接种菌根对矿区植物根际微环境的改良效果研究

煤炭的大规模地下开采不仅破坏了地表植物,而且对矿区土壤造成了严重影响。微生物修复技术是矿区土壤修复的研究热点之一,通过在采煤沉陷区紫穗槐接种菌根真菌,系统地研究菌根对紫穗槐根系形态的发育,对土壤性状的改良以及根际微生物种群数量的影响。结果表明,间隔一年后,接菌紫穗槐根际土壤菌丝密度和微生物数量显著高于对照;菌根植物根际土壤有效磷含量比对照增加42%,速效钾含量比对照增加9%~11%;菌根植物的根系发育状况良好,接菌紫穗槐根长比对照高30%~40%,根尖数多10~20个,根际土壤总球囊霉素接菌植物比对照高0.2~0.6 mg/g。在采煤沉陷地上接种丛枝菌根真菌,可改善根际土壤的性状,有利于地表植被的恢复与稳定,为微生物修复技术的推广应用奠定了一定的理论基础。     

开采沉陷对耕地资源价值的影响研究

煤炭资源的大规模开采,造成耕地资源大面积损毁,严重威胁我国的粮食安全,制约了矿区可持续发展。目前开采沉陷对耕地的损毁研究主要集中在经济层面,忽视了耕地资源所具有的生态服务功能以及社会保障功能。文中根据资源价值理论,结合郑州矿区实际情况,定量评价了煤炭开采所造成的不同损毁程度的耕地资源价值损失,其中,轻度损毁的耕地价值损失2639元/hm2/a,中度损毁的耕地价值损失7737元/hm2/a,重度损毁的耕地价值损失22715元/hm2/a。该方法能够较为全面地反映开采沉陷对耕地资源的损毁情况,为合理制定矿区耕地资源补偿方案提供依据,具有较好的应用前景。     

1986—2021年彬长矿区植被覆盖度时空变化及其影响因子

[目的] 分析彬长矿区植被覆盖度变化特征及空间分布影响因素,判别矿区的生态状况断,为矿区复垦和生态恢复提供科学参考和理论依据。[方法] 基于Google Earth Engine云平台,获取1986—2021年30 m分辨率Landsat Surface Reflectance Tier 1 Data（地表反射率数据）,基于像元二分模型,采用趋势分析法、F检验等方法对彬长矿区植被覆盖度多年时空变化作出定量分析;在此基础上运用地理探测器对植被覆盖度的空间分异性进行地理因子解析。[结果] ①1986—2021年彬长矿区植被覆盖度改善状况较好,总体呈现增长趋势,平均增长率为0.64%/a;研究区多年平均植被覆盖度水平较高,中覆盖度及以上面积占87.14%,空间分布上呈现“东南高,西北低”的特点。②植被覆盖度变化趋势上,研究区以显著改善区域为主,其面积所占比例为56.65%,但仍有些许地区植被显著退化,主要集中在靠近城市河流道路区域。③各因子对植被覆盖度的影响大小排序为：坡度>高程>年降水>GDP>人口密度>年均温>植被类型>土壤类型,坡度与年降水交互作用对植被覆盖度空间分异性影响最强。[结论] 1986—2021年彬长矿区植被覆盖状况良好,整体呈现显著增长趋势,植被改善情况明显,坡度为影响研究区植被覆盖度空间分异性的主导因子。     

基于灰色系统理论的沉陷地土壤特性变化研究

利用灰色系统理论对沉陷土地土壤质量的变化进行了研究,结果表明,就沉陷地土壤的不同层次特性而言,深度土壤的关联度较大,表层土壤的关联度较小;从综合曲线变化态势来看,随着沉陷深度的加大,关联度逐渐降低;泥浆泵复垦土地土壤特性的关联度随时间推移,关联度逐渐增大,逐渐接近正常农田。     

