基于恢复力的半干旱矿区生态系统退化风险空间评估

黄河流域中段位于黄土高原地区,煤炭生产基地集聚,是黄河流域高质量发展和生态保护的重点区域,生态保护和修复问题受到广泛重视。实施空间精准的生态退化控制与保护,必须考虑生态系统的恢复力。为此,开发基于恢复力的半干旱矿区生态系统退化风险空间评估方法为黄河流域煤炭基地生态系统保护提供技术支撑。以陕西省神木市煤炭基地为研究区,通过综合考虑生态系统多变量之间的相互控制关系,选取恢复力的关键影响因素。基于GIS和突变级数方法评估研究区生态系统恢复力,并建立生态退化风险分级标准,识别生态系统退化风险区域。研究结果表明:(1)研究区生态系统的关键要素包括水文、地形地貌、土壤和植被群落,这些要素决定了生态系统的功能、结构与恢复力。研究区生态脆弱,大部分地区生态系统恢复力指数很低,仅沟谷地带及零星的高植被覆盖区恢复力指数较高;(2)生态退化风险等级由高到低排序为:风沙草滩区黄土丘陵区黄河沿岸土山石区,中高风险区的面积较大;(3)黄河流域中段的煤炭基地受到气候变化与采矿活动的双重扰动,生态环境脆弱,空间异质性大,应成为黄河流域生态保护的重点区域,需要制定空间精细化的生态保护与退化控制策略。通过生态系统恢复力的空间评估,可以发现矿区生态系统退化风险和关键因素,有助于制定差异化的生态保护与退化控制策略。     

新时期国土空间矿山生态修复规划研究：以南宁市为例

国土空间开发和城市建设带来的废弃矿山多存在地灾隐患、环境污染、景观破坏等问题,亟待生态修复与再利用。在生态文明时代,矿山生态修复更加强调统筹空间要素的系统评估和治理。为探索矿山生态修复新路径,以矿山生态修复理论为指导,提出了国土空间矿山生态修复规划的框架和基本内容,以南宁市大都市区为例,基于矿山生态系统综合评估,以重建"社会-经济-自然"复合生态系统为目的,构建了集"本底评价、功能分区、修复提升"为一体的规划体系。通过划定矿山功能分区,明确保护与开发程度,预判土地资源供应能力,并采取需求、供给相匹配的方式,确定各类废弃矿山的修复目的,分类提出多种生态修复策略,以期实现对土地资源的合理再利用。     

高速公路建设对农村景观生态的影响及景观规划研究--以邳州八义集镇为例

本文以邳州八义集镇2000年土地利用现状图和土地整理规划图为主要信息源,用南方CASS作为空间信息处理工具,运用斑块数量、连通性指数、破碎度指数以及耕地利用景观质量指数等指标,分析了霍连高速公路建设对八义集镇土地利用景观格局动态和耕地利用景观质量变化的影响,并提出了景观生态保护型土地整理与复垦规划方案.     

高速公路建设对农村景观生态的影响及景观规划研究——以邳州八义集镇为例

本文以邳州八义集镇2000年土地利用现状图和土地整理规划图为主要信息源,用南方CASS作为空间信息处理工具,运用斑块数量、连通性指数、破碎度指数以及耕地利用景观质量指数等指标,分析了霍连高速公路建设对八义集镇土地利用景观格局动态和耕地利用景观质量变化的影响,并提出了景观生态保护型土地整理与复垦规划方案。     

资源型城市生态服务价值与景观多样性关系研究

利用文献统计方法收集国内资源型城市研究案例23个,从中提取302个研究数据构成研究数据库,建立针对不同研究区生态服务价值的统一计量方法,并利用生态服务价值、反映生态系统分布均衡性的Shannon-Wiener多样性指数进行研究,最后基于不同生态系统服务功能展开土地利用优化研究。结果表明:1多样性指数高低并不能决定一个地区生态价值的高低,但多样性指数的变化程度与地均价值的波动性趋势相同;2按照生态系统分布均衡程度对研究区进行分类,只有少数地区处于生态系统分布较均衡状态,多数地区生态系统分布处于不均衡状态;3分类地区的平均价值高低可以表明当生态系统分布趋于均衡状态时,生态价值会呈提高的趋势,但生态价值较高的生态系统会影响这一趋势;4基于不同生态系统服务功能研究得出较优的生态型用地配置比例,以此为基础对不同研究区进行优化,结果显示随着资源型城市非生态型用地比例的增加,生态服务价值呈明显下降趋势。     

