黄河流域下游煤矿采煤塌陷区耕地破碎化动态演变——以山东济宁市为例

摘要

黄河流域下游煤矿区多属于高潜水位矿区,煤炭开采引发地表塌陷,积水严重.同时存在耕地面积持续消退、生态失衡等问题,严重影响资源可持续利用和社会经济发展.在我国提出生态文明建设和粮食安全保障的重点时期,亟需揭示矿区耕地资源的动态演变规律和解决采煤塌陷区土地资源利用与保护问题.通过以黄河流域下游"煤-粮"复合区山东济宁市为研究对象,基于概率积分法预测2019-2030年采煤塌陷地扩张以及土地资源损毁情况,结合形态学空间格局分析(MSPA)选取1 pixel和2 pixel宽度阈值,通过斑块重要度指数(IdPC)分别提取不同阈值下研究区内集中连片且面积较大的耕地重要核心区,采用整体连通性指数(IⅡC)定量分析2018-2030年耕地核心区因塌陷损毁导致的耕地破碎化动态演变过程.结果 表明:①济宁市2018-2030年间采煤塌陷区不断扩张,到2030年预测采煤塌陷区50613.52 hm2,损毁土地中耕地面积32603.65 hm2,且东滩煤矿损毁耕地最为严重;②MSPA分析中边缘宽度阈值设定将会导致斑块数量以及内部连接度显著变化,在1 pixel阈值下表征塌陷导致的细小耕地破碎化作用明显;③未来10 a济宁市采煤塌陷造成耕地面积持续减少,耕地重要核心区域逐渐消退,煤矿区内耕地呈现破碎零散的分布状态,且小尺度的煤矿区耕地面积变化,导致周围大片耕地连接度降低;④不同资源赋存、生产利用状况不同,导致不同煤矿耕地破碎化特征明显差异.其中岱庄生建煤矿、北徐楼煤矿耕地平均IⅡC值变化较大,分别下降0.65和0.64;高庄煤矿、横河煤矿、济宁二号煤矿、三河口煤矿和杨庄煤矿平均IⅡC值分别下降0.58,0.55,0.55,0.51,0.51,表明未来10 a矿区内的耕地连接度大幅下降、破碎化程度加剧.综上所述,塌陷区耕地的减少在一定程度上降低了市域范围耕地连接度,因此在今后土地复垦工作中,各煤矿区需要强化耕地复垦的力度,从而减小对农业生产的负面影响.