丁 翠，馬守臣，李明秋，*，孫 瑞，宋香平，段佩玲

(1.河南理工大學(xué) 測繪與國土信息工程學(xué)院/國土資源部野外科學(xué)觀測研究基地，河南 焦作 454000； 2.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州450052)

煤礦廢棄地復(fù)墾耕地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性評價

丁 翠1，馬守臣1，李明秋1，*，孫 瑞2，宋香平1，段佩玲2

(1.河南理工大學(xué) 測繪與國土信息工程學(xué)院/國土資源部野外科學(xué)觀測研究基地，河南 焦作 454000； 2.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州450052)

為了評價煤礦區(qū)復(fù)墾后耕地系統(tǒng)的可持續(xù)性，在對趙固煤礦未沉陷區(qū)、穩(wěn)定沉陷區(qū)以及不穩(wěn)定沉陷區(qū)復(fù)墾耕地的土壤及作物指標(biāo)進行測定的基礎(chǔ)上，基于三角形面積法，將測定的13項指標(biāo)劃分并轉(zhuǎn)換為土壤理化性質(zhì)指數(shù)、土壤微生物特性指數(shù)及作物指數(shù)，計算不同復(fù)墾耕地的可持續(xù)性指數(shù)(即三角形面積)。研究發(fā)現(xiàn)：未沉陷區(qū)復(fù)墾耕地的可持續(xù)性指數(shù)(1.80)大于可持續(xù)性指數(shù)臨界值(1.30)，可持續(xù)性較好；穩(wěn)定沉陷區(qū)復(fù)墾耕地的可持續(xù)性指數(shù)(1.24)接近可持續(xù)性指數(shù)臨界值；不穩(wěn)定沉陷區(qū)復(fù)墾耕地可持續(xù)性指數(shù)(0.88)低于可持續(xù)性指數(shù)臨界值，為不可持續(xù)狀態(tài)。綜上，煤礦區(qū)廢棄地復(fù)墾后耕地的沉陷狀態(tài)越穩(wěn)定，可持續(xù)性越好，越有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

幾何方法；煤礦區(qū)；復(fù)墾；可持續(xù)性

耕地資源是保障糧食安全、維護經(jīng)濟增長的基礎(chǔ)。隨著我國工業(yè)化、城市化進程的加快，耕地系統(tǒng)面臨越來越嚴(yán)峻的考驗，諸如耕地數(shù)量減少、質(zhì)量下降、后備不足等，給國家糧食安全和城鄉(xiāng)發(fā)展一體化建設(shè)帶來嚴(yán)重威脅[1-2]。隨著采礦業(yè)的迅速發(fā)展，礦區(qū)周邊大量耕地受到嚴(yán)重破壞，加劇了人地矛盾。合理利用復(fù)墾后的礦區(qū)廢棄地，深入研究復(fù)墾后不同狀態(tài)下耕地的可持續(xù)性，對于實現(xiàn)礦區(qū)周邊生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)利用，緩解人地矛盾，建設(shè)社會-經(jīng)濟-環(huán)境復(fù)合型系統(tǒng)具有重要意義。