基于能值理论的开采沉陷地养分变化研究

应用能值理论,以能值作为度量工具,将土壤生态系统内流动和储存的各种不同种类的能量和物质转换成同一标准,开展矿区沉陷地土壤问题的研究。根据土壤养分能值的转换率,计算出土壤养分所具有的能值,分析沉陷地整治前后的土壤养分变化,并利用能值计算出土壤的养分信息熵,以揭示沉陷地土壤系统的演变规律。针对山东某矿区沉陷地的研究结果表明,随着沉陷深度的加大,土壤养分能值的变化轨迹呈V形,在开始阶段,养分能值随下沉深度加大而逐渐减少,达到某一极值后,土壤养分能值随沉陷深度加大而逐渐上升。从变化曲线上可以看出,养分能值在空间分布很不均匀;沉陷地表层土壤养分熵值较小,有序性较高,底部土层土壤养分熵值较大,有序性较差。不同时期泥浆泵复垦地0～20cm层土壤养分能值均低于对照正常农田,且随时间变化较大,总体趋于正常农田。20～40cm层养分能值高于或接近正常对照农田,而且变化幅度大于表层土壤。泥浆泵复垦地养分信息熵随着时间变化有较大的波动,总体上熵值在减小。研究结果对于沉陷土地的复垦与改良具有一定的指导意义。     

气候要素和土壤质地对青藏高原草地净初级生产力和降水利用率的影响

植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)和降水利用率(precipitation-use efficiency,PUE)是直观反映群落生长状况以及植被对降水的利用效率的重要指标。以青藏高原为研究区,利用2000–2015年植被NPP遥感产品,结合同时期的气象和土壤质地数据,采用回归分析、相关性分析和构建结构方程模型分析降水、气温和土壤质地对青藏高原NPP和PUE变化的影响。结果表明,1)降水(|r|=0.71,P 0.001)和气温(|r|=0.67,P 0.001)与NPP呈极显著正相关关系,且降水对NPP影响大于温度;2)降水(|r|=0.4,P 0.001)和气温(|r|=0.56,P 0.001)与PUE呈极显著正相关关系,但降水对PUE变化的解释能力低于温度;3)土壤黏粒含量和PUE之间呈极显著正相关关系(|r|=0.41,P 0.001),土壤砂粒含量和PUE之间呈显著负相关关系(|r|=0.35,P 0.001)。综上可知,在青藏高原降水是NPP的第一限制因子,而温度是控制PUE的首要因子,土壤质地对PUE的影响应予以长期关注,这有利于为不同质地条件下的水资源分配方式提供参考。     

农田景观规划设计及3S技术应用

农田景观规划设计是一项系统工程，可用于协调农田生产与农田持续利用的关系，是维护农田生物多样性的一个重要途径。在全球生态农业发展趋势下，要求农田生态系统满足生产功能时，合理协调农田的社会、经济、生态效益，满足人与自然协调发展。通过对关于文献的分析，结合可持续发展对农田景观规划设计的要求，该文阐述了农田景观规划设计层次、原则、步骤、规划设计内容与方法，并介绍了3S技术在农田景观规划设计中的应用，以期对我国的农田景观规划设计起到借鉴和促进作用。     

矿粮复合区生态足迹演变研究

矿粮复合区涉及环境、矿业、农业、经济等多个学科的交叉、复合问题,环境和粮食安全问题尤为突出,目前缺少系统研究。本研究利用生态足迹的分析方法对矿粮复合区生态足迹的变化情况进行分析,为复合区生态重建提供重要理论依据。研究结果表明:焦作市为了调整产业结构,促进经济转型,加快工业发展和城市化进程,引起可耕地数量减少和建成地数量加大,总生态承载力略有起伏,但人均生态承载力呈下降态势;人均生态足迹正在逐年上涨,人均生态赤字逐年加大,在各类生态生产性土地中,只有可耕地满足当地的需要,其他各类土地都不同程度存在生态赤字。     

省域耕地集约利用评价——以河南省为例

以河南省耕地利用为评价对象,采用层次分析法和聚类分析法,构建了反映耕地集约利用状况的指标体系,分区域评价了耕地集约利用状况。结果表明,河南省耕地集约利用有明显的区域差异性;较低的耕地生产潜力利用率和农用地利用结构优化度是当前耕地集约利用的主要抑制因素;提高耕地生产潜力利用率和优化农用地利用结构应是今后提高耕地集约利用的主要途径。