晋北大型露天矿区生态系统弹性研究

为定量评估矿区生态系统弹性,从系统内在能力的角度揭示矿区在面临扰动时的状态保持与演变过程,本研究利用七期Landsat TM影像解译后的土地利用数据,结合遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术计算的植被覆盖度,运用生态弹性度计算模型,从土地利用显性形态变化的角度分析了1990—2018年整个平朔矿区以及三大矿山生态弹性度的动态变化。结果表明:1990—2018年整个平朔矿区的弹性值介于5~10之间,最大值为9.83,最小值为5.53;1996—2000年弹性值下降明显,2000—2014年弹性值不断上升但速度逐渐变缓,2014—2018年转为下降,但弹性值依然处于9~10之间,生态环境有所改善。矿山区域的生态弹性度差异明显,安太堡矿的弹性值一直处于较低水平,最大值仅为4.05;安家岭矿的弹性值呈现先上升后下降的趋势,弹性值峰值为5.26,最小值为3.57;东露天矿的弹性值呈下降趋势,但一直维持在5~6之间。矿山开采导致矿山区域的生态弹性度处于较低水平,2009年后矿山生态弹性度持续下降,平朔矿区的生态弹性度整体受到负向驱动,生态弹性动态度不断减小。研究表明,矿区生态弹性度的变化受土地利用类型与植被覆盖度影响较大,矿山生态弹性度的变化会通过尺度效应传递到整个矿区。

晋北大型露天矿区景观生态风险时空异质性

矿产资源开采对生态环境产生了剧烈扰动,加剧了矿区生态环境的风险性,严重威胁区域的可持续发展。从景观生态学角度将景观格局与生态风险相结合对矿区生态环境进行评估,从而揭示矿区景观生态风险的时空异质性,促进土地资源的可持续利用。以1990-2018年7期Landsat TM影像解译后的土地利用现状数据为数据源,构建景观生态风险指数,结合空间统计学及地统计学理论,探究1990-2018年平朔矿区景观生态风险的时空异质性。结果表明:1990-2018年平朔矿区景观生态风险的空间分布呈集聚分布模式,Moran’s I指数处于0.53~0.68,Z得分远高于检验阈值1.96,风险的空间集聚效应明显。1990-2018年平朔矿区的景观生态风险等级以中低、中、中高水平为主,占全区总面积的70%~90%,低风险区域主要分布于井坪镇以及白堂乡与向阳堡乡的大片林地,耕地是中等风险的主要分布区域,高风险区域逐渐向矿界内的矿业核心区收缩。1990-2018年平朔矿区景观生态风险空间异质性中的随机变异均小于空间自相关变异,由空间自相关部分引起的空间异质性占据主导地位。研究表明,在0.50 km×0.50 km的研究尺度下,1990—2018年平朔矿区景观生态风险具有很强的时空异质性,时间上呈现先增加后降低的趋势,空间相关性显著,空间分异特征明显。