基于生命周期的露天矿区土地生态质量演变研究——以白音华煤矿为例

摘要

矿产资源开发利用带来经济利益的同时扰动了矿区土地的生态质量。特别是露天开采时，采矿对土地的扰动最为强烈，矿区土地利用具有显著的转变、占用和恢复的生命周期。目前对矿山企业的生命周期演变研究较为丰富，但缺乏矿区土地转变、占用和恢复全生命周期的生态质量影响评价与分析。基于此，本文利用生命周期理论研究矿区的土地生态质量演变特征，对干旱区露天矿内采空区扩展和土地扰动过程进行系统分析，同时揭示露天矿区土地生态质量时空演变特征，并提出土地生态质量保护的建议。
　　首先，本文分析了露天采矿区的扩张和矿区土地利用格局的变化模式，并分析矿区土地资源在转变、占用和恢复三个生命周期过程中的一般特征。基于一般土地生态系统的生态服务框架，分析土地转变、占用和恢复过程对土地生态服务的影响。其后，根据露天矿区土地资源的生态功能定位，选取植被净初级生产力、碳固定量、水源涵养量、土壤保持量四项关键生态服务作为露天矿区土地生态质量的指示指标。基于一般生命周期评价方法，建立了露天矿区土地生态质量演变的总体框架，明确了评价目标与范围，并开发了时空清单和影响评价方法。
　　以内蒙古自治区白音华煤矿为实证研究的案例，利用矿区1995年至2015年5个时相的遥感影像和其他土地复垦与地质环境监测数据，研究了白音华矿区土地利用的空间格局及其动态变化状况，分析了矿区土地在转变、占用和恢复状态下的土地生态质量，还利用露天矿区土地生态服务质量演变模型评估了白音华采矿对土地生态质量的影响。结果表明：1995-2015年间原地貌减少了55.82km2，截止2015年采坑面积达到22.83km2，占矿区总面积8.55％；排土场面积24.57km2，占矿区总面积9.2%；复垦区面积1.41km2，占矿区总面积0.53%。全矿区1995-2015年NPP量、碳固定量、水源涵养量和土壤保持量等四个指标的累积影响量分别为6.48×1010g、2.92×1010g、2.96×1010g、4.44×1010g物质量，每平米分别影响242.80g、109.28g、110.73g、166.25g物质量。对于经历了完整土地利用生命周期的复垦区土地，从1995到2015年，复垦区土地的4个生态质量指标总量分别下降了0.80×108g、0.36×108g、0.38×108g、0.63×108g物质量，单位面积分别下降了56.90g、25.60g、26.60g、44.81g物质量。
　　根据露天矿区土地生态服务质量的演变规律，分析了矿区土地生态质量演变的趋势、土地复垦在土地生态质量改善中的作用。在露天矿区合理开发矿产资源、加强土地资源保护与治理方面提出了一些建议。

目录

声明

致谢

1 绪论

1.1 背景及意义（Backgrounds and Significances）

1.2 文献综述（Literature Review）

1.3 研究内容及方法（Research Contents and Methods）

2 露天矿区土地利用生命周期分析

2.1 采矿对矿区土地资源的扰动（Disturbance of Mining on Land Resources in Mining Area）

2.2 矿区土地利用的生命周期（Life Cycle of Land Use in Mining Area）

2.3 矿区土地利用格局的时空转换（ Temporal and Spatial Conversion of Land Use Pattern in Mining Area）

2.4 本章小结（Chapter Summary）

3 采矿活动对土地生态质量的影响分析

3.1 采矿活动的生态效应（Ecological Effects of Mining Activities）

3.2 土地生态质量的指标体系（ Impacts of Mining on Land Ecological Quality）

3.3 土地生态质量指标的测度（Measurement of the Indicator of Land Ecological Quality）

3.4 本章小结(Chapter Summary)

4 露天采矿区土地生态质量影响评估的方法构建

4.1 总体框架、目标和范围（Framework, Objective and Scope）

4.2 时空清单与影响评价（Temporal-Spatial Explicit Inventory and Impact Assessment）

4.3 生命周期评价结果解释（Explanation of the LCA Results）

4.4本章小结（Chapter Summary）

5 露天矿区土地生态质量影响评估的实证研究

5.1 研究区概况（Study Area）

5.2 数据与方法（Data and Methods）

5.3 结果与分析（Results and Analysis）

5.4 本章小结（Chapter Summary）

6 结论与讨论

6.1 结论（Conclusion）

6.2 讨论（Discussion）

参考文献

作者简历

学位论文数据集