服务“源头严控、过程严管、后果严惩”全链条管理的全国矿山遥感监测技术体系已经形成。2019年遥感监测查明:全国采矿损毁土地361.05万hm²,约占全国陆域面积的0.37%;其中,挖损土地145.93万hm²,压占土地130.67万hm²,塌陷土地84.45万hm²;在建生产矿山采矿损毁土地134.04万hm²,废弃矿山采矿损毁土地227.01万hm²。全国累计矿山环境恢复治理土地93.08万hm²。2018年度,全国新增的采矿损毁土地4.81万hm²,新增的矿山环境恢复治理土地6.52万hm²。初步分析了全国采矿损毁土地、矿山环境恢复治理土地等遥感工作现状及存在问题,提出对策建议。

为研究矿山开采及修复过程中如何开展生物多样性管理,本文借鉴IUCN(世界自然保护联盟)发布的《矿山生物多样性管理系列指南》成果,将相关理论和方法应用到广东大宝山矿生态修复实践中。文章在介绍IUCN的“综合生物多样性管理体系”方法主要内容的基础上,将其作为大宝山矿实施生态修复依据,阐述了该管理体系在矿山生态修复工程中的应用,并结合广东大宝山矿的实际情况,提出了大宝山矿生物多样性管理的保护与修复框架,包括全周期的生物多样性管理手段,重点阐述大宝山矿生物多样性调查与监测、评价、保护与受损控制及恢复的技术方案,最后分析了对中国矿山生物多样性保护和修复的启示,IUCN矿山生物多样性管理系列指南对于指导我国矿山生态修复具有重要作用。

为探究大型露天煤矿开采对西北干旱荒漠区景观生态风险的影响,以及资源型城市转型背景下的时空动态,以资源衰退型的内蒙古自治区乌海市及周边县域为研究区,结合现有景观生态风险评价中的干扰度、脆弱度指标,增加受威胁指数来综合构建资源型城市景观生态风险评价框架。基于乌海市2005—2015年景观类型数据,从时间和空间上分析景观生态风险及其动态。结果显示:(1)2010—2015年景观类型之间转移相较于2005—2010年更剧烈,年变化强度分别为7.43%和3.44%,工矿用地与城市建设用地最活跃,但年增加强度减小。(2)林地、水域和湿地损失度先略增加后大幅度减小,其他土地和草地损失度呈增加趋势,工矿用地先减小后略增加;城市建设用地和工矿用地受威胁指数最大,其余类型的景观受威胁指数均有上升趋势,但其他土地、水域和湿地增加趋势逐渐减慢。(3)2005—2015年景观生态风险指数升高,空间分布总体呈西、中部高而南北低的格局,而不同等级风险区表现为低风险区由边缘向中心转移,而高风险区依托原有高风险区扩展。研究期风险区变化显著的是西部沙地高风险区,矿区东部其他土地因周围分布灌丛和草地,风险始终低于西部其他土地。根据不同风险等级中工矿用地的面积占比情况,将工矿用地占比控制在5%以内可达到控制总体景观生态风险的目的。研究为资源型城市通过合理的景观配置进行生态风险管控提供了依据。

煤炭开采是一种具有大规模高强度性质的生态扰动行为,会产生区域地表压占与损毁、植被破坏等生态扰动和环境污染问题。西北干旱荒漠区气候干旱,植被稀疏,生态环境本身极其脆弱,宁东矿区是典型的干旱荒漠煤炭开发区,有重要的研究价值。本文选择宁东矿区以及与矿区自然条件相近的自然植被参照区作为研究对象,收集2008—2019年共276期MODIS归一化植被指数(normalized vegetation index,NDVI)长时间序列遥感数据,通过STL时间序列分解、函数主成分分析(function principal component analysis,FPCA)、像元二分模型植被覆盖度计算等方法,从时间维度上分析了矿区周边区域和参照区NDVI均值在研究期内的总体变化趋势,发现随着开采过程的持续,相比自然参照区植被而言,矿区周边植被生长受到了明显胁迫;从空间维度上分析了不同距离缓冲区NDVI数据的相关性特征,在此基础上通过函数主成分分析得到第一主成分函数,确定矿区生态影响范围边界在7 km左右;本研究还在像元尺度分析了植被覆盖度的变化情况,按照变化的程度进行了分级统计分析,发现矿区周边区域虽然NDVI均值总体长期趋势相对稳定,但植被中度和重度退化区域面积明显增加。

