高潛水位礦區(qū)煤炭開采對土壤和植被碳庫擾動的碳效應.pdf

1、煤炭開采中耗能、耗電等的常規(guī)碳足跡容易測定,但是煤炭開采對植被、土壤與巖石等碳庫擾動的碳效應卻研究極少,目前沒有可靠的評估方法。本論文以高潛水位礦區(qū)——徐州九里礦區(qū)為研究區(qū),綜合運用采礦學、開采沉陷學、生態(tài)學、生物地球化學、土壤學、農(nóng)學等多學科知識,運用GIS技術(shù)和實驗相結(jié)合的方法,采用模擬、比較、驗證等分析手段,研究了煤炭開采對土壤和植被碳庫擾動的碳效應及其評估方法:
　　首先,通過分析碳庫、陸地生態(tài)碳庫以及碳效應的概念和內(nèi)涵,

2、定義了煤炭開采對土壤和植被碳庫擾動的碳效應,認為煤炭開采對土壤和植被碳庫擾動的碳效應就是在煤炭開采擾動下,采區(qū)及其周邊沉陷區(qū)內(nèi)植被碳庫和土壤碳庫在開采沉陷前后的增碳(碳匯)和失碳(碳源)影響及其大小。在此基礎(chǔ)上,以生物地球化學理論為基礎(chǔ),結(jié)合開采沉陷學、土壤學、生態(tài)學和農(nóng)學等相關(guān)理論對煤炭開采對土壤和植被碳庫擾動的碳效應進行了定性分析。
　　其次,選取研究區(qū)典型沉陷盆地,以沉陷盆地采樣、實驗室化驗分析后所獲得的實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合

3、開采沉陷模型、通用土壤流失方程(USLE)等相關(guān)模型,研究了地表沉陷期間盆地內(nèi)沉陷坡面土壤有機碳的侵蝕流失變化、植被NPP變化以及煤炭開采擾動前后沉陷盆地土壤和植被碳庫的貯量變化。研究表明地表移動期間,沉陷區(qū)上坡位土壤有機碳侵蝕流失劇烈,且流失量在活躍期大于衰退期;盆地坡面植被NPP幾乎為0t/km2,因為沉陷盆地徹底棄耕變?yōu)槁愕?煤炭開采擾動前后沉陷盆地所在區(qū)域的土壤和植被碳庫貯量變化明顯。
　　再次,利用沉陷坡面的土壤理化性質(zhì)

4、和植被NPP的實測數(shù)據(jù),分析了煤炭開采影響下沉陷坡面土壤理化性質(zhì)和植被NPP隨沉陷深度的變化特征。進一步地,對煤炭開采沉陷區(qū)土壤有機碳和植被NPP的影響因素進行了統(tǒng)計學分析并發(fā)現(xiàn),煤炭開采沉陷區(qū)土壤有機碳含量和土壤容重、飽和導水率、粘土含量之間的相關(guān)性明顯,植被NPP和土壤容重、飽和導水率顯著相關(guān);沉陷區(qū)地形坡度和土壤有機碳含量顯著負相關(guān),和植被NPP相關(guān)不顯著;沉陷區(qū)積水是沉陷區(qū)土壤有機碳和植被NPP的顯著性影響因素。
　　最后

5、,構(gòu)建了煤炭開采對土壤和植被碳庫擾動的碳效應評價模型,包括碳效應評價模型的整體架構(gòu)以及模型的假設條件、輸入變量、采樣點位布設要求、沉陷區(qū)土壤和植被碳庫貯量估算、碳效應測算等,并對模型進行了分析與評價。在此基礎(chǔ)上,以徐州九里礦區(qū)沉陷區(qū)為例,測算了煤炭開采對沉陷區(qū)土壤和植被碳庫擾動的碳效應,發(fā)現(xiàn)煤炭開采對區(qū)域土壤碳庫擾動屬于失碳(碳源)效應;煤炭開采對區(qū)域植被碳庫擾動屬于失碳(碳源)效應。
　　該論文有圖41幅,表63個,參考文獻18