矿区景观格局分析、生态系统服务价值评估与景观生态风险研究

【摘要】：按照国家和自治区“十二五”规划,目前内蒙古正在重点建设包括呼伦贝尔在内的三大煤炭基地。然而煤炭资源的大规模开发和挖掘,在带动内蒙古经济发展的同时,却造成了不容忽视的采矿废弃物堆弃、土地资源破坏、水污染和空气污染等环境问题。同时,内蒙古大部地处荒漠草原区和典型草原区,矿产资源的开发势必会对草原生态系统产生强烈的扰动,使矿区生态系统结构、功能受到严重损害,制约内蒙古经济社会的可持续发展。 因此,内蒙古自治区要实现经济、社会和环境的协调发展,就必须确保当地自然生态系统结构的完整性,使其能够维持对一定程度上的生态失衡状态进行调整和对小范围内的生态破坏进行自我修复的功能。通过明确而定量地评估脆弱性草原区和草原矿区的生态风险与生态系统服务价值来反映草原生态系统变化的研究愈来愈受到重视。尽管一些研究对于内蒙古草原区煤炭资源开采所导致的生态破坏及生态系统响应问题给予了关注,但对于草原区煤炭资源开采的生态风险方面的研究还很缺乏。本研究以呼伦贝尔草原伊敏露天煤矿为研究对象,通过解译该区域1975、1990和2010年三期的TM遥感数据,应用ARCGIS软件、FRAGSTATS软件分析了该矿区因矿产资源开发对土地利用变化、景观格局和生态系统服务价值所产生的影响,评估了生态风险并提出相应的对策。研究结果将为草原区煤炭资源开采的生态环境保护提供依据。本文主要研究结果如下： (1)从土地利用面积变化、空间变化和时序变化三个方面对研究区自19752010年的土地利用进行分析,建立转移矩阵。结果表明,研究区草地面积由1975年的464.64km2下降到2010年的396.20km2,主要转移为住宅地和工矿地；1990～2010年间的草地动态变化度是1975～1990年的12倍；1975～1990年的土地结构变化度为4.48、土地综合利用变化速率为66.75%,而1990～2010年,土地结构变化度增长到26.41、土地综合利用变化速率增长到71.290%,研究区的土地利用结构变化较大。 (2)对研究区的景观格局进行分析,结果表明由于矿产资源的开发,导致区域景观中各斑块类型的分布逐渐趋于均匀化,斑块数目增多,景观破碎化程度增大,进而导致景观的斑块优势度降低。 (3)通过计算研究区的景观生态风险,得出该区域的景观生态风险在19751990年期间增大,1990～2010年期间又略有降低,但2010年的景观生态风险依旧高于开矿前。从单一景观类型来看,在研究区内,草地的生态风险指数最大,除水域外,各景观类型的生态风险指数均呈上升趋势。 (4)根据研究区的土地利用类型,计算了研究区1975～2010年的生态系统服务价值。计算结果显示该区域2010年的生态系统服务价值比1975年降低了4288.63×104元。其中,工矿地和住宅地的增加导致了研究区生态系统服务价值降低,而水域和草地对生态系统服务价值的正贡献在研究期间内也在不断减少。同时,在所有的景观类型中,草地生态系统服务对该区域内的生态系统服务价值的贡献率高达95%以上。