系統(tǒng)視角下中國西部煤炭開采生態(tài)損傷與自然修復(fù)研究綜述

王 麗,雷少剛,卞正富(.中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院,江蘇 徐州 226;2.滁州學(xué)院 地理信息與旅游學(xué)院,安徽 滁州 239000)

系統(tǒng)視角下中國西部煤炭開采生態(tài)損傷與自然修復(fù)研究綜述

王 麗1,2,雷少剛1,卞正富1
(1.中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院,江蘇 徐州 221116;2.滁州學(xué)院 地理信息與旅游學(xué)院,安徽 滁州 239000)

我國西部半干旱礦區(qū)生態(tài)受到采煤與氣候的雙重脅迫,區(qū)域生態(tài)環(huán)境脆弱。掌握區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)自然修復(fù)規(guī)律,可為半干旱礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)與重建提供基礎(chǔ)理論參考?；谙到y(tǒng)視角,分析了我國西部礦區(qū)煤炭地下開采對地貌、水文、土壤和植被等生態(tài)環(huán)境要素影響的研究進(jìn)展。分析指出，已有研究尚存在以下不足:研究尺度單一、各生態(tài)子系統(tǒng)間互饋關(guān)系不清、采礦對生態(tài)的擾動機理不明、生態(tài)修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)與評價體系不完善。今后應(yīng)從多尺度(特別是微觀尺度)定量研究西部礦區(qū)采煤對生態(tài)系統(tǒng)的損傷機理,構(gòu)建礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)自修復(fù)評價指標(biāo)體系并提出可量化的自修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。

干旱半干旱礦區(qū);地下開采;生態(tài)系統(tǒng);自然修復(fù)

1 引言

我國煤炭資源分布不均,其中“三西區(qū)域”(山西、陜西、內(nèi)蒙古)煤炭產(chǎn)能占到全國煤炭總產(chǎn)能的50%?！叭鳌钡靥幐珊蛋敫珊禋夂騾^(qū),生態(tài)極其脆弱,煤礦開采以地下開采為主要[1],在全球變化背景下,區(qū)域氣候不穩(wěn)定和采礦干擾等因素的耦合脅迫導(dǎo)致西部礦區(qū)環(huán)境保護(hù)問題亟待解決。眾多學(xué)者對西部煤礦開采區(qū)的生態(tài)環(huán)境影響開展了探索性調(diào)查研究[2-5],結(jié)果表明:煤炭采空后誘發(fā)地表塌陷和裂縫[6],對礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生強烈干擾性,原有生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞[7],生態(tài)環(huán)境因子相應(yīng)發(fā)生變化,如土壤含水量下降[8]、土壤速效氮流失[9]、土壤孔隙增大[10]等。與此同時,煤炭地下開采不僅直接干擾植被生長,還通過破壞土地資源、水資源的間接影響植被[11,12]。掌握礦區(qū)生態(tài)自然修復(fù)規(guī)律及特點,在生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵時間點進(jìn)行適度的人為干預(yù),促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)正向演替,可加快礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的進(jìn)程,提高生態(tài)修復(fù)的效益,達(dá)到事半功倍的效果。但已有研究主要聚焦在煤炭開采對特定生態(tài)因子影響研究[13],缺少對礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)各子系統(tǒng)間還存在復(fù)雜互饋關(guān)系的綜合分析。

鑒于此,本研究立足系統(tǒng)層面,對采煤塌陷引發(fā)的地貌、水文、土壤和植被損傷與自然修復(fù)的相關(guān)研究進(jìn)行了綜合分析,總結(jié)已有研究的成果及存在的不足,以期為后續(xù)煤炭開采的生態(tài)損傷與自然修復(fù)系統(tǒng)的綜合研究提供理論參考。

2 人工、自然與礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)自然修復(fù)