阳泉一矿土地利用结构变化及景观综合稳定性评价

为揭示煤矸石回填复垦工程对复垦区景观生态的影响,运用GIS,RS和景观评价分析方法,选取2000年Landsat ETM和2014年Landsat OLI8遥感影像作为数据源,结合实地调查解译分类,分析了阳泉市一矿煤矸石回填复垦区景观变化状况,并对景观生态综合稳定性进行了评价。结果表明：在回填复垦区景观斑块变化状况中,未利用地和植被地类斑块面积分别减少了64和66 hm2,建筑用地和煤矸石地类斑块分别增加了107和22 hm2。各类型斑块面积变化程度高说明回填复垦工程使区域景观受到了干扰,景观类型斑块和生态稳定性发生变化。整个复垦区内景观破碎程度逐渐降低,景观格局呈现连续化、均衡对等化和向高连通性变化的发展趋势。研究区生态影响综合指数计算结果为0.362 6,景观生态在研究时期内保持稳定。各景观斑块类型的景观生态稳定指数均远远大于各景观斑块类型的干扰传播条件指数,而区域景观总生态稳定指数为1.69%,说明经过长期的回填复垦,复垦区内景观格局具有很高的稳定性且抗干扰能力强,生态修复己经进入良性循环状态,区域生态环境质量得到改善。     

采煤沉陷湿地景观格局与水文过程研究进展

开采沉陷对煤炭资源型城市的生态环境形成了强烈扰动,在我国东部高潜水平原地区产生了大量的地表积水并逐步形成湿地景观。景观格局与水文过程的变化规律是研究采煤沉陷湿地形成与演变的关键内容,已经成为矿区生态修复和保障资源型城市生态安全的重要课题。重点归纳了采煤沉陷湿地景观格局演变特征分析的方法,包括景观格局指数分析、景观动态变化模型的应用,同时综述了采煤沉陷湿地景观格局演变驱动力研究的进展。水文过程方面,总结了采煤沉陷湿地水文情势、水文循环以及水文过程和景观格局的互相作用三个方面的研究成果。最后从景观格局与水文过程的耦合机制、生态服务功能的综合利用、区域性景观格局优化的角度阐述了对未来研究趋势的展望。     

典型水源涵养区废弃矿山生态修复效益评价指标体系研究

废弃矿山生态修复效益评价是矿山综合治理与政府决策的重要依据,也是推进生态文明建设的有效手段。指标体系的构建是实现效益评价的基础,评价指标的选取是本项研究的关键。分析了废弃矿山生态修复的特点,基于生态系统服务价值评估和生态、经济、社会等效益评价对废弃矿山生态修复的效益评价研究进行梳理;阐述了废弃矿山生态修复效益评价指标体系构建的原则,并结合京津冀北部水源涵养重要区区域生态及社会经济特征,设计了生态、经济、社会三大效益类别;将生态系统服务价值评估融入综合效益评价,分类选取评价指标,构建了京津冀北部水源涵养重要区废弃矿山生态修复效益评价指标体系。重点探索经济效益指标、社会效益指标,强化企业盈利、生态补偿、示范引领、景观美学等指标,该指标体系的构建为京津冀北部水源涵养重要区废弃矿山生态修复工程的效益综合评价提供借鉴。     

唐山市采煤塌陷区景观生态重建研究

在分析唐山市采煤引起的地表塌陷及对生态环境影响的基础上,从景观生态重建基本原理及重建模式两方面对该地区近年来采煤塌陷区生态重建成果进行了总结。研究认为采煤塌陷区景观生态重建应遵循的基本原理主要有:适应自然原则、人类调控与生物共生相协调原则、景观生态系统的稳定和演替理论、保护和增加景观多样性和异质性原则,社会—经济—自然复合生态系统有效性与稳定性相统一原则、优化功能原则,以及局部控制、整体调节,因地制宜、近远结合原则。唐山市采煤塌陷区景观生态重建模式主要有:生态农业景观重建模式、矸石充填建筑重建模式和塌陷区生态恢复重建模式。     

1990—2020年霍山县生态系统服务价值空间格局及其动态演化

霍山县位于大别山国家重点生态功能区范围内,研究其生态系统服务价值变化对于协调区域经济发展和生态环境保护之间的关系,制定区域经济发展规划以及优化配置土地资源具有重要的参考价值。基于RS和GIS技术,获取霍山县1990—2020年7期的土地利用数据,参照谢高地等2008年的中国陆地生态系统服务价值系数,根据Thornthwaite Memorial气候生产力模型,得出霍山县生态系统服务价值修正系数。在此基础上,从土地利用变化的速度、方向以及利用程度3个方面,分析土地利用转型对霍山县生态系统服务价值变化的影响,并对其结果进行空间自相关及冷热点分析。结果表明：1）1990—2020年霍山县土地利用变化整体较慢,其中建设用地、耕地变化幅度较大,幅度分别达到402.58%、-5.13%;2）从土地利用转移方向上看,霍山县土地转出贡献率最高的为林地,土地转入贡献率最高的为建设用地;3）土地利用综合变化指数大于0,县域土地利用处于发展期;4）30年来霍山县生态系统服务价值出现了一定程度的下降,其中林地生态系统服务价值减少量最大;5）霍山县的生态系统服务价值空间格局呈现明显的空间自相关,热点区域集中在县域中部林地及水域附近,冷点区域集中在南部草地及中心城区,冷点范围由于建设用地的扩张而显著增大。整体来看,1990—2020年霍山县生态系统服务价值降低,空间分布格局发生改变,未来应加强区域生态保护,提升用地集约化程度,防止建设用地无序扩张。     

