煤矿区土地利用变化对生态系统植被碳储量的影响——以徐州垞城矿为例

以徐州垞城矿为例,通过RS和GIS技术,采用改进的CASA模型对煤矿区1987年、1998年、2005年、2008年的植被碳储量进行了测算研究,结果表明：矿区碳储量的年平均值的变化量与采矿生产能力呈高度负相关,相关系数为-0.902,随着矿区生产能力从45万t/a提高到100万t/a,植被碳量的年平均碳密度值从181.24 g/m 2下降到111.43 g/m 2,矿区总碳储量从443.53 Pg下降到272.68 Pg;不同土地覆盖类型植被碳密度分析得出,耕地的碳密度降低了43.91 g/m 2,林地碳密度降低了53.52 g/m 2,水域用地碳密度降低了81.44 g/m 2;分析矿区采矿活动导致的土地利用变化对矿区碳储量的影响表明,在1987-2008年间矿区碳总量降低了170.85 Pg,其中耕地碳总量降低了203.90 Pg,是矿区碳总量降低的主要原因,是因为采矿活动导致矿区耕地面积的减少和耕地碳密度降低所导致的,林地碳总量增加了25.39 Pg,是因为采矿活动导致耕地转变为林地,林地面积增大所引起的。     

基于RS和GIS的重庆市高新区直管园土地覆被更新变化分析

重庆市高新区作为重庆最新规划重点建设区域,归属科学城范围,近年此区域土地覆被更新迅速,因此,定期分析其变化趋势对生态评估具有重要意义。文中以重庆市高新区直管园2000年和2020年两期Landsat TM影像为数据源,采用支持向量机的分类方法对影像进行分类,对获得两期土地利用数据做土地覆被转移矩阵和土地覆被动态度分析。结果表明,20年间该区域土地覆被变化较大,主要表现为:建筑用地、道路、草地和未利用裸地呈增加趋势,其中,建筑用地增长速度最快,年增长率达到2.94%;耕地、林地和水域面积不断减少,耕地面积减少最多,减少面积达102.64 km^(2);土地覆被动态度为1.9%,研究期间其土地覆被更新趋势较快。     

基于植被净初级生产力的煤矿区生态损失测度研究

以江苏徐州九里矿区为研究对象,采用基于遥感过程的CASA模型测算植被净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）,研究结果表明：采用植被净初级生产力对矿区生态环境进行测度是可行的;从1987年到2008年间矿区NPP从18.019减小到9.261 gC/(m 2 ·月),NPP平均变化量从0.293增加到3.389 gC/(m 2 ·月),表明随着开采活动增强,矿区生态损失量增大;生态破坏区内NPP的变化范围为2.752～4.752 gC/(m 2 ·月),生态影响区NPP的变化范围为0.152～0.352 gC/(m 2 ·月),生态破坏区内NPP的变化量大于生态影响区;NPP的降低量与煤矿生产能力成正相关。矿井投产期NPP开始降低,稳产高产期NPP降低量最大,衰退期NPP降低幅度开始减小并且NPP有增大的趋势,矿区生态环境向良好的方向发展。     

古交市矿区土地覆盖时空动态变化研究

为了研究矿区土地覆盖的动态变化规律,以古交矿区为研究区,通过监督分类解译获取矿区1990年、2000年、2010年相同季节的土地覆盖类型图。运用转移矩阵和CA-Markov模型方法分别对研究区土地覆盖类型动态变化进行了研究和预测,结果表明:1)1990—2010年林地的面积持续增加,年增长率达到了5.49%,耕地和草地的面积大幅度减少,尤其是草地的面积,此外城镇建设用地和水域轻微减少。2)2010—2020年耕地和草地的面积进一步减少,城镇和工矿用地以及水域的面积小幅度增加,林地的面积继续大幅度增长,年增长率达到了2.18%。     