2.1 自然修復(fù)與人工修復(fù)的思辨

Tansley S A G明確提出了生態(tài)系統(tǒng)的概念,即在自然界的一定的空間內(nèi),生物與環(huán)境構(gòu)成一個統(tǒng)一整體,其中生物與環(huán)境之間相互影響、相互制約,并在一定時期內(nèi)處于相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡狀態(tài)(穩(wěn)態(tài))[14]。生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能能保持相對的穩(wěn)定狀態(tài)(具有穩(wěn)定性)是因為它本身具有一定的自我調(diào)節(jié)能力,即自修復(fù)力[15]。生態(tài)系統(tǒng)的自修復(fù)能力是有限的,外界干擾超出了一定的范圍,生態(tài)系統(tǒng)就可能受到破壞。生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)的限度稱為“生態(tài)閾限”[16]。在閾值概念模型研究的基礎(chǔ)上,依據(jù)外界擾動對系統(tǒng)造成的破壞程度,可采取兩種不同的退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)模式[17]:①生態(tài)系統(tǒng)受損在生態(tài)閾限范圍內(nèi),壓力和干擾去除后,系統(tǒng)恢復(fù)可以在自然過程中發(fā)生,即自然修復(fù);②生態(tài)系統(tǒng)受損超出生態(tài)閾值范圍,系統(tǒng)發(fā)生不可逆的變化,僅依靠自然力已很難或不可能使系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài),必須依靠人為干預(yù)措施才能使其發(fā)生逆轉(zhuǎn),即人工修復(fù)。

長期以來,由于人工修復(fù)具有目的性強、速度快、效率高的特點[18],被廣泛應(yīng)用于生態(tài)恢復(fù)實踐中。例如，李樹志對我國采煤沉陷土地復(fù)墾技術(shù)進(jìn)行了綜合回顧[19];李東風(fēng)等針對性地提出了適宜半干旱礦區(qū)的土地復(fù)墾模式[20]。相比之下,自然修復(fù)雖然具有低成本的優(yōu)勢,但由于恢復(fù)時間長、受環(huán)境制約的特點而飽受質(zhì)疑。關(guān)于自然修復(fù)和人工修復(fù)的爭論由來已久,張紹良等研究指出,爭議主要圍繞自然修復(fù)的可行性和適用性兩個方面展開[21]:一方面,Lee認(rèn)為作為自然實體應(yīng)出于道德義務(wù)對人類活動造成的損害進(jìn)行恢復(fù)[22];洪雙旌指出應(yīng)通過合理的人為干預(yù)加速生態(tài)修復(fù)的進(jìn)程[23];另一方面,Maria研究指出,外界開采活動停止后采區(qū)可自發(fā)、快速地形成與非采區(qū)組成結(jié)構(gòu)相似的植物群落[24]。孫猛認(rèn)為應(yīng)充分利用自然力修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)[25]。隨著研究的深入,越來越多的學(xué)者逐漸認(rèn)識到自然修復(fù)和人為修復(fù)并不矛盾,兩種修復(fù)模式各有所長,適用范圍不同。劉震指出,生態(tài)自我修復(fù)與人工治理都是促進(jìn)人與自然的和諧相處的重要手段,通過人工治理與生態(tài)自我修復(fù)的有機結(jié)合,可促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展[26]。針對西部礦區(qū)干旱少雨的特點,韓霽研究指出自然修復(fù)符合物種選擇的自然法則,修復(fù)后形成的植物群落比較穩(wěn)定,因此適用于人為活動較少、降水稀缺的干旱地區(qū)[18];胡振琪等認(rèn)為,人工修復(fù)不適用于我國西部礦區(qū)[27],自然恢復(fù)更加符合區(qū)域的特點。