基于遥感生态指数的矿业城市生态环境时空变异分析

随着东部煤炭资源枯竭与开采重心战略西移,东部矿业城市的绿色转型发展对生态环境质量评价提出了新要求。当前相关研究多集中于西部集约化高强度采区,相关方法和经验对东部矿业城市的适用性研究较少。其次,目前基于统计结果的矿区生态环境研究尚无法提供空间异质性的定量分析。再者,在较小开采强度下,煤矿开采本身对环境的影响存在争议,而煤炭储存、运输的生态效应并没有得到较多关注。本研究利用2013—2020年Landsat遥感影像,以工矿城市峰峰矿区为研究区,构建遥感生态指数模型(Remote Sensing Ecology Index,RSEI),耦合景观生态指数,对研究区生态环境质量的时空变化和空间异质性进行了定量分析,研究了当地煤炭采—储—运过程的生态效应,并分析了驱动因素。结果表明:2013—2020年峰峰矿区生境质量呈现小幅度波动变化,但结构配置明显优化;景观指数分析表明,RSEI各等级空间异质性加强,非均衡分布现象更为明显;煤炭采—储—运过程对生态环境及其稳定性具有一定的扰动作用,煤炭开采的环境效应不强,储存与运输过程的生态影响呈现梯度特征;峰峰矿区RSEI与高程、坡度、植被覆盖有较稳定的正相...     

矿产资源开发生态景观风险评价

基于景观尺度指数构建生态风险评价指标体系,运用遥感图像解译和GIS分析的方法,以四川梭罗沟矿产开发方案为例,研究矿产资源开发利用对区域生态环境的影响.结果表明:矿产资源的开发利用使得研究区域内的土地利用、植被和景观格局均有所改变,对研究区域自然体系产生一定影响,但仍在生态系统调节范围内;规划方案实施后生态风险值是项目建...     

生态网络构建视角下矿山生态修复重点区域识别——以辽宁省建平县为例

采矿业是矿业城市经济来源的重要组成部分,对矿山进行系统的开发和修复是矿业城市生态安全的关键问题。立足于宏观视角下的矿山开采与修复,旨在通过生态网络构建识别出建平县矿山生态修复的重点区域。运用生境质量模型、生态系统服务价值评价识别生态源地。综合考虑自然因素、干扰因素、国土空间三线、矿山开采风险4个方面因素构建和修正阻力面。采用最小累积阻力模型(Minimum Cumulative Resistance Model,MCR)提取生态廊道,并结合生态廊道及其缓冲范围内的矿山类型、开采方式等因素,实现矿山开采风险分区,明确矿山开采和修复优先级。结果表明:(1)研究区共有生态源地28处,共计面积1 139.53 km2,提取生态廊道1 006 km。(2)矿山开采低、中、高风险区内分别包含生产矿山和废弃矿山的面积分别为17.92、10.62、25.77 km2和22.5、14.10、21.93 km2。(3)按照矿山空间分布对生态网络的影响程度,划分了生产矿山开采优先级和废弃矿山修复优先级分区;其中,优先开采区、限制开采区、禁止开采区内包含的生产矿山面积分别为17.93、11.80、23.63 ...     

煤矿开采对景观格局的影响及生态风险分析

煤矿区的建设与煤炭资源开采造成矿区土地利用与景观的变化,以兖州市东滩煤矿开采前后两期遥感影像为数据源,利用GIS空间分析技术,对煤矿区开采前后的景观格局变化开展深入研究工作,内容包括矿区景观类型转移矩阵分析、景观格局变异分析以及其景观生态风险评估。结果表明:1987~2013年,矿区内耕地和林地的面积减少,其余地物类型的面积都增大;矿区景观格局呈现复杂化,破碎化和均衡化的发展趋势;研究区内高、中风险区的面积不断向外扩张,低风险区的面积比重下降。因此,在矿产资源开发同时,应注重土地复垦过程中的景观格局优化,通过相关治理技术降低矿区景观生态风险,增大景观格局的稳定性。     