于2018年1月与7月采用流动监测法,对内蒙古乌海粉尘颗粒物进行采集,结合监测站数据,研究乌海不同粒径粉尘浓度时空分布规律及影响因素。结果表明:乌海市冬春季粉尘污染远远高于夏秋季,春季污染最严重,夏季污染相对较轻。PM_2.5污染最严重月份为3月,PM₁₀污染最严重月份为4月。一天中粉尘浓度峰值出现在10:00—12:00,谷值出现在16:00—18:00。空间上东部粉尘浓度高值区以条带状分布,中南部和西部以点源放射状向周围扩散。不同土地利用类型内部粉尘浓度特征均不同。工矿用地和城镇内部浓度高于有林地和未利用地,耕地和水体内部浓度最低;工矿用地是乌海市粗颗粒粉尘的主要来源,城镇是乌海夏季细颗粒粉尘的主要来源,水体、耕地和有林地可明显降低空气中颗粒物浓度。总悬浮颗粒物(total suspended particulate,TSP)和不同粒径颗粒物(particulate matter,PM),包括PM₁₀、PM_2.5、PM₁等粉尘浓度与风速、湿度呈正相关,与温度、海拔呈负相关,其中气压是影响TSP浓度的最主要因素,湿度是影响PM_1-10的最主要因素。不同粒径粉尘浓度受到归一化指数、气象、地形等多因素综合制约,单一条件对大气粉尘影响有限。

安徽铜陵地区是我国典型的硫铁矿集中开采区。研究区内新桥硫铁矿等数座硫铁矿山的长期开采造成了生态环境的破坏,对铜陵地区硫铁矿集中开采区矿山进行地质环境评价可为矿山生态恢复提供依据。本文在资料分析和实际调查的基础上,选取了地质环境背景、矿业开发、矿山地质环境问题和地质灾害4种要素下20种评价指标,采用层次分析(analytic hierarchy process,AHP)法确定了各要素和指标的权重值。在此基础上运用模糊数学综合评判对研究区进行矿山地质环境评价,并采用ArcGIS的网格化插值评价法对比验证。结果表明:地质环境背景、矿业开发、矿山地质环境问题和地质灾害对矿山地质环境影响的权重值分别为0.10、0.14、0.37、0.39。模糊综合评价二级初判结果为:矿山地质环境问题对研究区矿山地质环境总体上影响较大,其中水土污染问题最为突出;一级初判结果为研究区内矿山地质环境总体较好。网格化插值评价将研究区矿山地质环境划分为严重区、较严重区和轻微区,面积占比分别为4.62%、32.04%、63.34%。模糊数学综合评价与网格化插值评价结果基本一致,AHP与模糊数学综合评判法对硫铁矿集中开采区的地质环境评价适用性较好。评价结果可为当地开展矿山地质环境保护和治理工作提供依据。

露天矿开采过程中的岩土剥离、土地压占导致大面积的地表、植被及地下水系被破坏和景观格局的改变,带来一系列生态环境问题。西北荒漠矿区作为我国未来煤炭资源战略的重要接替区,若无针对性的生态修复对策,将会严重威胁到我国国土生态安全。选取西北荒漠区7座典型露天煤矿,采用实地调研与实证研究法、遥感影像法、比较研究法等,从地貌重塑、砾幕层重构、荒漠植被重建3方面进行研究。结果如下:(1)新疆7座露天煤矿均有不同程度的土地扰动情况,白石湖矿区土地压占情况最严重,达到1 190.3 hm²;五彩湾矿区土地占用面积最大,为2 251.0 hm²;将军戈壁土地挖损面积最严重,达到1 007.3 hm²;大南湖矿区裸地面积最多,达到20 164.2 hm²;伊犁露天煤矿周边植被较多,达到343.3 hm²;西黑山矿区周边交通用地最多,达到194.3 hm²。(2)选择最具有代表性的五彩湾露天矿区进行砾幕层研究,其砾幕层面积比例由2000年的60.12%下降到2010年的31.28%,再上升至2017年的42.75%。(3)五彩湾矿区生物量为12.53 g/(m²·a),景观多样性指数为0.219 3,景观优势度为1.780 7,景观均匀度为0.109 7,其生态承载能力较弱,生态体系阻抗干扰能力较差,且区域的生态完整性较低。(4)五彩湾矿区植被覆盖率在2000年至2005年呈现上升趋势,2005年达7.72%,2005年至2015年呈现下降趋势,2015年降至3.89%。总的来说,西北荒漠露天矿区生态受损程度较为严重,应以砾幕层重构为主,采取人工支持引导的方式,提高自然生态修复的速率与效果,使受损生境通过自身主动反馈,走向自发恢复的良性循环。