2.2 礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)自然修復(fù)初步探討

迄今為止,關(guān)于西部煤炭開采生態(tài)損傷與自然修復(fù)的研究較少。已有的少量研究都是對一些自修復(fù)現(xiàn)象的描述,對煤礦區(qū)生態(tài)自然修復(fù)的概念還較模糊,缺少明析的定義和概念界定,關(guān)于自修復(fù)力的定量測度研究也較少。我國學(xué)者對生態(tài)自然修復(fù)的概念提出了一些獨到的見解:韓霽認(rèn)為,自然修復(fù)是依靠自然力恢復(fù)植被的一種環(huán)境修復(fù)方式[18];胡振琪等研究指出,生態(tài)系統(tǒng)的自修復(fù)、自我修復(fù)可統(tǒng)稱為自然修復(fù),兩者都是依靠自然的力量實現(xiàn),同時提出礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的自修復(fù)是指采礦驅(qū)動力在對地表生態(tài)環(huán)境造成損毀的過程中,自動修復(fù)部分生態(tài)損毀的現(xiàn)象和過程[27];馬超認(rèn)為,生態(tài)自然修復(fù)指生態(tài)系統(tǒng)對外界干擾的抵御和恢復(fù)。即在環(huán)境條件允許的前提下,系統(tǒng)通過生產(chǎn)者自然生長、繁殖、傳播,重新恢復(fù)遭到破壞的自然生境[28]。張紹良等研究指出,自然修復(fù)不是絕對排除人的主觀能動性,而是強調(diào)由人主宰到輔助角色的轉(zhuǎn)變[21]。結(jié)合已有自然修復(fù)的理論研究,研究認(rèn)為礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)自然修復(fù)是指煤炭開采和塌陷造成的外界干擾消失后,依靠生態(tài)系統(tǒng)本身的自組織與自調(diào)控能力,或輔以外界人工調(diào)控行為,使受損的生態(tài)系統(tǒng)(包括構(gòu)成系統(tǒng)的各子系統(tǒng))恢復(fù)到相對健康的狀態(tài),最終實現(xiàn)區(qū)域煤炭資源可持續(xù)利用和達(dá)到對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)[29]。

礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)是一個同時受到多種生態(tài)效應(yīng)力作用下的有機整體,人類采煤活動也是眾多生態(tài)效應(yīng)力之一,單一生態(tài)效應(yīng)力不能決定系統(tǒng)演替的方向[30]。因此,應(yīng)基于文獻(xiàn)分析,從系統(tǒng)的視角綜合分析半干旱區(qū)采煤引發(fā)的地表變形、生境擾動和植被響應(yīng),厘清生態(tài)系統(tǒng)各子系統(tǒng)間的相互作用和依賴關(guān)系,同時結(jié)合全球氣候變化的背景,構(gòu)建西部礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型[30](圖1)。

圖1 西部礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型

根據(jù)文獻(xiàn)分析,一方面采礦、地表變形過程本身直接影響植被;另一方面采礦引起采空區(qū)地表移動變形,引發(fā)環(huán)境變化,最終引起植被結(jié)構(gòu)和功能的變化[11,12]。文獻(xiàn)分析還表明,采煤對植被子系統(tǒng)干擾的具體形式主要包括挖損、塌陷、壓占、排放和污染,進(jìn)而影響到地形、巖層、地表水、地下水、土壤等生態(tài)因子,最終產(chǎn)生覆巖破裂、地表移動變形、土壤養(yǎng)分空間分布變異、地下水疏干、植被移除等[17]。

3 生態(tài)系統(tǒng)損傷與自然修復(fù)研究進(jìn)展

3.1 地貌環(huán)境子系統(tǒng)損傷與自然修復(fù)

越來越多的專家學(xué)者關(guān)注到地下開采擾動后礦區(qū)地貌環(huán)境的自修復(fù)(自然恢復(fù))現(xiàn)象。相關(guān)研究指出，地下開采導(dǎo)致的地表生態(tài)損傷具有“自修復(fù)”趨勢[31],應(yīng)輔以人工引導(dǎo)型的生態(tài)修復(fù)模式;煤炭開采產(chǎn)生的裂縫具有快速閉合的自修復(fù)特征,不需要人工干預(yù)；而工作面開采邊界內(nèi)緣是主要的環(huán)境損傷區(qū),應(yīng)重點進(jìn)行人工修復(fù)[27];風(fēng)積沙采煤塌陷區(qū)40%的受損區(qū)具有明顯自修復(fù)能力[32]。已有研究表明,地下開采引發(fā)的地貌損傷具有區(qū)域空間差異性,區(qū)域?qū)?yīng)的自修復(fù)能力不同,應(yīng)分區(qū)構(gòu)建差異性修復(fù)策略。

3.2 水文環(huán)境子系統(tǒng)損傷與自然修復(fù)

水資源是西部礦區(qū)環(huán)境的重要組成部分,是維護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的決定性因素。采煤對水文環(huán)境的損傷與修復(fù)特征主要表現(xiàn)為:采煤塌陷改變包氣帶結(jié)構(gòu)和巖土孔隙度,導(dǎo)致地下水大量滲漏[33],地下水水位顯著下降[34],地表層含水性自修復(fù)周期一般小于1個自然年,大氣降水是修復(fù)地表層含水性的主要外因[31]。從這些研究可見,采煤塌陷裂隙貫穿地表和含水層,破壞了區(qū)域的水文地質(zhì)條件,改變了水循環(huán)模式,進(jìn)而造成地表含水量損失,一般水文環(huán)境損傷可在1年內(nèi)自然修復(fù)。