目前，礦區(qū)復(fù)墾研究主要集中在礦區(qū)土地的損毀程度[3-5]、礦區(qū)開采沉陷耕地定級評價[6-7]、礦區(qū)塌陷區(qū)復(fù)墾潛力評價[8-10]、土地復(fù)墾對土壤理化指標(biāo)的影響[11-12]，以及礦區(qū)土地復(fù)墾后效益評價研究[13-15]等方面。王世東等[3]建立了基于改進G1法的礦區(qū)土地損毀程度模糊綜合評價模型，對富康源煤礦土地損毀程度進行評價；李樹志等[6]通過土壤生產(chǎn)力損壞程度對開采沉陷后耕地進行分類；劉文生等[8]以南票礦區(qū)為例，運用模糊綜合評價法對塌陷土地復(fù)墾潛力進行評價；樊文華等[11]對不同復(fù)墾年限及復(fù)墾植被模式下土壤微生物的數(shù)量及變化進行了研究，證明隨著復(fù)墾年限的增加，土壤微生物呈現(xiàn)遞增趨勢；岳輝等[13]利用主成分分析法對采煤沉陷區(qū)微生物復(fù)墾的生態(tài)效應(yīng)進行評價。通過梳理相關(guān)文獻可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的研究主要集中在定級評價、復(fù)墾變化及復(fù)墾效益等方面，而對復(fù)墾耕地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性問題關(guān)注較少。本文基于三角形面積法，綜合考慮研究區(qū)的土壤理化特性，嘗試將研究區(qū)的作物和土壤指標(biāo)相結(jié)合，將所測定的13項指標(biāo)轉(zhuǎn)化為土壤理化性質(zhì)指數(shù)、土壤微生物學(xué)特性指數(shù)、作物指數(shù)，并在此基礎(chǔ)上計算礦區(qū)廢棄地復(fù)墾后耕地的可持續(xù)性指數(shù)，旨在為礦區(qū)土地綜合利用和生態(tài)治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

以河南省輝縣市趙固煤礦沉陷區(qū)為研究區(qū)。研究區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫14 ℃，年平均降水量603～713 mm，年均蒸發(fā)量2 039 mm，年均無霜期214 d，土壤以沙壤土為主。

近年來，長期大規(guī)模的煤炭開采嚴(yán)重破壞了當(dāng)?shù)氐母刭Y源，已造成塌陷區(qū)面積約40 hm2，其中穩(wěn)定塌陷區(qū)約30 hm2，動態(tài)塌陷區(qū)約10 hm2。在礦區(qū)內(nèi)，由于村莊密集，大量村莊出現(xiàn)了地表沉降、塌陷裂縫、塌陷坑及房屋倒塌等問題，村民被迫搬遷，村莊被廢棄。為了改善礦區(qū)生態(tài)狀況，緩解人地矛盾，當(dāng)?shù)卣?013年對沉陷區(qū)村莊廢棄地進行復(fù)墾治理，復(fù)墾區(qū)覆土厚度50～60 cm。

1.2 樣品采集與處理

本研究于2014年10月—2015年6月在趙固煤礦沉陷區(qū)內(nèi)村莊廢棄地復(fù)墾區(qū)進行，分別選取未沉陷區(qū)、穩(wěn)定沉陷區(qū)、不穩(wěn)定沉陷區(qū)的復(fù)墾耕地進行研究。3個樣區(qū)的耕地面積均為0.5 hm2，播種、耕作、施肥，以及田間管理均相同。試驗作物為冬小麥，品種為百農(nóng)矮抗58。播前深耕，并基施氮磷鉀復(fù)合肥(N-P-K，15%-15%-15%)750 kg·hm-2，小麥種植密度均為180萬株·hm-2，常規(guī)管理。分別在小麥不同的生長時期，采用五點取樣法采集植物和土壤樣品。在每個樣點用直徑6 cm的土鉆分別采集距地面0～20、20～40 cm土層的土樣。將采集的土壤樣分為3部分：一部分放入鋁盒中，用于測量土壤含水量；一部分樣品放入冰盒中，存于-20 ℃冰箱中，用于酶活性指標(biāo)的分析；另一部分放在塑封袋內(nèi)，經(jīng)風(fēng)干處理后用于土壤理化性質(zhì)測定。同時，在每個樣點采集相應(yīng)的小麥樣品，帶回實驗室測定其生理指標(biāo)及產(chǎn)量特性。每個樣點設(shè)置3次重復(fù)。

1.3 測定方法

土壤理化性質(zhì)按常規(guī)方法測定[16]：土壤有機碳采用重鉻酸鉀容量-外加熱法測定；土壤全氮采用凱氏法測定；土壤容重采用環(huán)刀法測定。

土壤微生物脲酶和蔗糖酶活性均采用比色法測定，其中，蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法[17]。土壤呼吸速率用EGM-4便攜式土壤呼吸儀(美國PP Systems公司)測定。小麥葉片凈光合速率用LI-6400便攜式光合測定系統(tǒng)(美國LI-COR公司)于上午9：00—11：00測定。