基于遥感影像的平朔矿区植被碳库变化分析

选取中国最大的露天煤矿平朔矿区为研究区,基于遥感影像数据,利用ENVI、ARCGIS等软件平台,研究该区域1987—2010年植被碳汇量的时空变化,并对其碳汇价值进行估算。研究表明,1987年林地碳汇量约占整个矿区植被碳汇量的8995%,随着矿区的发展,林地碳汇量不断减少,之后由于退耕还林政策和矿区复垦,林地碳汇量开始有小幅回升;草地碳汇量在整个矿区植被碳汇量中所占比重较小,呈现先减少、后增加的发展趋势,2010年草地碳汇量与1987年相比,增加了298%;耕地碳汇量持续下降,截至2010年耕地碳汇量减少了2130%,这与矿区开采力度加大、退耕还林政策的实施有关。此外,碳汇价值分析表明,不同的土地利用类型,其碳汇价值不同,林地、耕地、草地的碳汇价值的增减和它们的碳汇量的变化呈正相关关系。     

基于3S的矿区景观格局演变研究——以冷水江市闪星锡矿山为例

针对当前矿区景观格局演变规律研究的不足,选择八个指标对研究区景观格局特征变化进行对比分析,采用FRAGSTATS计算景观格局指数,通过对2005~2015年3个时期的分类数据集进行比较来分析研究区景观格局的变化特征。研究结果表明:研究区景观格局最佳分析粒度为20m;2005~2010年,矿区扩张开发导致耕地、草地和林地景观斑块破碎化程度加剧,矿区整体景观格局呈破碎化和复杂化的变化趋势;2010~2015年,由于矿区生态环境治理工作的开展,受损的耕地、草地和林地景观得到恢复,矿区整体景观格局水平朝规则化和均衡化的趋势发展。     

矿区土地复垦碳减排效果测度模型与实证分析

矿区土地复垦是改善矿区受损生态环境和恢复破坏土地利用的重要技术途径,但它对土壤碳库和植被碳库的作用及其大小目前研究还不充分。本文以淮北矿区为例,在综合现有农地、林地、湿地、草地、建设用地等碳源碳汇模型的基础上,建立了矿区土地复垦碳减排效果测度模型并评估了淮北矿区土地复垦碳减排效果。结果表明:耕地(复垦前)—耕地(复垦后)的复垦模式的碳汇能力有所提高,废弃地—耕地、林地的碳减排效果最显著,积水区向其它用地类型转化的碳减排效应并不明显甚至会变成碳源,煤矸石充填复垦可有效减少CO2的潜在排放。测算结果表明,淮北矿区已复垦的1.05×104hm2损毁土地,年CO2吸收量可增加1.68×108kg,碳减排效益明显。由此证明,矿区土地复垦是矿山碳减排的一条重要途径。     

山西省生态足迹动态研究

文章以生态经济学的生态足迹理论为依据,通过计算1990—2007年山西省人均生态足迹、万元GDP生态足迹、人均生态承载力、人均生态赤字,分析了山西省18年来的可持续发展情况以及各类土地的生态足迹情况。分析结果表明:山西省经济发展质量得到了提升,但是可持续发展能力较弱;化石能源用地需求增加迅速;耕地、林地、建筑用地均出现生态盈余,草地和水域呈生态赤字。     

露天煤矿开采对呼伦贝尔草原地类变化研究

基于2000年、2005年和2010年的三期Landsat4/5TM遥感影像,运用ArcGIS软件,制作2000年、2005年和2010年呼伦贝尔草原地类分布图,定量分析露天煤矿开采对整个呼伦贝尔草原的影响:(1)整个呼伦贝尔草原地类变化剧烈程度减缓,整体规模趋于平衡,主要集中在草地转为建设用地和未利用土地,草地减少比重为0.38%;(2)露天煤炭开采加大草地减少面积,草地减少比重为3.09%,地类变化剧烈;(3)露天煤炭开采区耕地、林地、湿地、水域变化相对稳定,建设用地和未利用土地不断增加,主要来源于草地面积的减少。     