3.3 土壤環(huán)境子系統(tǒng)損傷與修復(fù)

土壤環(huán)境是構(gòu)成礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的基本環(huán)境要素,采煤塌陷對土壤環(huán)境的擾動主要體現(xiàn)在:采煤導(dǎo)致采空區(qū)上方垂直入滲能力增強,改變潛水補給條件和土壤表面蒸發(fā)能力,最終影響土壤含水率[35];風(fēng)積沙采煤沉陷區(qū)土壤具備一定的自修復(fù)能力[36]。在此基礎(chǔ)上,一些學(xué)者對采煤塌陷生態(tài)環(huán)境的自修復(fù)規(guī)律進(jìn)行了初步探索,主要研究結(jié)論包括:風(fēng)沙區(qū)采煤沉陷后2—7年土壤含水量可自然恢復(fù)到75%左右,土壤孔隙度可完全恢復(fù),土壤N、P元素含量沉陷后12—17年才能逐步恢復(fù)[37]。有學(xué)者針對裂縫對土壤的影響進(jìn)行了特定研究,結(jié)果表明:西部風(fēng)沙區(qū)采煤沉陷裂縫對表層土壤含水量影響不大,可在短期內(nèi)自修復(fù)[38];地裂縫造成周邊土體的剪切強度下降,距離地裂縫越近剪切強度越低[39]。上述研究表明，采煤塌陷后引起土體結(jié)構(gòu)改變,進(jìn)而對土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生影響,其中土壤水和土壤的物理性質(zhì)恢復(fù)較快,而土壤的化學(xué)性質(zhì)則恢復(fù)較慢。

3.4 植被子系統(tǒng)損傷與自然修復(fù)

作為西部生態(tài)脆弱環(huán)境的重要組成部分,植被生長與覆蓋狀況直接影響整個礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,因此植被恢復(fù)是區(qū)域生態(tài)恢復(fù)的重要前提和核心內(nèi)容。已有部分學(xué)者基于個體尺度從根系損傷和根際微生態(tài)環(huán)境破壞等方面對采煤造成的植物損傷進(jìn)行了相關(guān)研究,結(jié)果表明:采煤塌陷會抑制植物根系生長[40],破壞植物根際的生物活性[41],導(dǎo)致植物的死亡率增大,植被生長狀況與地表破損率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[42];干旱缺水和開采導(dǎo)致的傷根是制約植被修復(fù)的關(guān)鍵[43]。同時,在大中尺度上開展的采煤塌陷區(qū)植被恢復(fù)演替主要集中在群落類型結(jié)構(gòu)和景觀特征的改變方面。研究表明，煤炭開發(fā)對植被擾動強度與煤炭產(chǎn)量成正比[44];地下開采造成礦區(qū)景觀破碎度加大、斑塊形狀復(fù)雜化、植被生物量減少;塌陷區(qū)植被結(jié)構(gòu)類型從灌木叢向灌草叢轉(zhuǎn)化[45],優(yōu)勢物種由多年生草本植物演變?yōu)橐弧⒍晟荼局参颷46];沉陷導(dǎo)致植物多樣性提高[47]?？梢钥闯?采煤擾動對植被會產(chǎn)生雙重生態(tài)效應(yīng),即造成植物個體損傷、死亡和景觀破碎,但同時又增加了植物的多樣性。