于小麥成熟期在每個樣點隨機取1 m雙行進行測產(chǎn)，3次重復(fù)。同時每個樣點隨機取30株植株，室內(nèi)考種，調(diào)查小麥的株高、單莖重、穗粒數(shù)和千粒重。

1.4 可持續(xù)性指數(shù)計算

作物產(chǎn)量及其地上部分的基本特征是土壤肥力的外在表現(xiàn)形式，在一定程度上能夠準(zhǔn)確反映土壤的生產(chǎn)力狀況，而土壤微生物和土壤理化性質(zhì)是土壤肥力的內(nèi)在表現(xiàn)形式，可作為土壤肥力評價結(jié)果的間接驗證依據(jù)。因此，本研究選擇土壤理化性質(zhì)、土壤微生物特征及作物產(chǎn)量特征作為土壤肥力的評價指標(biāo)。

選取土壤全氮、有機碳、蔗糖酶、脲酶及作物穗數(shù)、千粒重等13項評價因子，將其劃分為3項理化性質(zhì)指標(biāo)、3項微生物學(xué)特性指標(biāo)和7項作物指標(biāo)，通過建立最小數(shù)據(jù)集來評價礦區(qū)沉陷復(fù)墾后不同狀況下耕地系統(tǒng)的可持續(xù)性。土壤理化性質(zhì)指數(shù)(IPij)、土壤微生物特性指數(shù)(IMij)、作物指數(shù)(ICij)及可持續(xù)性指數(shù)(Iij)的計算公式如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

式(1)中，Iij為第i個處理第j個參數(shù)的可持續(xù)性指數(shù)，Aij為第i個處理第j個參數(shù)的實測值，Tij為第i個處理第j個參數(shù)的臨界值。指標(biāo)臨界值的確定：作物產(chǎn)量以各個處理算術(shù)平均值的1.2倍為準(zhǔn)，其他指標(biāo)均采用不同沉陷狀態(tài)下處理數(shù)值的算術(shù)平均值[18-19]。式(2)～(4)中，j分別指代相應(yīng)指數(shù)的指標(biāo)數(shù)量。

設(shè)a、b、c是從點O出發(fā)的3條不同長度的線段，分別代表土壤理化性質(zhì)指數(shù)、土壤微生物特性指數(shù)、作物指數(shù)，連接3條線段的另一端組成三角形，三角形面積即為可持續(xù)性指數(shù)。當(dāng)a、b、c均為1時，系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)為1.3。由此可知，對于一個可持續(xù)性系統(tǒng)，其可持續(xù)性指數(shù)應(yīng)該大于等于1.3，否則視本系統(tǒng)為不可持續(xù)?？沙掷m(xù)性指數(shù)越大，表示系統(tǒng)的可持續(xù)性越強[20]。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007和SPSS 18.0等軟件進行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計分析，對有顯著(P<0.05)差異的處理采用LSD法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)墾后沉陷狀況對土壤理化性質(zhì)的影響

礦區(qū)廢棄地復(fù)墾后不同沉陷狀況下耕地的土壤理化性質(zhì)有所差異(表1)。在同一土層，從未沉陷區(qū)、穩(wěn)定沉陷區(qū)到不穩(wěn)定沉陷區(qū)，土壤理化性質(zhì)各指標(biāo)均呈現(xiàn)遞減趨勢。在0～20 cm土層，與未沉陷區(qū)指標(biāo)相比：穩(wěn)定沉陷區(qū)、不穩(wěn)定沉陷區(qū)土壤全氮含量分別減少了33.97%和42.95%，土壤有機碳含量分別減少了19.55%和24.85%，土壤容重分別減少了6.38%和8.51%。20～40 cm土層的情況與0～20 cm土層趨同。