伊敏矿区景观生态风险评价研究

以伊敏矿区1975年、1990年和2010年遥感影像数据的解译结果为基础,基于GIS空间分析技术,在对其景观变化分析的基础上,评价了伊敏煤矿资源开发过程中的生态风险。研究结果表明：1975—2010年伊敏矿区草地面积一直在下降,由1975年的87.99%下降到2010年的75.03%;工矿地面积逐渐增加,由1975年的0 km2增加到2010年的19.63 km2。矿产资源开发导致伊敏矿区景观破碎化程度增大,景观连接性降低,景观中优势类型的面积比例随着矿产资源开发逐渐降低。1975—2010年矿产资源开发导致伊敏矿区的景观生态风险升高,草地的生态风险指数最大,林地、工矿地、耕地、住宅用地和未利用土地的生态风险均有增加。草原区矿产资源开发所带来的生态影响应引起足够的重视     

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。     

Soil diagnosis and land suitability assessment for vegetation restoration on coal waste piles in Liupanshui,Guizhou, China

This study analyses physicochemical properties of soils from coal waste piles at the Naluozhai Coal Mine that were dumped 5, 15, 25 and 35 years ago, respectively. The soil at a 20-year old coal waste site where Vetiveria Zizanioides was cultivated was taken as a control. Principal components were analysed to determine their weights, and the weighted summation method was used to calculate soil quality integrated index (SQI). Eight indices were considered to assess land suitability for vegetation restoration, namely pH value, soil layer depth, field moisture capacity, stable infiltration, volume weight, total porosity, organic matter content and vegetation coverage. The results showed that vegetative restoration depends primarily on the organic matter content of the coal waste pile; the control pile recorded the highest SQI and it was satisfactory for vegetation restoration; the 35-year old pile was encouraging for vegetation restoration, second only to the control pile.     

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。     

Analyses of environmental impacts of underground coal mining in an arid region using remote sensing and GIS

The influences of coal mining in an arid environment on vegetation coverage, land-use change, desertification, soil and water loss were discussed. A series of available TM/ETM+ images with no cloud cover from July/August in different years (1990, 1995, 2000 and 2005) were used to analyze the change in various land environmental factors over time. The results show that while mining activity initially had a marked adverse impact on the environment, mine rehabilitation measures have also subsequently played a great role in improving vegetation cover and controlling land desertification and loss of water and soil. The effect of coal mining on vegetation cover is dependent upon the soil type and natural indigenous flora. Results of this investigation imply that mining activity has a greater effect on the vegetation of loess areas than at sandy sites. Although local vegetation coverage was improved by planting in the mining area, the total area of land affected by desertification still increased from 26.81% in 1990 when large-scale mine construction was introduced, to 46.79% in 1995. With continuous efforts at rehabilitation, the vegetation cover in the Shendong coal mining area was increasing, and loss of water and soil were effectively controlled since 1995. Subsequently, the total area of extreme desertification decreased to 23.24% in 2000 and further to 18.68% in 2005. The total area affected by severe loss of water and soil also decreased since the early 1990’s (70.61% in 1990, 71.43% in 1995), to 43.64% in 2000 and 34.93% in 2005, respectively.     

高原高寒煤矿区生态环境修复治理模式与关键技术

矿山的生态治理与环境修复是保证资源开采可持续发展的必要条件。高原高寒煤矿区生态修复涉及煤炭资源勘查开发与保护、冻土、水资源、草甸湿地、土壤、植被、生态环境等多方面的科学问题,难度较大。根据问题导向、科学精准、集中整治、分类施策的要求,遵循“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念,对青海木里矿区煤炭露天开采存在的生态环境问题研究发现,目前矿区存在的生态环境问题有地貌景观破坏、植被破坏、土地挖损和压占、冻土破坏、水系湿地破坏与采坑积水、地下水含水层破坏、土地沙化与水土流失、不稳定边坡8种类型。针对以往煤矿开发造成的八大生态环境问题,以煤炭生态地质勘查理论为指导,综合研究并形成了地形地貌重塑技术、土壤重构及植被恢复技术、水系自然连通技术、煤炭资源保护技术、边坡稳定性综合监测技术五大关键技术。综合运用以上技术,系统对采坑渣山治理、植被恢复、水环境和资源等进行统筹规划,对矿区生态环境进行综合整治,形成4种具有高原高寒特色的生态修复重点治理模式,分别为水系连通、引水代填、关键层再造以及依山就势。治理工程实践中按照“地质+生态”、“自然恢复+工程治理”的综合治理思路,通过与各井渣山边坡稳定程度、水系传输与采坑积水情况、资源赋存状态等相结合,最终形成“一坑一策”的7种治理方法:边坡阶梯整治+坑底部分复绿+引水代填形成高原湖泊(聚乎更三号井)、保留采坑积水形成的高原湖泊+边坡与渣山整治+覆土恢复植被+水文定期监测(聚乎更四号井)、采坑部分回填形成梯田+边坡与渣山整治+植被复绿+地表水系自然连通(聚乎更五号井)、资源保护+边坡与渣山整治+采坑形成高原湖泊+水系自然连通+植被复绿(聚乎更七号井)、边坡与渣山平整+植被复绿+保留高原湖泊+水系自然连通(聚乎更八号井)、资源保护+采坑回填+削坡整治美化+地貌恢复与周围环境相协调(聚乎更九号井)、采坑回填+边帮整形+坑底就势整平+景观协调(哆嗦贡玛区)。探索了露天煤矿区生态环境一体化修复治理路径,在木里矿区生态修复治理实践中得到有效的应用。     

