资源型城市土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以安徽省淮南市为例

[目的]以安徽省淮南市为例,探讨资源型城市土地利用变化对生态系统服务价值的影响,为该市生态、经济、生态环境保护以及今后进行城市开发建设和农业发展提供科学参考。[方法]基于土地利用变化和生态系统服务价值评估的相关理论和方法,运用GIS软件,分析淮南市2000和2010年土地利用变化,并计算淮南市生态系统服务价值,研究土地利用变化对生态系统服务价值的影响。[结果]2000—2010年淮南市土地利用变化较大,主要土地类型以耕地、居民地及工矿用地和水域为主。土地利用结构发生变化,出现耕地、林地减少,水域、居民地及工矿用地、草地增加的现象。研究区生态系统服务价值总量呈减少的趋势,从2000年的11.72亿元减少到2010年的11.33亿元,减幅达3.33%。单位面积生态系统服务价值的分布变化也与研究区土地利用变化紧密相关,居民地及工矿用地的增加是造成生态系统服务价值减少的最主要原因。生态系统服务价值对生态价值系数的敏感性指数均小于1,说明研究区内的生态系统服务价值缺乏弹性,研究结果是可信的。[结论]淮南市应高度重视土地利用变化对生态系统服务价值的影响,优化调整土地利用结构,注重增加生态用地,稳步提升区域生态系统服务价值。     

淮南煤矿塌陷区不同塌陷类型土壤理化性质及其酶活性比较

采集淮南煤矿塌陷区3种塌陷类型——非稳沉区、稳沉区和修复区,分析了其各层土壤的理化性质及酶活性,综合评价了3种不同塌陷类型土壤生态肥力。结果表明:塌陷区在由非稳沉区变为稳沉区的过程中,土壤的物理性能、土壤养分、酶活性总体呈下降趋势;以土壤理化性质和酶活性权重计算土壤综合肥力指标值(IFI)和土壤酶指数(ISE),结果均显示IFI与ISE值非稳沉区最高,修复区较稳沉区有所提高,土壤生物学肥力具有随土壤层次深度增加而下降的变化特点;脲酶和蔗糖酶与土壤各理化性质均呈现极显著相关性,表明脲酶和蔗糖酶可以作为评估煤矿塌陷区土壤肥力变化的有效性指标。     

采煤沉陷区包气带土壤水力参数测定及特征分析

为研究矿山采煤沉陷中的裂隙对包气带土壤水力参数影响,通过对淮南潘一煤矿沉陷区包气带土壤颗粒组成、水分特征曲线(SWCCs)和非饱和导水率曲线(UHCCs)测试分析,并与非沉陷区进行对比分析讨论。结果表明:处于稳沉阶段的沉陷区,其裂隙对包气带土壤水力参数产生影响表现为沉陷作用降低了包气带SWCCs斜率,且地表深部隐伏裂隙减小了SWCCs中的进气值,导致沉陷区包气带土壤释水能力增大;UHCCs测定分析表明,在相同基质势作用下,沉陷区土壤UHCCs明显低于对照组,由于沉陷产生的裂隙中的水最先被排空,形成不导水的空隙,导致非饱和导水率下降。研究结果为沉陷区水分运移试验研究提供一定理论与指导。     

采煤沉陷复垦区重金属污染与土壤酶活性的关系

以淮南新庄孜矿采煤沉陷复垦区为研究区域,对脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶、纤维素酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶7种土壤酶进行了测试分析。结果发现,该区域土壤酶活性受到不同程度的抑制,且7种土壤酶对重金属的敏感性不一致。采用因子分析技术提取主成分,建立了复合污染土壤总体酶活性评价指标,评价了该地区土壤重金属污染程度,并与通过灰色聚类法分析得到的土壤重金属污染等级进行了比对分析,研究了采煤沉陷区土壤酶活性与重金属污染之间的赋存关系,进一步证明在采煤沉陷复垦区这一特殊土地利用条件下,采用土壤酶活性综合指标评价土壤重金属污染是可行的。研究表明,土壤酶总体活性评价指标作为一种简单易行的评价手段,为新庄孜采煤沉陷复垦区及相似矿区复垦地的重金属污染修复提供参考和理论依据。     

不同植被恢复模式下煤矸石充填复垦土壤物理性质与有机无机复合体的关系

[目的]揭示复垦土壤物理性质与有机无机复合体的关系,为改善复垦土壤的物理特性提供依据。[方法]选择淮南大通煤矸石充填复垦区三种典型植被恢复模式下人工恢复7a的土壤,定量分析其物理性质及有机无机复合体,并运用多元统计分析两者的关系。[结果]研究区土壤的有机无机复合状况及结合态腐殖质在不同植被恢复下发生了不同程度的变化。结合态腐殖质以稳结态为主,所占比例为41%~67%。植被恢复降低了复垦土壤的容重而增加了其总孔隙度,而且臭椿+草本恢复模式效果最佳。土壤非毛管孔隙度与有机无机复合量及紧结态/重组碳呈显著正相关,而与稳结态/重组碳呈显著负相关。毛管孔隙度与有机无机复合量及紧结态/重组碳呈显著负相关,而与稳结态/重组碳呈显著正相关。土壤总孔隙度及容重与结合态腐殖质各组分的绝对含量分别呈显著正相关和负相关关系。[结论]复垦土壤物理性质与有机无机复合体具有密切关系。     

煤矿塌陷区不同充填模式土壤特征及修复评价

采集了安徽省淮南市大通煤矿塌陷区中化工垃圾充填(B)和煤矸石充填(C)两种充填修复模式以及作为对照区的人工混交林地(A)的表层土样,分析了其理化性质及这些土样中Cr,Cd, Cu,Pb, Hg的赋存特征,并对修复效果进行了评价。结果表明:(1)速效磷含量为:A区 >B区 >C区;碱解氮含量为:C区 >A区 >B区;重金属和交换性Na⁺为B区高于其他区域, B区土壤碱化度(ESP)高达22%。(2)研究区内土壤普遍呈碱性,碱解氮和速效磷严重缺乏,土壤肥力:A区 >C区 >B区。(3)土壤重金属污染:A区为轻度,B区属于中、重度,C区污染程度不一。重金属Cr, Cd, Cu, Pb总量不同程度超过淮南土壤背景值。(4)土壤修复效果C区优于B区,B区存在突出问题,亟待改善。     

焦岗湖本土水生植物的水质净化试验

[目的]针对淮南市焦岗湖近期污染物超标问题,开展本土4种水生植物进行水质净化试验,为焦岗湖利用水生植物修复水质提供可靠依据。[方法]在对淮南市焦岗湖水质检测的基础上,选取焦岗湖本土种植的泽泻(Alisma plantago-aquatica)、千屈菜(Lythrum salicaria)、石菖蒲(Acorus tatarinowii)以及金鱼藻(Ceratophyllum demersum)等水生植物为研究对象,在人工模拟自然条件下,研究其对焦岗湖水体中总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_3-N)、化学需氧量(COD)等污染物的去除效果。[结果]千屈菜、泽泻和石菖蒲对TN去除率较好;石菖蒲和金鱼藻对氨氮去除效果良好,千屈菜对TP去除效果最佳,而对于COD而言,4种水生植物均有较为理想的去除效果。[结论]所选取的4种水生植物对各污染物均有一定的去除效果,将水生植物的种植面积、数量和时间进行优化配置,可用于焦岗湖水质改良。