2.2 復(fù)墾后沉陷狀況對土壤微生物的影響

土壤酶中的脲酶和蔗糖酶活性可反映土壤中氮和碳的轉(zhuǎn)化和呼吸強度[21]。如表2所示，在同一生長期，由未沉陷區(qū)、穩(wěn)定沉陷區(qū)到不穩(wěn)定沉陷區(qū)，土壤微生物學(xué)指標(biāo)值均呈現(xiàn)遞減趨勢。復(fù)墾后未沉陷區(qū)的微生物學(xué)指數(shù)大于臨界值。在小麥拔節(jié)期，未沉陷區(qū)的土壤呼吸速率分別是穩(wěn)定沉陷區(qū)、不穩(wěn)定沉陷區(qū)的1.17倍和1.37倍，相比未沉陷區(qū)，穩(wěn)定沉陷區(qū)、不穩(wěn)定沉陷區(qū)蔗糖酶活性分別降低11.25%和32.14%，脲酶活性分別減少了18.44%和31.70%?；ㄆ诘那闆r與拔節(jié)期相似。

表1土壤理化性質(zhì)及臨界值

Table1Soil physicochemical properties and according thresholds

處理Treatment全氮Totalnitrogen/(g·kg-1)0～20cm20～40cm有機碳Organiccarbon/(g·kg-1)0～20cm20～40cm容重Bulkdensity/(g·cm-3)0～20cm20～40cmSFA156±007a113±001a1831±185a1495±403a141±009a149±005aSSA103±002b094±001b1473±189b1074±221b132±003b133±003bUSA089±001b074±001c1376±297c1073±304b129±002b132±003b臨界值Threshold11609415601214134138

SFA，未沉陷區(qū)；SSA，穩(wěn)定沉陷區(qū)；USA，不穩(wěn)定沉陷區(qū)。同列數(shù)據(jù)后無相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)。下同。

SFA， Subsidence-free area; SSA， Stable subsidence area; USA， Unstable subsidence area. Data followed by no same letters within the same column indicated significant difference atP<0.05. The same as below.

2.3 復(fù)墾后沉陷狀況對作物產(chǎn)量特征的影響

由表3可知，未沉陷區(qū)的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量、株高及單莖重均高于沉陷區(qū)，且差異顯著(P<0.05)。其中，復(fù)墾后耕地的沉陷狀況對產(chǎn)量的影響最大：未沉陷區(qū)的產(chǎn)量是穩(wěn)定沉陷區(qū)的1.51倍，是不穩(wěn)定沉陷區(qū)的3.62倍。未沉陷區(qū)作物成熟期的平均株高為76.52 cm，而穩(wěn)定沉陷區(qū)的作物平均株高為68.87 cm，不穩(wěn)定沉陷區(qū)的作物平均株高為64.07 cm。從作物的光合速率來看，未沉陷區(qū)>臨界值>穩(wěn)定沉陷區(qū)>不穩(wěn)定沉陷區(qū)。綜合來看，礦區(qū)廢棄地經(jīng)復(fù)墾后形成的耕地生態(tài)系統(tǒng)，作物各指標(biāo)在未沉陷區(qū)、穩(wěn)定沉陷區(qū)到不穩(wěn)定沉陷區(qū)呈現(xiàn)遞減的趨勢。

2.4 可持續(xù)性指數(shù)

不同復(fù)墾區(qū)土壤理化性質(zhì)指數(shù)、土壤微生物特性指數(shù)、作物指數(shù)及可持續(xù)性指數(shù)見表4。未沉陷區(qū)的各指數(shù)值均大于對應(yīng)的穩(wěn)定沉陷區(qū)、不穩(wěn)定沉陷區(qū)，且3類沉陷區(qū)的土壤理化性質(zhì)指數(shù)、土壤微生物特性指數(shù)和作物指數(shù)之間均呈顯著(P<0.05)差異。未沉陷區(qū)的土壤理化性質(zhì)指數(shù)、土壤微生物特性指數(shù)、作物指數(shù)及可持續(xù)性指數(shù)均高于對應(yīng)的臨界值，穩(wěn)定沉陷區(qū)的各項指數(shù)均接近臨界值，而不穩(wěn)定沉陷區(qū)的各項指數(shù)均低于臨界值。

