平朔矿区煤炭开采植被受损及退化机理研究

Terrain landform change appears after surface mining, mineral and waste rock pile, vegetation, water resources, soil structure and atmospheric conditions also would change, even would cause a large number of soil and water loss, destroy the mining area ecological environment, further causing various environmental geological disasters. In Pingshuo open-pit mining area, the research expand on after mining vegetation change impact and rule, the study area is divided into mining unreclaimed area, mining not reclamation area, and mining unaffected area. By setting up multiple observation sample plot (point) of arbor, shrub and vegetation, in fixed point and position, to monitor the main tree species, density, average height, average DBH, biomass in 3 years continually, research the quantitative relation of vegetation in different mining influence areas with terrain slope and orientation, soil characteristics, climate and meteorological, explore the leading mining factor of affect the growth of vegetation, inference and prove exploitation effect of vegetation growth and formation mechanism. Ascending after mining land waste to the height of ecological environment reconstruction and its sustainable utilization, on the basis of reconstruct ecological system structure and function stability, building the mining area ecological industry development model, extend the connotation of mining area land reclamation and ecological reconstruction, Provide Green ecological environment reconstruction and sustainable development theoretical basis and technical support for our country’s open-pit coal mine.

煤矿露天开采后，呈现地势地貌变化，矿物矸石堆放，植被、水资源、土壤结构、大气状态随之变化，易造成水土流失，恶化矿区生态环境，进而引发各种环境地质灾害。为探索平朔露天矿区煤炭开采后对植被状态变化的影响及其规律，将研究区划分为开采未复垦区、复垦区和开采未影响区，通过设置多个乔木、灌木、草木观测样地（点），连续3年定点定位实施主要乔木树种、密度、平均高、平均胸径、生物量监测，研究植被在不同开采影响区内与坡度坡向、土壤特征、气象气候之间的定量关系，探索影响植被生长的主导开采因子，推证开采影响的植被生长规律及形成机制。将矿区开采后环境破坏上升到生态环境重构及其可持续改善的高度，在保证重建生态系统结构与功能稳定的基础上，构建矿区生态产业发展模式，延伸了矿区土地复垦与生态重建的内涵，为我国露天煤矿绿色生态环境重构及可持续发展提供了理论上和技术上的基础支撑。

平朔矿区作为我国最主要的露天煤矿区，经过长期煤炭开采，造成矿区地势地貌变化、土壤状态改变、森林植被受损等现状，将平朔矿区划分为开采受损区、开采治理区和和开采未损区，利用信息技术，研究多层次、全方位的森林植被信息及影响植被生长的相关因素的获取和监测方法，利用四边形微样地法，设置90个观测样地，进行了连续三年矿区森林植被生长动态监测，比较不同开采及影响条件下植被生长规律及模型，对其土壤肥力、树木生长情况及不同区域树木生长相关性进行分析，并建立了平朔矿区树木生长模型，结果表明：受损区和治理区全氮平均含量为急缺状态，而开采未损区全氮平均含量为缺状态，说明土地复垦没有改善土壤全氮含量，土壤整体缺氮，开采治理可以一定程度地改善矿区的受损土壤；连续观测样地表明，开采未损区的平均胸径略大于开采受损区和受损治理区，受损治理区的平均胸径略大于开采受损区的平均胸径，说明开采治理一定程度上改善了树木生长情况；通过统计计算开采受损区、开采治理区、开采未受损区的年度胸径平均生长量分别为0.623cm、0.696cm、0.711cm，将其与环境因子进行相关性分析，均表现出年度生长量与全氮含量、钾离子含量的具有一定的相关性，其相关性为正相关，三个区域的土壤养分情况均为未影响区＞受损治理区＞开采受损区，与三个区域的年度胸径生长量大小情况完全吻合，因此主导矿区植被生长的主要环境因子为土壤氮含量、钾离子含量。为建立树木生长模型，利用曲线估算发现在当前样本量下多元回归模型的拟合效果最好，利用林分因子、环境因子建立了平朔矿区树木生长模型，经检验，该模型R2为0.902，标准估算误差为0.07485，基本满足生长模型建立的要求。且在相关实验过程中，进行了大量森林计测方法、摄影测量算法、仪器装备开发及森林生长模拟等研究，项目过程中共形成省部级奖项3项，学术论文35篇，其中，SCI19篇，EI 9篇，CSCD4篇，中文核心2篇；申请国家发明专利16项，其中授权6项；培养硕士生及博士生（后）26人。