风化煤施用对黄土高原露天煤矿区复垦土壤理化性质的影响研究

针对黄土高原露天煤矿区复垦土壤存在的土体构造不良、土壤养分极度贫乏等问题,通过野外分区试验,以风化煤为修复介质,研究刺槐种植后露天煤矿区复垦土壤理化性质的变化.结果表明,不同量风化煤施用后,各土层土壤团聚体的质量、水稳性团聚体含量及土壤阳离子交换量均有不同程度改善;0～20 cm土层土壤有机质、腐殖质含量显著提高,且明显高于20～40 cm土层;20～40 cm土层土壤有机质,腐殖质无显著改善.风化煤施用使土壤pH有所降低,但效果不显著.随着改良时间延长,0～20 cm土层各理化指标均有改善;20～40 cm土层除有机质、腐殖质无显著变化外其他指标均有改善.总体来看,风化煤施加量为27 000kg·hm-2时改良效果最佳.     

安太堡露天矿区土地类型变化研究

研究目的:露天矿是一个比较特殊的土地利用研究对象,在矿区土地利用的过程中,矿区的土地生态系统严重受损,为了矿区的生态安全,通过对矿区开采过程中形成的各种土地类型做相关的探讨,以了解矿区土地类型演变的规律。根据土地类型变化规律为矿区土地复垦提供指导性的原则。研究方法:实证分析和文献资料法,同时采用数学计算的方法,计算出土地类型的单一土地利用动态度及土地类型的转移量。研究结果:以山西省平朔安太堡露天矿为例,采用不同的标准划分了不同的土地类型,提出了露天矿不同土地分类标准之间的联系及破坏分类标准下土地类型的动态变化过程,通过土地类型的单一土地利用动态度及转移总量变化矩阵来分析矿区土地类型的数量变化,突出了土地类型之间的时空演变规律并反映了露天矿区土地类型演变迅速、破环剧烈的特点。     

两种水土生态恢复模式下刺槐种群数量特征与空间格局研究

为了研究刺槐在不同恢复模式中的数量特征和格局分布,选择复垦17a的SⅢ样地(刺槐×榆树×臭椿)和SⅤ(刺槐纯林)两块固定监测样地,对比两样地中刺槐的径级结构、枯梢个体的格局和入侵物种的特征等。结果表明:(1)SⅢ样地中刺槐存活率和存活个体的平均胸径比刺槐纯林要高;(2)由于竞争关系的存在及水分等环境因子的影响,SⅢ样地和SⅤ样地刺槐不同径级个体的空间分布表现出一定的空间异质性。(3)枯梢与刺槐栽种的密度和所处的位置有关,受风较多的SⅤ样地枯梢严重,背风的SⅢ样地枯梢树木明显少于SⅤ样地。     

安太堡露天煤矿复垦区不同人工林土壤呼吸特征

[目的]探讨复垦模式对土壤呼吸作用的影响,同时为矿区复垦土地质量评价、复垦模式的筛选提供数据支撑。[方法]采用动态密闭气室红外CO2分析法对露天煤矿复垦区5块永久性样地土壤呼吸作用及其相关组分的日变化及季节动态进行跟踪测定。[结果]各样地土壤呼吸作用均呈现出明显的季节变化规律,但日变化趋势却各不相同。土壤呼吸速率日变化在5,9,10月份变幅较为平缓,6,7,8月份变幅较大,且在7,8月份达到最大值。去根系后,土壤温度及水分与未处理之间没有显著差异,但土壤呼吸速率值明显下降,下降幅度为19%~46%。土壤总呼吸速率和去根系土壤呼吸速率均与土壤温度、土壤水分、双因子呈幂或指数函数关系。[结论]刺槐纯林模式更有利于土壤的熟化与肥力的提高。     