小尺度煤粮复合区耕地演变预测*

基于县域小尺度,以山东省的A县和B县为研究对象,利用基于概率积分法的MSPS软件对2县煤粮复合区内因采煤塌陷造成的耕地演变趋势进行了预测分析。结果表明：A县和B县的煤粮复合区面积分别为31 658 hm²和19 792 hm²,占2县含煤面积的71.03%和80.32%,占2县耕地面积的27.70%和20.21%。随着煤炭的不断开采,2县复合区的耕地面积将不断减少。据预测,到闭矿时,2县共损毁耕地38 934 hm2,占煤粮复合区面积的75.67%,将会造成约37万农民无地可种。     

平朔露天矿区土地利用/覆盖变化分析

平朔煤矿是我国最大的露天矿区,对其进行土地利用/覆盖变化研究有着典型性和指导性,特别是对露天矿区的开发、生态环境的保护以及后期的土地复垦都具有重要意义。本次研究采用1986年、1995年以及2005年3个时相的TM数据,依据土地利用分类系统,在Erdas软件支持下完成不同时相的矿区土地利用现状信息的提取,然后利用地理信息系统平台获取土地利用/覆盖变化情况,并进行分析。结果表明:在平朔露天矿区近20年的采矿活动和土地复垦过程中,矿区土地利用/覆盖的变化非常剧烈。主要表现为耕地逐年减少;而林地和荒草地则由减少到增加的过程;独立工矿用地逐渐增加。本次研究综合应用遥感(RS)技术与地理信息系统(G IS)技术,对平朔露天矿区土地利用/覆盖结构、各地类面积变化率、土地利用程度变化以及土地利用/覆盖变化区域等进行分析研究。经过分析论证,指出了平朔露天矿区1986年、1995年以及2005年的土地利用与覆盖变化情况,分析研究找出引起变化的原因,为矿区治理与生态修复等提供依据。     

Distribution pattern and limiting factors of vegetation in coal waste pile of Xinzhuangzi coal mine in Huainan

In China, coal mine spoils have traditionally been dumped in cone-shaped heaps that have the potential to pollute air, soil and water environments. The coal waste pile occupies lots of arable land and endangers the ecological system in the coal mine district. Vegetation restoration is an efficient approach for controlling the environment pollution of coal waste pile, and is also a topic of current interest in restoration ecology and degradation system ecology. This study focused on the distribution pattern and limiting factors of vegetation in coal waste pile of Xinzhuangzi Coal Mine in Huainan. The results show that two stable plant communities (Synodon dactylon+Erigeron bonariensis.L+Setaria viridis community and Humulus scanden+ Erigeron bonariensis. L community) exist at the bottom of the pile. Synodon dactylon and Erigeron bonariensis. L have much higher values of summed dominance ratio, which denote that these two species can be used for restoration of coal waste piles. The high levels of pH (8.77) and salinity, low levels of total P and total K in coal mine spoil can be the limiting factors for the residence and growth of vegetation.