399，处于极严重、较严重、较轻微级别．复垦8～10a后南排土场水土流失危害程度比采后新造地降低了两个等级，但仍存在一定程度的水土流失．提高植被的有效覆盖度，优化植被配置模式是进一步降低南排土场水土流失危害的主要措施．     

中德典型露天煤矿排土场土地复垦技术对比研究

本文以中国的平朔矿区和德国的维佐夫矿区为代表,系统对比研究了两国在露天煤矿排土场地貌重塑、土壤重构和植被重建等复垦过程中的主要技术措施。研究发现,中国较德国在露天煤矿采复理念、技术措施等方面存在一定差距,德国采用了"分层剥离、交错回填"采复一体化工艺,注重矿区复垦规划中区域空间协调性,从低碳发展理念引导复垦工程,开展了复垦前后生物多样性调查与保护工作,重视复垦后期的土地管护与资源可持续利用。研究认为,中国在露天煤矿排土场复垦中应该注意规划设计的区域协调性、加大生物多样性保护力度、促进复垦技术措施的可持续发展、强化复垦的后期管护,保障矿区经济、社会、生态健康持续发展。     

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>...     

海州露天煤矿排土场土壤理化特性及改良措施的研究

露天煤矿开采对土地和矿区生态环境的破坏是非常严重的,特别是大面积的废弃排土场,如果不进行生态恢复会引起一系列的生态、社会、经济等问题。排土场土壤改良及其生态恢复成为当今社会研究的重要课题。在对海州露天煤矿排土场土壤理化特性实验研究的基础上,阐述了排土场复垦土壤理化特性的变异性,并进行了土壤改良试验研究,研究结果表明种植豆科类植物与施入食用菌废料在土地复垦土壤改良中能增加土壤的熟化程度,提高土壤的肥力。     

不同植被复垦对露天矿土壤水热环境的影响

以黑岱沟煤矿不同植被复垦地为基础,研究黑岱沟露天煤矿排土场不同植被复垦条件下土壤水热变化情况,旨在为该区域选择合理的复垦植被类型奠定理论依据。结果表明:不同植被类型土壤含水量随着土层深度增加呈先增加后降低;不同植被均提高了土壤贮水量,以杨树、松树、山杏、苜蓿及柠条混交模式总贮水量最高,较对照增加了1.91倍。不同植被复垦在30 cm深度范围内土壤温度均低于对照(裸地),在10 cm处不同植被间差异最大,且以松树、披肩草和苜蓿混作模式温度最低。说明乔灌牧草混作模式复垦后土壤具有较好的水热环境。     

植被恢复对露天铁矿排土场土壤理化性质及重金属污染特征的影响

以姑山铁矿排土场为研究对象,以未进行植被恢复的排土场土壤为对照,对排土场在不同植被恢复方式(农作物,杨树+构树,杨树+香樟,杜仲,葡萄,油桃)下土壤理化性质及重金属元素(Cr、Cu、Pb、Zn)总量及形态分析研究。结果表明,排土场土壤经植被恢复后的重金属(Cr、Cu、Pb、Zn)含量低于国家土壤环境质量标准(GB 15618—2008)中二级标准浓度限值,基本满足农业生产的需要;植被恢复区土壤中重金属含量均低于未进行植被恢复排土场土壤中重金属含量对照值,说明植被恢复对土壤重金属迁移转化具有一定的作用;植被恢复后排土场土壤重金属形态主要以残渣态形式存在;土壤中各重金属元素间呈显著正相关性,说明它们具有同源性;土壤理化性质与各重金属元素含量之间也有显著的相关性,表明土壤理化性质的改变对重金属元素的迁移转化有一定的影响。结果为矿区排土场复垦工作提供了有力依据。     

露天煤矿复垦生物多样性恢复技术体系与方法:以平朔矿排土场为例

生物多样性为人类提供了丰富的生活资源和必要的生存环境。煤矿露天开采造成矿区生态环境破坏及生物多样性丧失,但目前尚未形成基于生物多样性恢复的土地复垦技术体系。为加速矿区生物多样性恢复,提高复垦生态系统稳定性,本研究以黄土丘陵区平朔露天煤矿为例,总结现有土地复垦经验,根据生物多样性恢复的基本方法,尝试从矿区生境再造和景观格局优化两方面探讨生物多样性恢复的技术与方法。研究结果表明:生境再造与景观格局优化是矿区生物多样性恢复的重要手段;优化排土场平台、边坡形态,提倡建立仿自然地貌;采用有利于土壤生物多样性恢复的土壤重构技术;进行植被重建是矿区生物多样性恢复的重要环节,并为其他生态因子恢复提供生境;建立生态源地和生态廊道;实施生态农业生产方式,进行生态农业景观结构优化。