土壤重金属污染是矿区土壤复垦的关键限制因子,而复垦地利用类型会对土壤重金属累积状况产生影响.因此,研究不同利用类型复垦煤矸山土壤重金属累积状况并进行生态风险评价,可以查明土地利用类型对复垦地重金属污染的影响,也有助于指导煤矸山“因地制宜”的进行植被复垦.以山西省霍州市曹村煤矿煤矸山复垦耕地、人工林地、草地为研究对象,分析了3种利用类型复垦煤矸山土壤中Hg、As、Pb、Cd和Ni含量和污染程度.结果表明:(1)3种利用类型复垦地土壤重金属积累程度存在差异,并且不同土层情况也不同,具体为,在0-20 cm土层,耕地中Hg和Pb含量高于人工林地和草地,但Ni含量低于人工林地和草地;在20-40 cm土层中,耕地中Pb含量低于人工林地和草地,人工林地中Ni含量高于耕地和草地;并且与普通农田相比,3种复垦地20-40 cm土层中重金属含量明显偏高.(2)单因子潜在生态危害系数Fr表明,整体来看3种复垦地中Hg和Cd的生态危害较重,其余较轻;并且不同利用类型复垦地土壤重金属污染风险存在差异,Hg、Cd和As在草地中的生态风险高于耕地和人工林地,Pb和Ni在耕地和人工林地高于草地.综合污染指数表明,3种复垦样地土壤重金属均达到了严重危害程度,且各样地危害程度存在着差异,具体表现为草地＞人工林地＞耕地.

复垦耕地质量评价是矿业城市管理土地的重要环节,也是土地复垦监测的关键步骤.采用模糊综合评价、单因子指数、内梅罗指数和灰色关联相结合的方法,建立了矿业废弃地复垦耕地的多目标评价体系,并以湖北省某废弃铜矿的复垦耕地为对象进行案例研究.结果 表明:(1)案例区复垦耕地生产力总体处于中等水平,土壤速效磷和土壤有机质的含量为主要限制因素.且速效磷和土壤有机质的变异系数大于40％,在空间分布上有较大的差异.在复垦后的利用过程中应该注意土壤理化性质的监测和改善;(2)案例区安全利用状况在全区范围内差异较小,全区均为轻度污染,主要污染物为重金属砷.各重金属的空间相关性较弱,表明受人类活动影响程度较大,需要进一步对重金属污染进行防控;(3)该案例区复垦耕地与参比耕地的关联度均值为0.82,较接近参比耕地综合质量.关联度的空间分布与耕地生产力的空间格局具有一致性,耕地综合质量受生产力变化的影响较大.基于以上案例研究结果可以看出,建立的评价体系可以较好地反映复垦耕地多目标质量,为矿业废弃地耕地质量评价提供一定的思路.

采煤塌陷土地复垦是补充耕地资源的有效途径之一,然而土壤磷有效性低是限制矿区土地复垦和作物生产的重要因子之一.为了解施用有机肥后矿区复垦土壤中磷的有效性变化,基于作物磷素需求的有机肥施肥模式,进行采煤塌陷复垦土壤(山西省孝义市偏城村)田间试验,分析连续两年施用相同磷量(100 kg/hm2)的鸡粪、猪粪、牛粪和化肥对玉米产量和磷肥利用效率的影响.结果表明:(1)有机肥处理显著提高了玉米的籽粒产量和地上生物量.施肥第一年鸡粪处理增产效果显著高于猪粪和牛粪处理,第二年各施肥处理间差异不显著.玉米产量增加主要是提高了百粒重.(2)各施肥处理0-60 cm土壤剖面有效磷(Olsen-P)含量随土层深度增加呈下降趋势.其中0-20 cm土层有效磷含量鸡粪处理显著高于猪粪和牛粪处理,20-40 cm土层鸡粪和猪粪处理显著高于牛粪处理,40-60 cm土层处理间差异不显著.(3)连续两年施用有机肥及化肥后玉米磷肥利用效率为鸡粪≥猪粪≈牛粪≈化肥.施鸡粪处理磷肥回收率最高,2017年和2018年分别为23.97％和26.99％.鸡粪处理农学磷有效性系数最高(1.47),明显高于猪粪处理(1.00)和牛粪处理(0.89).总之,施用鸡粪显著提高了玉米产量和磷肥利用效率,可作为培肥矿区复垦土壤或与本研究区土壤类型相似的低产农田改良的推荐有机肥.

受到人类剧烈活动的影响,矿农城复合区的土地利用类型在短时间内转换频繁,进而对生态系统服务价值的变化产生显著影响,严重威胁区域生态系统的稳定性和可持续发展.分析和预测矿农城复合区生态系统服务价值(Ecosystem Service Value,ESV)时空演变特征、权衡与协同关系,对协调区域生态功能和人类需求具有重要意义.以晋北典型矿农城复合区为例,基于未来土地利用模拟(Future Land Use Simulation,FLUS)和价值当量表估算法,分析并预测了1990—2026年土地利用类型及ESV变化,同时结合相关性指数分析2026年不同情景下生态系统服务间的权衡与协同关系.结果表明:(1)2018—2026年研究区土地利用格局变化显著,主要表现在农用地、损毁地以及其他地类的相互转换上.在不同的发展情景下,2026年研究区的ESV存在较大的差异.自然、经济及生态发展情景的ESV总量依次为1.87亿元,1.69亿元和2.01亿元.(2)1990—2018年间,矿区土地复垦为研究区带来ESV增量1.95亿元.其中,第一阶段和第二阶段带来的ESV增量分别为1.86亿元和0.09亿元.相较于第一阶段,土地复垦第二阶段虽然数量少,但占比不断增加,有较大的发展潜力.另外,草地转林地和耕地转林地是第二阶段ESV增量的主要来源,其增值分别为430.03万元和404.61万元.(3)各项生态系统服务协同关系明显,受到人类扰动较少的西南区域和人类扰动剧烈的矿区均表现为协同关系,仅有少数地区表现为权衡关系,且调节—文化服务的权衡关系较为明显.本文可为矿农城复合区的生态系统服务管理提供一定的支撑.

以福山区2011—2019年土地利用监测数据和统计年鉴作为数据源,通过GIS技术,运用转移矩阵、主成分分析、标准差椭圆和土地利用变化图谱等方法来研究福山区近10 a间的LUCC及其驱动力,并计算宜耕后备土地资源潜力和土地复垦潜力,从土地利用的视角研究福山区新农村建设的合理途径.研究表明,10 a来,受海岸线变化和围填海影响,土地总面积自710.87 km2增加至713.56 km2,土地利用动态度为0.04％.福山区土地利用类型变化幅度较大,其中耕地、园地、草地、水域用地和其他土地面积呈减少趋势,林地、居民及工矿用地和交通用地呈增加趋势;在空间上土地利用类型聚集程度增强,具有很强的向心性;通过主成分分析可知,福山区土地利用类型变化主要受到地区经济发展和人口数量变化的影响;宜耕后备土地资源和土地复垦资源较低,且空间分布不均衡.以期为农村土地整治和新农村建设提供参考,同时为国土空间规划编制提供重要科学依据.