從變異系數(shù)來看，作物指數(shù)(17.93%)大于土壤理化性質(zhì)指數(shù)(13.32%)和土壤微生物特性指數(shù)(13.06%)，但均低于可持續(xù)性指數(shù)(28.97%)。可見用可持續(xù)性指數(shù)能夠更好地反映煤礦區(qū)廢棄地復(fù)墾后不同耕地狀況的差異性。

表2土壤微生物特性及臨界值

Table2Soil microbiological properties and according thresholds

處理Treatment土壤呼吸速率Soilrespiration/(μmol·m-2·s-1)拔節(jié)期Jointing花期Floweringperiod蔗糖酶Sucrase/(mg·g-1·24h-1)拔節(jié)期Jointing花期Floweringperiod脲酶Urease/(mg·g-1·24h-1)拔節(jié)期Jointing花期FloweringperiodSFA056±003a070±002a560±016a633±012a347±024a353±025aSSA048±002b060±002b497±012b513±017b283±020b333±025bUSA041±002c053±001b380±016c447±012c237±021c290±014c臨界值Threshold048062479531289326

表3作物產(chǎn)量特征及臨界值

Table3Crop yield characteristics and according thresholds

處理Treatment穗數(shù)Spikenumber穗粒數(shù)Kernelnumber千粒重1000?grainweight/g產(chǎn)量Yield/(g·m-2)株高Plantheight/cm單莖重/gStalkweight/g光合速率Photosyntheticrate/(μmol·m-2·s-1)SFA48867±492a3750±083a3697±017a67741±1650a7652±067a186±008a2070±049aSSA36067±419b3407±056b3640±065a44731±1459b6887±244b137±013b1877±039bUSA24133±822c2273±042c3417±192b18731±1029c6407±126c124±002b1703±059c臨界值36356314335845248169821491884Threshold

表4各沉陷區(qū)的土壤理化性質(zhì)指數(shù)、土壤微生物特性指數(shù)、作物指數(shù)及可持續(xù)性指數(shù)

Table4Soil physiochemical index， soil microbial index， crop index and sustainability index of different areas

處理TreatmentSPISUICISISFA118±009a116±004a119±010a180SSA094±004b100±002b099±006b124USA087±007c084±003c076±018c088臨界值Threshold10101013CV/%1332130617932897

CV，變異系數(shù)。SPI，土壤理化性質(zhì)指數(shù)；SMI，土壤微生物特性指數(shù)；CI，作物指數(shù)；SI，可持續(xù)性指數(shù)。

CV， Coefficient of variation. SPI， Soil physiochemical index; SMI， Soil microbial index; CI， Crop index; SI， Sustainability index.

3 討論

耕地可持續(xù)利用問題是全球關(guān)注研究的課題。近年來，學(xué)者們開展了大量關(guān)于耕地生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性評價的研究。劉宗強[22]將層次分析法和模糊評價法相結(jié)合，對哈爾濱市耕地的可持續(xù)利用狀況進行評價；陳睿山等[23]采用文獻綜述法、歸納總結(jié)法等從土地系統(tǒng)功能的角度探討了土地的可持續(xù)性。郝翠等[24]對國內(nèi)外耕地可持續(xù)評價方法進行對比，發(fā)現(xiàn)多指標(biāo)綜合指數(shù)法更適合小范圍耕地的可持續(xù)性評價。但這些研究都缺少定量評價。此外，當(dāng)前大多相關(guān)研究都是圍繞土壤特性的單一類型指標(biāo)進行研究，缺少對整個耕地系統(tǒng)的綜合分析。雖然作物生理和產(chǎn)量指標(biāo)不是土壤屬性，但卻是土壤實際生產(chǎn)力的外在表現(xiàn)，能夠確切反映土壤生產(chǎn)力水平，可作為土壤可持續(xù)性評價結(jié)果的直接依據(jù)[18]?；诖?，本研究嘗試將土壤、作物指標(biāo)結(jié)合起來，將所測指標(biāo)劃分為土壤理化性質(zhì)、土壤微生物特性和作物指標(biāo)3類，借助三角形面積法建立作物系統(tǒng)的可持續(xù)性指數(shù)。該方法相對于土壤單因素評價法，能夠更加準(zhǔn)確、更加全面地評價研究區(qū)耕地系統(tǒng)的可持續(xù)性。