基于安全格局的矿区土地利用研究——以武安市西石门矿区为例

矿区用地格局直接关系到矿业城市的可持续发展。本文以武安市西石门矿区为例,在对矿区土地利用现状和市域安全格局统筹分析的基础上,提出市域安全格局指导下的矿区土地利用理念,构建了以废弃地农林牧景观生态元修复、矿业遗迹再利用为重点,山、水、路、林生态廊道网络体系修复为框架,林地、河流用地、建设用地、耕地、矿业用地"五色空间"协调与自然和谐的矿区土地利用安全格局,以维护区域土地利用系统结构和过程的健康与完整。     

基于安全格局的矿区土地利用研究——以武安市西石门矿区为例

矿区用地格局直接关系到矿业城市的可持续发展。本文以武安市西石门矿区为例,在对矿区土地利用现状和市域安全格局统筹分析的基础上,提出市域安全格局指导下的矿区土地利用理念,构建了以废弃地农林牧景观生态元修复、矿业遗迹再利用为重点,山、水、路、林生态廊道网络体系修复为框架,林地、河流用地、建设用地、耕地、矿业用地五色空间协调与自然和谐的矿区土地利用安全格局,以维护区域土地利用系统结构和过程的健康与完整。     

生态安全格局理论在矿产资源总体规划中的应用初探

面对日益突出的人口、资源、环境和社会经济发展矛盾,全球开始高度重视生态安全研究,生态安全格局作为协调生态系统服务和人类社会发展的桥梁,目前被视为区域生态安全和社会经济发展的关键环节。本文在梳理生态安全格局及其应用研究进展基础上,探讨将生态安全格局引入矿产资源总体规划的必要性;从区域人地系统全局出发,按照生态优先的原则,提出了基于生态安全格局矿产资源总体规划的基本框架,明确了基于生态安全格局矿产资源总体规划与传统规划的区别、基本原则、主体内容以及实现方法;最后提出基于生态安全格局矿产资源总体规划实践建议。     

武安市矿业用地安全格局统筹研究

矿业用地格局直接关系到矿业城市可持续发展.以河北省武安市为例,在对矿业用地格局、山水格局、土地利用格局、生态格局进行全面梳理的基础上,尊重景观特色,构建了以山脊、水系、路网、林带为框架的生态廊道体系及绿色空间、蓝色空间、红色空间、黄色空间、灰色空间等相互融合的空间格局,通过区域生态系统组织、城市生态空间拓展、矿山工业遗迹保护、采矿废弃土地整合、河道整治与农田保护等措施,形成矿业用地安全格局,有利于促进区域持续发展.     

基于适应性管理的矿区生态环境修复制度优化研究

矿区生态环境修复旨在通过人工重建和改良,将受损矿区生态环境的健康风险或生态风险降至可接受风险水平。实现这一目标,需要运用适应性管理跟踪修复状况、评估阶段目标、调整完善修复措施,促进人工干预和改造后形成的生态系统与自然生态系统相适应。从制度层面来看,中国矿区生态环境修复的适应性管理程度不高,尚未形成全面、统一的制度体系,距系统性、审慎性、动态性的规范要求仍有提升空间。本文结合实践提出优化矿区生态环境修复制度的方案:以可接受风险水平为依据,统筹设定矿区生态环境修复的一般要求,为全国范围内的活动划定行为底线;以最坏情况分析、信息披露与公开评议为保障,共同预防在修复问题上的决策失误;以生态环境质量损害和生态系统服务价值评估为基础,建立动态的监测结果评估、修复方案调整和监管机制。     

黄河流域典型矿区生态空间网络优化——以鄂榆地区为例

如何保障黄河流域煤矿开采与生态环境的协同发展,建设黄河流域生态文明,是当前研究的重要课题。选取黄河流域典型矿区——鄂榆矿区为研究区,基于复杂系统与景观生态理论,结合景观生态风险评价与复杂网络分析2种方法,从宏观角度探究矿区生态修复策略。首先对研究区进行潜在复杂生态网络的提取与景观格局生态风险评价;然后识别研究区潜在复杂生态网络中处于中高生态风险区且其度中心性较低的生态节点,进而基于复杂网络增边优化理论,结合研究区当地的矿区与景观分布情况,进行模拟增边优化,最后通过对比分析模拟增边优化前后研究区潜在复杂生态网络的鲁棒性,验证模拟增边优化的效果。得出:中高生态风险区域主要分布在南部、北部的耕地区域与东北部的矿区;提取得到潜在复杂生态网络生态源地共77个,生态节点109个,生态廊道193条;识别增边优化节点共10个,最终成功为其中7个节点进行模拟增边共6条,另有3个节点模拟增边失败;模拟增边优化后,网络的连接鲁棒性较优化前有显著提升,网络的节点恢复鲁棒性与边恢复鲁棒性略有提升。从结果来看,模拟增边优化能够有效加强研究区生态质量,为矿区生态修复区域提供宏观上的参考与借鉴。