煤炭开采对农田土壤碳储量的影响研究——以典型煤炭开采沉陷盆地为例

以徐州九里矿区为研究区,选取典型煤炭开采沉陷盆地,通过设计沉陷盆地土壤有机碳库采样方案、实验室土壤有机碳含量测定、构建沉陷盆地土壤有机碳库储量模型以及煤炭开采沉陷前后沉陷盆地内农田土壤有机碳库储量变化的分析,研究了煤炭开采对农田土壤碳储量的影响。研究发现:在煤炭开采沉陷未扰动状况下,沉陷盆地各坡面区土壤有机碳密度均与对照区土壤的有机碳密度相同,煤炭开采沉陷后沉陷盆地各沉陷坡面区土壤有机碳密度随沉陷深度呈现先减小后增大的变化趋势:煤炭开采沉陷前沉陷盆地所在区域内土壤碳库有机碳储量是560.4 t,开采沉陷扰动后沉陷盆地内土壤碳库有机碳储量为530.9 t,比沉陷扰动前减少了5.3%,由此可知,煤炭开采对农田土壤碳储量影响为失碳(碳源)效应。     

基于非线性动力学模型的矿山土地生态系统恢复力机制

实现近零生态损害的资源开采、国土空间生态的系统修复,恢复力是关键。尽管一些研究直接或者间接地指出了恢复力的重要性,但目前对矿山土地生态系统恢复力机制的理论认识还很缺乏。构建了一个矿山土地生态系统的非线性动力学模型,利用数值模拟方法来揭示恢复力在矿山土地生态系统中的动力学表现和基本性质,以期为矿山区域国土空间的系统修复和保护提供理论依据。研究结果表明:①恢复力是矿山土地生态系统的基本属性,是指在有限强度的扰动后,系统具有回复到平衡点、保持原状态和定性结构的能力;②恢复力产生的原因是系统具有复杂结构,且是自组织的,在面临扰动时表现出自维持能力;③参数变量是决定恢复力大小的重要因素,其阈值空间是测度恢复力的直接指标;④恢复力具有可塑性,调控恢复力的基本途径是恢复力强化和克服,关键技术是对参数变量及其阈值、状态-参数变量间关系进行调控。矿山土地生态系统恢复力是一个客观存在的动力学属性,该属性为采矿前土地生态影响评估、采矿中土地生态系统状态维持、采矿后土地生态系统修复和可持续发展提供了基本依据。恢复力可以作为系统保护和修复的核心准则,恢复力思维则是指导土地复垦与生态修复的核心理论之一。未来需要加强对恢复力测度、调控和建设方法的研究,并在与采矿活动和环境保护的具体工程中大力推进恢复力机制的技术应用和集成。     

煤炭资源型城市转型模式研究：以徐州贾汪区为例

煤炭资源型城市为我国经济发展提供了重要的资源和能源支持,研究资源型城市转型的经验模式对调整区域经济结构、确保社会稳定和改善生态环境具有重要的实践意义。本文采用文献综述法和实证分析法,研究我国东部煤炭资源枯竭型城市转型所面临的共性难题,并以徐州贾汪区转型探索经历为例,总结城市转型的"徐州贾汪区模式",主要包括放大正向外部效应、长期坚持矿地融合、大力建设矿区社会生态系统恢复力三条路径。研究结果表明,煤炭城市转型发展的共性问题相互联系、相互影响,是一个系统性难题,必须引入系统性思维。我国东部矿区普遍人口密集,农业发达、沉陷积水是最主要的共性特征,煤炭开采产生的社会问题、经济问题、生态问题、环境问题基本相同,转型发展模式值得互鉴。     

耕地总量动态平衡的公共政策分析

本文分析了耕地总量动态平衡的政策背景，在此基础上详细阐述了其内涵及政策体系，并分别从其内涵的3个层次重点对耕地总量动态平衡战略实施以来我国的耕地数量、质量、总生产能力变化情况加以研究。结果认为：1）耕地总量动态平衡战略实施以来，我国已逐步实现耕地面积的占补平衡，耕地净减少的趋势基本得到控制，但人均耕地呈下降趋势；2）补充耕地与被占用耕地存在质量差异；3）由于东南部地区建设占用耕地、西北部地区自然条件恶化导致农业投入减少等原因，2004年全国耕地粮食总生产能力较1996年有小幅下降。因此，需从提高建设用地效率入手，形成限制建设占用耕地的引导机制，并进一步加大农业投入，推进农地整理，提高耕地生产能力。     

耕地总量动态平衡的公共政策分析

本文分析了耕地总量动态平衡的政策背景,在此基础上详细阐述了其内涵及政策体系,并分别从其内涵的3个层次重点对耕地总量动态平衡战略实施以来我国的耕地数量、质量、总生产能力变化情况加以研究。结果认为:1)耕地总量动态平衡战略实施以来,我国已逐步实现耕地面积的占补平衡,耕地净减少的趋势基本得到控制,但人均耕地呈下降趋势;2)补充耕地与被占用耕地存在质量差异;3)由于东南部地区建设占用耕地、西北部地区自然条件恶化导致农业投入减少等原因,2004年全国耕地粮食总生产能力较1996年有小幅下降。因此,需从提高建设用地效率入手,形成限制建设占用耕地的引导机制,并进一步加大农业投入,推进农地整理,提高耕地生产能力。     

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。     

县域土壤有机质变动及与粮食生产行为关系分析

基于土壤有机质（SOM）在土壤持续利用以及区域粮食安全的基础性作用，以曲周县为实证点，采用ARCGIS的空间分析功能对县域1980和2002年SOM进行普通Kriging法插值并获取空间分布图；以农户调查资料和Cobb—Douglas生产函数验证粮食生产行为对SOM分布的影响．结果表明：1）全县SOM平均值由1980年的8．67g／kg提高到2002年的13．75g／kg，99％耕地的SOM增加量为0．67～9．21g／kg；2）SOM空间分异的随机因素增强，人为因素的作用已经超过自然因素的作用，农户粮食生产过程中的微观选择行为日趋发挥重要作用；3）不论是县域尺度还是农户尺度，粮食生产与土壤保护始终是一组博弈行为；政府宏观引导是农户突破以经济效益为中心的粮食生产行为选择观的必要措施．     

基于RS,GIS的徐州城北矿区生态景观修复研究

以徐州城北矿区1987,1998,2008年的遥感影像为数据源,采用生态景观学理论,遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,分析采矿对矿区景观生态影响的变化规律,从生态修复适用范围、模式、技术等方面提出矿区生态修复的策略.结果表明:1987—2008年间,整体景观破碎化程度提高,多样性增大,生态系统稳定性降低.但耕地的生态景观指标变化最大,最大斑块指数减少了6.481%,边缘密度减小了5.64m/hm2,连通度减小了0.186;其次是水域用地,最大斑块指数增大了2.345%,斑块边缘密度增大了4.97m/hm2,连通度减小了0.261.采矿造成农地塌陷,地表积水,部分塌陷地被复垦为鱼塘、湿地等,为此,从构建斑块-廊道-基底角度,提出农田生态景观、水域景观、工业景观、居住景观、道路景观的生态修复策略.     

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。