本研究結(jié)果表明，礦區(qū)廢棄地復(fù)墾后不同沉陷狀態(tài)下耕地的可持續(xù)性存在差異，未沉陷區(qū)廢棄地復(fù)墾后耕地的可持續(xù)性要優(yōu)于穩(wěn)定沉陷區(qū)和不穩(wěn)定沉陷區(qū)，不穩(wěn)定沉陷區(qū)復(fù)墾后耕地的可持續(xù)性最差。分析結(jié)果與實際相符。礦區(qū)煤炭開采造成地表沉陷，使土地結(jié)構(gòu)的完整性受到破壞。同時，土地結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化也擾亂了原來相對穩(wěn)定的土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤養(yǎng)分流失、微生物群落破壞、土壤質(zhì)量下降，最終影響作物生產(chǎn)。因此，在進行土地復(fù)墾時，不宜在不穩(wěn)定沉陷區(qū)進行，而宜選擇穩(wěn)定沉陷區(qū)或不沉陷區(qū)。本研究只是對煤礦廢棄地復(fù)墾可持續(xù)性評價的初步探索，在今后的工作中，還應(yīng)綜合考慮研究區(qū)環(huán)境狀況及人為干擾等情況的影響，加強對不同復(fù)墾區(qū)耕地的持續(xù)監(jiān)測，以期能更準(zhǔn)確地反映不同復(fù)墾區(qū)耕地的可持續(xù)性，構(gòu)建更加全面、更加精準(zhǔn)的評價體系，為礦區(qū)土地復(fù)墾提供參考。

[1] 付國珍， 擺萬奇. 耕地質(zhì)量評價研究進展及發(fā)展趨勢[J]. 資源科學(xué)， 2015， 37(2):226-236.

FU G Z， BAI W Q. Advances and prospects of evaluating cultivated land quality[J].ResourcesScience， 2015， 37(2): 226-236. (in Chinese with English abstract)

[2] 陳寧麗， 張紅方， 張合兵，等. 基于熵權(quán)TOPSIS法的耕地生態(tài)質(zhì)量空間分布格局及主控因子分析：以河南省新鄭市為例[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2015， 27(8):1444-1450.

CHEN N L， ZHANG H F， ZHANG H B， et al. Spatial distribution and dominating factors analysis of ecological quality of cultivated land based on entropy-weighting TOPSIS method: a case study of Xinzheng City， Henan Province[J].ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2015， 27(8): 1444-1450. (in Chinese with English abstract)

[3] 王世東， 劉毅. 基于改進模糊綜合評價模型的礦區(qū)土地損毀程度評價[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2015， 23(9):1191-1198.

WANG S D， LIU Y. Evaluation of the degree of land destruction in mining areas using improved fuzzy comprehensive evaluation method[J].ChineseJournalofEco-Agriculture， 2015， 23(9): 1191-1198. (in Chinese with English abstract)

[4] 陳秋計. 基于GIS的煤礦區(qū)土地損毀程度評價研究[J]. 礦業(yè)研究與開發(fā)， 2013， 33(4):77-80.

CHEN Q J. Assessment of land damage degree in coal mining area based on GIS[J].MiningResearchandDevelopment， 2013， 33(4): 77-80. (in Chinese with English abstract)

[5] 朱寶才， 王文龍， 梁文俊. 用ArcGIS的Python腳本計算采煤沉陷區(qū)土地損毀程度[J]. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)， 2016， 36(5):371-376.

