采煤沉陷对土壤、植被的影响及防护管理——以神东矿区为例

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煤炭资源井工开采造成的地表裂缝、沉陷改变了矿区及周边地区土壤、植被生长的初始条件,由此产生的一系列生态环境破坏问题已经成为矿区可持续发展重要的限制因素。因此,针对采煤沉陷区,积极探索多种途径和措施来控制已有沉陷对环境的影响以及对新生沉陷的防控尤为重要。以神东矿区土壤与植被为研究对象,通过野外调查与室内实验,对土壤性质、植被种类分布,在采煤沉陷初始期、活跃期、衰退期的变化进行分析;以GIS、RS技术为支撑,地面测量与遥感反演相结合,以哨兵2号数据和CLCD土地覆盖产品数据为基础,利用照相法、像元二分模型、一元线性回归法、转移矩阵探究植被覆盖度的时空变化、地类变化规律与沉陷的关系,以期掌握采煤沉陷对土壤和地表植被的影响情况;在以上研究的基础上,探究在神东矿区沉陷区防护管理中存在的问题,提出了提升土壤质量和植被恢复的有效措施建议。主要研究结论如下:(1)研究区土壤砂粒含量在84%以上,在沉陷初始期和活跃前期,土壤粗粒化加重,养分含量下降,植被退化显著,植物种类逐渐丰富,植被覆盖度较高;沉陷活跃后期,土壤质量持续下降,区域内多年生草本逐渐被以一、二年生草本替代,植物生长状况较差,覆盖度降低;沉陷衰退期,土壤氮、磷含量逐渐向非沉陷区水平接近,植被也出现不同程度的恢复。(2)研究区在2000-2019年间,地类变化主要为耕地、草地、未利用地三者之间的转移;在沉陷扰动和人为干预下,2017-2021年神东矿区的植被覆盖度除2018年外,其他年份呈现缓慢下降趋势,平均变化速率为0.01/a。不同沉陷阶段不同立地条件,植被覆盖度等级变化不同。(3)矿区在土壤重构的裂隙填充、土壤配肥改良、土壤污染方面以及植被恢复的植物种选择、植被管护方面还存在问题,建议在现有管护措施的基础上,对裂缝填充材料、土壤施肥、酸碱性改良及重金属污染治理、沉陷边缘阻断、植物种选择、植被管护以及沉陷区土壤养分和植被生长状况的监测技术等进行完善。以期缩短沉陷区的恢复周期,改善矿区生态环境。
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