矿山生态修复保护思路与方法研究--以淇河黑山废弃矿山为例

近年来,河南省在南太行地区积极推进矿山生态修复工作,以实现生态文明建设的目标,统筹山水林田湖草沙系统治理,并入选国家第三批山水林田湖草生态保护修复试点,取得了显著成效。以淇河黑山废弃矿山为例,针对废弃矿山生态修复中典型地质遗迹保护提出了新思路与方法;对矿山环境问题进行了分析,强调了黑山火山口地质遗迹重要的科研和教育价值,进而提出环境重塑的植物配置,修复该地区的生态环境,并在此基础上开发新形式的旅游资源。最终达到矿区生态治理与旅游开发的双赢目标。

生态系统服务价值与人类活动强度关联性分析及权衡——以淇河流域为例

以淇河流域为研究对象,利用2000~2015年土地利用/覆被数据,结合当量因子法修正中国陆地不同生态系统服务价值当量表,采用双变量相关分析法和生态系统服务权衡模型分析生态系统服务权衡协同关系,引入人类活动强度指数评估模型分析人类活动影响空间特征,运用空间自相关探讨人类活动影响与生态系统服务价值的空间关联性及LISA聚类分析.结果表明:(1)2000~2015年淇河流域生态系统服务价值呈下降趋势,2010年生态系统服务最低(19.29亿元),废物处理平均价值最大(3.68亿元),娱乐文化平均价值最小(0.81亿元);(2)从生态系统权衡协同关系来看,两种相关性分析均表明研究区生态系统服务以协同关系为主,由线性关系发现供给服务、调节服务与支持服务呈现为互为增益的协同关系,文化服务与支持服务、供给服务、调节服务分别表现为此消彼长的权衡关系,生态系统服务权衡协同度表明土壤保持和原材料及土壤保持和生物多样性协同度最高(4.4),权衡度最高(-5.2)为水源涵养和原材料、水源涵养和生物多样性;(3)淇河流域人类活动强度空间分异显著,流域下游人类活动影响强度明显高于上游地区,人类活动强度与生态系统服务价值空间相关性由正相关转向负相关.

淇河流域生态系统服务权衡及空间分异机制的地理探测

复杂的地形地貌使小流域具有生产、水源供给和调节等多种生态系统服务功能和显著的区域差异性,然而对小流域生态系统服务权衡关系及外部驱动机制集成测度一直是地理学、生态学和经济学研究的难题。以太行山南段淇河流域为研究对象,利用气象数据、土地利用/覆被数据、植被NDVI等多源数据,使用CASA模型和InVEST模型分别估算固碳、土壤保持及水源供给服务,运用空间叠置法和相关性分析测度生态系统服务权衡关系,进一步利用地理探测器中因子探测和交互探测分析自然环境和人类活动影响对生态系统服务权衡关系的空间影响。结果表明:①2000—2015年,淇河流域多年平均固碳量为375.55 gC m^(-2) a^(-1),且多年递减速率为18.20 gC m^(-2) a^(-1);多年平均土壤保持量为396.72 t hm^(-2)a^(-1),多年递减速率为1.2 t hm^(-2) a^(-1);多年平均水源供给量为67.26 mm/a,以0.16 mm/a的速率递减。②研究时段内,生态系统服务关系以强权衡和低协同为主导,且存在显著的空间分异特征,低协同分布区域减幅为16.21%,强权衡增幅最多(11.85%),表明流域生态系统服务能力呈升高趋势;生态系统服务两两关系中固碳与水源供给、水源供给与土壤保持表现为权衡关系,固碳与土壤保持呈协同态势。③地理探测器结果表明:固碳与土壤保持方面,植被NDVI(0.306)>气温(0.241)>土地利用程度(0.002);固碳与水源供给方面,植被NDVI因子解释力最强(0.381);水源供给与土壤保持方面,降水、气温和高程因子解释力均高于0.5;交互探测后各影响因子解释能力显著增强。

基于土地利用变化情景的生态系统碳储量评估——以太行山淇河流域为例

区域土地利用变化是导致生态系统碳储量变化的主要原因,影响其碳源、碳汇效应,但以往结合时空尺度探讨流域未来土地利用变化对生态系统碳储量影响的研究尚不多见。以太行山淇河流域为例,分析2005-2015年土地利用变化,采用Markov-CLUE-S复合模型预测2025年自然增长、耕地保护及生态保护情景下的土地利用格局,并基于土地利用数据,运用InVEST模型的碳储量模块评估2005-2015年及未来不同情景下的生态系统碳储量。结果表明:①2015年淇河流域生态系统碳储量和平均碳密度分别为3.16×10~7t和141.9 t/hm^2,自2005年以来分别下降0.07×10~7t和2.89 t/hm^2。②2005-2015年碳密度在低海拔区域以减少为主,在高海拔区域增加区与减少区比例相当,淇河中下游地区建设用地的大肆扩张以及上游林地的退化是导致碳密度下降的主要原因。③2015-2025年自然增长情景下碳储量和碳密度下降仍较明显,主要是低海拔区域固碳能力的减弱;耕地保护情景减缓了碳储量和碳密度的下降幅度,主要是由于低海拔区固碳能力的增强;生态保护情景下,碳储量和碳密度显著增加,分别达到3.19×10~7t和143.26 t/hm^2,主要发生在海拔高于1100 m的区域。生态保护情景能够增强固碳能力,但不能有效控制耕地面积的减小。因此,研究区土地利用规划可统筹考虑生态保护和耕地保护情景,既能增加碳汇,又能保障耕地质量和粮食安全。

太行山淇河流域土地利用变化对生境的影响

山地作为陆地表面的特殊地域单元,地形起伏较大,生态系统较为脆弱,对全球变化信号有放大作用。因此,研究山地土地利用变化对生境质量的影响,对于权衡区域生态保护与发展及土地资源的可持续利用具有重要意义。本文基于InVEST模型,结合土地利用数据,并从地形起伏度视角,对太行山淇河流域2000-2015年生境质量进行研究。结果表明:(1)2000-2015年期间,淇河流域土地利用变化表现为耕地、林地面积逐渐减少,草地、建设用地面积逐渐增加。(2)流域整体生境质量较好,平均生境质量指数均超过0.7,且2015年有明显提升。(3)淇河流域的生境质量变化受地类变化影响较大。耕地、草地、建设用地由于受到过人为干扰的影响,其生境出现不同程度的退化;采伐、毁林开荒等行为导致林地的生境也开始缓慢退化,但由于林地的植被覆盖度较高,抗干扰能力较强,加上逐渐开始对其进行恢复,生境质量水平依然较高。(4)该流域生境质量在地形起伏度上的分布特征表现为平坦区和微起伏区以一般等级生境质量为主,小起伏区和中起伏区则以高度重要和极重要等级生境质量为主。