ZHU B C， WANG W L， LIANG W J. Calculate land damage degree in the coal mining subsidence area by Python， ArcGIS script language[J].JournalofShanxiAgriculturalUniversity(NaturalScienceEdition)， 2016， 36(5): 371-376. (in Chinese with English abstract)

[6] 李樹志， 魯葉江， 高均海. 開采沉陷耕地損壞機理與評價定級[J]. 礦山測量， 2007(2):32-34.

LI S Z， LU Y J， GAO J H. Mechanism and grade evaluation of the farmland damage caused by the underground mining-induced subsidence[J].MineSurveying， 2007 (2): 32-34. (in Chinese with English abstract)

[7] 張鵬， 張科學(xué)， 王寧， 等. 基于GIS的開采沉陷區(qū)土地損害評價研究[J]. 煤炭技術(shù)， 2015(11):310-312.

ZHANG P， ZHANG K X， WANG N， et al. Research on land damage evaluation in mining subsidence area based on GIS[J].CoalTechnology， 2015 (11): 310-312. (in Chinese with English abstract)

[8] 劉文生， 韓彩娟. 模糊綜合評價法在礦區(qū)塌陷土地復(fù)墾潛力評估中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境工程學(xué)報， 2008， 2(12):1711-1714.

LIU W S， HAN C J. Application of fuzzy comprehensive evaluation in reclaimation potential evaluation of collapse land in mining area[J].ChineseJournalofEnvironmentalEngineering， 2008， 2(12): 1711-1714. (in Chinese with English abstract)

[9] 王宇， 臧妻斌. 基于模糊識別的礦區(qū)塌陷區(qū)土地復(fù)墾潛力評價[J]. 山西建筑， 2006， 32(2):120-121.

WANG Y， ZANG Q B. A fuzzy recognition comprehensive evaluation of the subsidence area reclamation potentiality[J].ShanxiArchitecture， 2006， 32(2): 120-121. (in Chinese with English abstract)

[10] 何書金， 蘇光全. 礦區(qū)廢棄土地復(fù)墾潛力評價方法與應(yīng)用實例[J]. 地理研究， 2000， 19(2):165-171.

HE S J， SU G Q. Evaluation method and its application to the potentiality of wasteland reclamation of China’s abandoned mining areas[J].GeographicalResearch， 2000， 19(2): 165-171. (in Chinese with English abstract)

[11] 樊文華， 白中科， 李慧峰，等. 不同復(fù)墾模式及復(fù)墾年限對土壤微生物的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2011， 27(2):330-336.

FAN W H， BAI Z K， LI H F， et al. Effects of different vegetation restoration patterns and reclamation years on microbes in reclaimed soil[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering， 2011， 27(2): 330-336. (in Chinese with English abstract)

[12] 劉美英， 高永， 汪季，等. 礦區(qū)復(fù)墾地土壤碳氮含量變化特征[J]. 水土保持研究， 2013， 20(1):94-97.

LIU M Y， GAO Y， WANG J， et al. Variation of soil carbon and nitrogen contents in the reclamation of coal mine area[J].ResearchofSoilandWaterConservation， 2013， 20(1): 94-97. (in Chinese with English abstract)

[13] 岳輝， 畢銀麗. 基于主成分分析的礦區(qū)微生物復(fù)墾生態(tài)效應(yīng)評價[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境， 2017， 31(4):113-117.

YUE H， BI Y L. Evaluation on ecological effect of microbial reclamation in coal mining area based on principal component analysis[J].JournalofAridLandResourcesandEnvironment， 2017， 31(4): 113-117. (in Chinese with English abstract)

[14] 張銳， 鄭華偉， 劉友兆. 基于PSR模型的耕地生態(tài)安全物元分析評價[J]. 生態(tài)學(xué)報， 2013， 33(16):5090-5100.