基于RS与GIS的平朔露天矿区土地利用类型与碳汇量的动态变化

为了研究矿区土地复垦与生态重建对陆地生态系统碳素生物地球化学循环的影响,以平朔安太堡露天煤矿为研究对象,通过遥感影像解译,对矿区1976-2009年33a期间的土地利用类型与碳汇量变化进行了研究。结果表明:1)由于采矿活动和土地复垦工程的交互影响,矿区5224.98hm2范围内土地利用类型发生了巨大变化:3346.35hm2的耕地和906.45hm2的林地全部转化为工业广场、剥离区、露天矿坑、未复垦的排土场和已复垦的排土场,其中复垦面积为1167.72hm2;2)矿区生态系统的碳汇量和碳汇价值,分别由1976年的602040.22t和63214.22万元,下降为2009年的351173.50t和36873.22万元;3)1990-1996年和2001-2005年期间,矿区生态系统碳汇量分别有所上升。通过设置研究区域在33a间"全部废弃地未复垦"、"全部废弃地常规复垦"以及"全部废弃地生态复垦"3种情景模拟,得出碳汇量分别为62279.57t、961622.2t和1250108.86t,说明采取科学的土地复垦与生态重建措施,有利于整个矿区生态系统碳汇量的增加。     

平朔矿区复垦林地蛾类调查及多样性分析

2007年6—9月利用灯诱法对平朔矿区复垦林地蛾类昆虫种类进行了调查,共采集蛾类昆虫12科155种。区系组成分析结果表明,该地区蛾类昆虫群落以夜蛾科为优势类群,尺蛾科、天蛾科、螟蛾科、枯叶蛾科、木蠹蛾科、毒蛾科这6科为常见类群。利用多样性指数对不同样地蛾类群落结构进行了分析,结果表明,复垦时间和复垦模式对蛾类昆虫群落的多样性影响较大。     

平朔矿林地沙棘木蠹蛾和红缘天牛为害调查

2007年6月至2008年9月,多次对平朔矿区排土场复垦林地发生的沙棘木蠹蛾和红缘天牛进行了实地调查。结果表明,平朔矿区排土场复垦林地的林龄有的已有10多年,由于受土层厚度和水分的影响,有的沙棘长势提早发生变化,在这个演替的过程中,沙棘木蠹蛾和红缘天牛的发生达到严重的程度。在5年以上的幼龄林,也开始有中轻度为害的迹象,应加以重视和采取防控措施。随着林龄的提高,沙棘主株受危害的程度明显增加。干旱的立地条件使沙棘的长势提前衰退是造成该矿区沙棘木蠹蛾和红缘天牛大发生的重要原因。     

煤矿区产业转型的机制、模式研究与实证分析——以平朔矿区为例

为探讨煤炭型矿区复垦土地可持续利用与产业转型,本研究以平朔矿区为例,通过对矿区产业结构框架组成关系、矿区传统土地复垦模式以及产业结构特征与演替规律分析,研究了矿区复垦土地与产业转型的机制与模式。研究表明:我国矿区复垦土地可持续利用与产业转型目标导向机制应从"二元主导机制"过渡到"多元并存主导机制",最终实现"多方合作主导机制";平朔矿区产业框架应由粗放型、外延式向精益型、内涵式转变;依产业链不同,平朔矿区产业转型模式可分为两类,一是黑色工业产业链:煤炭开采-煤矸石-电-硅铝-建材工业,可实现矿区资源、能源和废弃物的高效利用,减缓产业转型的环境压力;二是绿色生态产业链:农-林-牧-药-农产品加工-生态旅游,是依托田园综合体的经济技术原理重构"生产、生活、生态"空间、促使复垦土地功能提升的必然途径。     

矿区土地复垦与生态产业链总体规划设计

循环经济与可持续发展理念指导下的平朔煤矿区生态恢复与重建,有2条相互依存的生态产业链:一是以煤为主,电、化、氧化铝、建材并举的黑色产业链;二是围绕复垦土地开展生态重建,种、养、加一体化发展的绿色生态产业链。这2条生态产业链构成了平朔矿区生态系统功能的多样性,它既不同于自然生态系统,也不同于典型工业园区,是集自然生态系统、受损生态系统与恢复生态系统为一体,涉及农业用地、工业用地的复合生态系统。根据矿区土地利用现状、生态系统多样性与完整性等指标的相似性与变异性,将平朔矿区划分为农业综合利用区、工业生态园区、恢复生态保护区、旅游观光区、生态重建区与待开采区6个一级生态功能区及22个二级生态功能区。对矿区土地、水、生物等生态资源进行了系统的调查和评价,设计了复垦土地生态系统种、养、加为一体的生态产业链,提出了培训一批服务于矿区土地复垦与生态产业实施管理的专业技术队伍的建议。