基于安太堡露天煤矿南排土场1 hm²“刺槐(Robinia pseudoacacia)+榆树(Ulmus pumila)+臭椿(Ailanthus altissima)”配置模式动态监测样地复垦17年和22年的调查数据,采用多项指标对人工林下草本层植物物种多样性进行测度,同时利用方差比率法(VR )、χ²检验和Spearman秩相关系数检验对群落草本层物种总体关联性和主要物种的种间联结性进行了分析。结果表明:(1)复垦17年后,人工林下草本层共调查到20科46属62种植物,以菊科植物优势地位明显;复垦22年后,共记录到 18科39属53种草本层植物,禾本科植物的重要值逐渐增加。5年间,优势成分由大籽蒿(Artemisia sieversiana)变为鹅观草(Roegneria kamoji)。与原地貌自然植被相似,人工林下多年生和中生植物在两次调查中均占优势。随着复垦年限的增加,人工林下1年生、1-2年生及中生植物重要值下降,多年生和旱生、中旱生、旱中生植物的重要值有所增加。(2)复垦17年后,人工林下草本层植物物种丰富度已超过原地貌自然植被。随着演替的进展,Patrick丰富度指数有所降低,Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均呈现增加趋势。复垦22年后,人工林下草本层植物物种多样性已修复至原地貌自然植被的94.12%。(3)人工林下草本层植物总体关联性由显著负关联变为不显著负关联。主要物种正负关联比由0.30上升至0.79,但均小于1,并且呈极显著和显著关联的种对数较少,说明人工林下草本层植物群落种间联结较为松散,各物种间的关系以竞争为主。主要种针茅(Stipa capillata)与榆树(U.pumila)幼苗呈显著正相关,它们均为地带性物种,生态适应性强,可用于该矿区植被恢复的优选物种进行混合种植。该研究可为矿区植被重组和生物多样性保护提供理论依据。

目前国内外很少有从美学角度进行土地复垦的研究,土地复垦美学概念暂未提出,土地复垦美学视觉评价体系还未成熟。为深入研究土地复垦美学概念内涵,讨论土地复垦美学表现形式,本文参考平朔矿区土地复垦与生态修复的经验,采用文献归纳法和移植研究法,以“山水林田湖草生命共同体理念”为依托,构建了由要素评价和系统评价组成的嵌套式评价体系。通过解构美国林务局视觉管理系统(visual management system,VMS)评价、美国土地管理局视觉资源管理系统(visual resource management,VRM)、联邦公路局视觉影响评估系统(visual impact assessment,VIA)、复田景观评价、园林景观美学评价等成熟的视觉评价体系,结合矿区生态系统修复“五元共轭”理论,构建了一套适用于黄土高原矿区的土地复垦美学视觉评价体系,所有指标共计21项,即地貌重塑与土壤重构相关指标8项、植被重建与生物多样性相关指标7项、景观重现相关指标6项。各项指标完成了定性、半定量化释义,修正了“岩貌、地形地貌、湖泊、毗邻景观”4项指标的评价标准。土地复垦美学评价不可忽略主观因素影响,应注重景观美学表现形式的多样性与差异性,使土地复垦美学视觉表现得更具选择性。