3.5 新技術(shù)和新方法的應(yīng)用

近年來,隨著一些新技術(shù)、新方法的不斷成熟和完善,這些新技術(shù)逐漸應(yīng)用到干旱礦區(qū)生態(tài)自修復(fù)研究中,使相關(guān)研究取得了新的進(jìn)展。主要表現(xiàn)在:①根系生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。有學(xué)者應(yīng)用根系原位監(jiān)測系統(tǒng)對西部礦區(qū)先鋒植物根系進(jìn)行了監(jiān)測,指出干旱缺水和開采導(dǎo)致的傷根是制約植被修復(fù)的關(guān)鍵[43,48],采后1年受損植物的根系逐漸恢復(fù)。以沙蒿為材料的研究表明,根系自修復(fù)能力從大到小依次為中沙蒿、小沙蒿、大沙蒿[40]。②探地雷達(dá)技術(shù)。相關(guān)研究表明,探地雷達(dá)是一種適用于中尺度的土壤含水率測定技術(shù)[48]。卞正富等、張耀平等應(yīng)用探地雷達(dá)設(shè)備對礦區(qū)土壤水[49]和采空區(qū)覆蓋層厚度[50]進(jìn)行了探測。③葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)技術(shù)。目前葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于植物逆境脅迫,但在礦區(qū)植被損傷診斷方面仍處于初步探索階段?；谌~綠素?zé)晒鈩恿W(xué)技術(shù)的研究表明,接種AM真菌可增強植物對煤礦廢棄物不良環(huán)境的抗逆性。④合成孔徑雷達(dá)干涉(Synthetic Aperture Radar Interferometry,InSAR)技術(shù)。合成孔徑雷達(dá)干涉技術(shù)主要應(yīng)用在對礦區(qū)的沉降監(jiān)測[51]、開采沉陷區(qū)形變參數(shù)的測定[52]。⑤無人機技術(shù)。低空無人機航測系統(tǒng)具有受地面狀況影響較小、作業(yè)方式靈活快速的特點,已有學(xué)者對無人機技術(shù)在礦產(chǎn)資源環(huán)境快速調(diào)查[53]、礦山開發(fā)[54]、礦區(qū)地形測繪、裂縫信息提取[55]、礦區(qū)植被信息提取[56]等方面進(jìn)行了大量探索性研究，取得了一定的成績。

4 存在的問題與不足

根據(jù)以上分析表明，已有文獻(xiàn)研究具有研究角度多樣化、尺度多維化、應(yīng)用技術(shù)綜合化的特點。但上述分析也表明,關(guān)于西部采煤塌陷區(qū)生態(tài)系統(tǒng)損傷與自然修復(fù)研究仍然存在以下幾方面的不足:①缺乏基于系統(tǒng)層面的綜合研究?，F(xiàn)有研究多是基于特定生態(tài)要素展開(表1),只有少數(shù)學(xué)者對礦區(qū)植被與土壤進(jìn)行了同步觀測研究[57,58],研究指出不同地貌區(qū)植被群落多樣性影響因子不同,風(fēng)沙地貌區(qū)土壤含水量是主要限制因子,黃土丘陵地貌區(qū)土壤有機質(zhì)含量是關(guān)鍵影響因子,植物個體生長與土壤水分呈現(xiàn)相同的變化趨勢。但相關(guān)研究只對塌陷區(qū)土壤指標(biāo)及植被指標(biāo)進(jìn)行了簡單的相關(guān)分析,而對植物群落與沉陷區(qū)環(huán)境脅迫因子互饋作用的定量分析不足,對沉陷干擾下礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與演替的過程和規(guī)律認(rèn)識不清,今后應(yīng)基于西部礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)理論結(jié)構(gòu)模型,著眼系統(tǒng)層面開展生態(tài)各子系統(tǒng)協(xié)同損傷的綜合研究。②采礦對生態(tài)擾動的機理研究不足。根據(jù)分析表明,已有研究主要集中在對采煤塌陷的現(xiàn)象描述(表1),即主要應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方法(方差分析)對采煤塌陷區(qū)與非采區(qū)生物[59]和非生物因素[60]進(jìn)行了比較分析,礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)損傷與恢復(fù)的動態(tài)規(guī)律尚不明晰,缺少定量評價采煤與生態(tài)損傷、自修復(fù)間對應(yīng)關(guān)系的數(shù)量模型,同時也缺少從采煤塌陷機理和植物損傷生態(tài)機制方面對塌陷影響的深入分析。今后應(yīng)構(gòu)建采煤生態(tài)損傷機理模型,實現(xiàn)采煤生態(tài)擾動的模擬與預(yù)測。③生態(tài)自修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)和評價體系不完善?，F(xiàn)有研究側(cè)重于煤炭開采后某一環(huán)境要素的損傷(表1)、修復(fù)評價[61]和生態(tài)建設(shè)模式研究[62],缺少對礦區(qū)生態(tài)自修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)與修復(fù)程度的定量分析與評價研究。恢復(fù)力概念與理論為礦區(qū)生態(tài)自修復(fù)研究提供了新思路,已有研究對礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的應(yīng)用與測度進(jìn)行了理論探討[30],但目前尚缺乏實踐應(yīng)用研究,今后應(yīng)著重構(gòu)建具有一定區(qū)域適應(yīng)性的生態(tài)恢復(fù)力評價體系,提出明晰且可量化的生態(tài)修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。④微觀研究還處于初步探索階段。當(dāng)前關(guān)于采煤塌陷對植被的損傷與恢復(fù)研究主要集中在宏觀和中觀尺度,基于宏觀尺度的塌陷區(qū)植被恢復(fù)研究主要是利用遙感數(shù)據(jù)和GIS技術(shù)從景觀尺度展開[63],而中觀尺度上主要采用傳統(tǒng)樣方調(diào)查方法(表1),費時費力,不利于獲取長期定位監(jiān)測數(shù)據(jù)。同時,基于微觀尺度的研究尚顯不足,根系生態(tài)監(jiān)測技術(shù)和葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)雖然已廣泛應(yīng)用于植物個體逆境脅迫研究,但這些技術(shù)主要應(yīng)用于室內(nèi)試驗,針對某一特定環(huán)境要素梯度下的植物損傷進(jìn)行診斷分析。在礦區(qū)特殊自然環(huán)境下,植物個體同時受到多因素綜合作用的影響,從室內(nèi)試驗推廣到礦區(qū)原位觀測還存在很多技術(shù)難點有待攻克。另外，植物個體對采煤擾動的生理響應(yīng)特征與差異也有待進(jìn)一步深入研究。

