煤炭开采对生态环境的扰动特征分析及生态修复技术

为了提高中国矿山生态修复水平,针对煤炭开采对生态环境的扰动机理不清及生态修复技术不完善的问题,剖析了煤炭开采对生态环境的扰动特征,并梳理了现有的生态修复技术。煤炭开采对生态环境的扰动特征包括扰动周期漫长、扰动范围广泛、扰动对象复杂(土地、水资源、大气,植被)、时空异质性强。目前,煤矿区最主要且最有效的生态修复技术包括地貌重塑、土壤重构和植被重建(物种筛选技术、物种配置技术和种植技术),这些技术应作为未来研究的重点。总体来看,中国仍面临着废弃矿山数量多,生态问题类型杂,生态修复难度大的问题,未来仍需进一步认识煤矿开采对生态环境的扰动特征、扰动规律、损伤传导机制和扩散规律,以促进新生态修复技术的研发。

北方大型露天矿区土壤有机碳库扰动与恢复研究

大规模露天煤矿开采严重扰动了矿区地形地貌和土壤碳循环过程。露天矿区土壤有机碳恢复提升符合“双碳”目标,对土壤肥力改善和生态系统自维持具有重要意义。为揭示露天采矿引起的土壤有机碳库的损失扰动特征,掌握矿区土壤有机碳恢复的影响因素及其提升策略,以我国最大的露天煤矿群准格尔矿区为研究区域,通过哨兵二号遥感影像提取了采损区域,采用了149个土壤采样和统计插值、影响因素回归分析等方法。研究结果表明,半干旱地区露天矿排土场矿山土与自然土壤的理化性质、生物活性等都具有明显差异,缺少自然表土覆盖的新复垦排土场矿山土有机碳含量极低,平均为0.19%;由于自然表土剥离不规范,无序混排等,据测算该区域表层土壤有机碳损失累计超过62万t;回归分析表明影响矿山土有机碳的恢复的因素依次是全氮(0.559)、复垦年限(0.225)和植被NDVI(0.172);调查表明复合植被恢复模式的土壤有机碳含量显著高于单一植被恢复模式,其中沙棘、苜蓿、草木樨构成的草灌群落土壤有机碳含量接近自然土壤。在单一植被恢复模式下,土壤有机碳含量恢复表现为:以沙柳等为主的灌木>以油松等为主的乔木>以火炬树等为主的小乔木>以紫花苜蓿等为主的草本植物。排土场复垦区平台和边坡土壤有机碳含量随时间变化不断增加,复垦年限5年后矿山土有机碳快速提升。排土场矿山土有机碳的持续提升是排土场生态修复成功的关键;控蚀保肥、添料增碳、植被汇碳、保护性耕作等措施是露天矿区排土场矿山土有机碳提升的主要技术途径。