表1 西部礦區(qū)生態(tài)損傷及自然修復(fù)研究特征

注:*為研究集中的主要尺度,d為時間(天),a為時間單位(年)。

鑒于此,今后應(yīng)進(jìn)一步明確植被自修復(fù)的概念、內(nèi)涵,完善自修復(fù)的基礎(chǔ)理論體系和研究方法,從多尺度(特別是微觀尺度)定量研究西部礦區(qū)采煤對生態(tài)系統(tǒng)的損傷機理,構(gòu)建礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)自修復(fù)評價指標(biāo)體系并提出可量化的自修復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)。

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ReviewonStudyofEcologicalDamageandNaturalRecoveryintheCoalMiningSubsidenceAreainWesternChina

WANG Li1,2,LEI Shao-gang1,BIAN Zheng-fu1
(1.School of Environment Science and Spatial Informatics,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China;2.School of Geography Information and Tourism,Chuzhou University,Chuzhou 239000,China)

The regional ecological system was under the double influence of coal mining and climate.The ecological environment of the semi-arid coal mining subsidence area was fragile.Mastering the law of regional ecological restoration could provide theoretical reference for ecological restoration and reconstruction in semi-arid area.This paper summarized the research progress on geomorphology,hydrology,soil and vegetation in the semi-arid area of China.The analysis indicated that there were still some shortcomings in the existing studies:The research scale was single,it was not clear that the mutual supply relation between the ecological subsystems,the disturbance mechanism of mining to ecology was unknown,the standards of ecological restoration and evaluation system were imperfect.In the future,it was necessary to quantitatively study the damage mechanism of coal mining to the ecosystem in western mining area from the multi scale (especially the micro scale).It was also important to construct the evaluation index system of natural restoration of mining area ecosystem,and to put forward the standard of natural restoration.

arid and semi-arid mining area;underground mining;ecological system;natural recovery

10.3969/j.issn.1005-8141.2017.10.007

F540.6

A

1005-8141(2017)10-1188-05

2017-08-17；

2017-09-22

國家自然科學(xué)基金重點項目(編號:U1361214);國家重點研發(fā)計劃項目(編號:2016YFC0501107)。

王麗(1978-),女,山西省侯馬人,博士研究生,講師,主要從事土地信息管理與礦山生態(tài)重建的研究。

雷少剛(1981-),男,四川省南部人,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事礦山生態(tài)重建與環(huán)境遙感方面的研究。