ZHANG R， ZHENG H W， LIU Y Z. Evaluation on cultivated land ecological security based on the PSR model and matter element analysis[J].ActaEcologicaSinica， 2013， 33(16): 5090-5100. (in Chinese with English abstract)

[15] 李保杰， 顧和和， 紀(jì)亞洲. 礦區(qū)土地復(fù)墾景觀格局變化和生態(tài)效應(yīng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2012， 28(3):251-256.

LI B J， GU H H， JI Y Z. Evaluation of landscape pattern changes and ecological effects in land reclamation project of mining area[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering， 2012， 28(3): 251-256. (in Chinese with English abstract)

[16] 李秀英， 李燕婷， 趙秉強，等. 褐潮土長期定位不同施肥制度土壤生產(chǎn)功能演化研究[J]. 作物學(xué)報， 2006， 32(5):683-689.

LI X Y， LI Y T， ZHAO B Q， et al. The dynamics of crop yields under different fertilization systems in drab fluvo-aquic soil[J].ActaAgronomicaSinica， 2006， 32(5): 683-689. (in Chinese with English abstract)

[17] 高靜， 徐明崗， 張文菊，等. 長期施肥對我國6種旱地小麥磷肥回收率的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2009， 15(3):584-592.

GAO J， XU M G， ZHANG W J， et al. Influences of long-term fertilizations on phosphorus recovery efficiency of wheat in six dry upland soils of China[J].PlantNutritionandFertilizerScience， 2009， 15(3): 584-592. (in Chinese with English abstract)

[18] 李強， 許明祥， 劉國彬，等. 基于幾何方法評價長期施用化肥坡耕地作物輪作系統(tǒng)可持續(xù)性[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2012， 18(4):884-892.

LI Q， XU M X， LIU G B， et al. Evaluation of crop rotation system sustainability in slope land under long-term chemical fertilization based on geometry method[J].PlantNutritionandFertilizerScience， 2012， 18(4): 884-892. (in Chinese with English abstract)

[19] KANG G S， BERI V， SIDHU B S， et al. A new index to assess soil quality and sustainability of wheat-based cropping systems[J].Biology&FertilityofSoils， 2005， 41(6):389-398.

[20] 孫本華， 孫瑞， 郭蕓，等. 塿土區(qū)長期施肥農(nóng)田土壤的可持續(xù)性評價[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2015， 21(6): 1403-1412.

SUN B H， SUN R， GUO Y， et al. Evaluation on the sustainability of cropland under different long-term fertilization in Eum-Orthic Anthrosols area[J].JournalofPlantNutritionandFertilizer， 2015， 21(6): 1403-1412. (in Chinese with English abstract)

[21] 呂國紅， 周廣勝， 趙先麗，等. 土壤碳氮與土壤酶相關(guān)性研究進展[J]. 遼寧氣象， 2005， 21(2): 6-8.

LYU G H， ZHOU G S， ZHAO X L， et al. Advances on correlation within soil carbon and nitrogen and soil enzymes[J].LiaoningQixiang， 2005， 21(2): 6-8. (in Chinese)

[22] 劉宗強. 哈爾濱市耕地可持續(xù)利用評價研究[D]. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2010.

LIU Z Q. Research on evaluation of sustainable use of cultivated land in Harbin City[D]. Harbin: Northeast Agricultural University， 2010. (in Chinese with English abstract)

[23] 陳睿山， 蔡運龍， 嚴(yán)祥，等. 土地系統(tǒng)功能及其可持續(xù)性評價[J]. 中國土地科學(xué)， 2011， 25(1):8-15.

CHEN R S， CAI Y L， YAN X， et al. The functions of land system and its sustainability assessment[J].ChinaLandScience， 2011， 25(1): 8-15. (in Chinese with English abstract)

[24] 郝翠， 李洪遠， 孟偉慶. 國內(nèi)外可持續(xù)發(fā)展評價方法對比分析[J]. 中國人口·資源與環(huán)境， 2010， 20(1):161-166.

HAO C， LI H Y， MENG W Q. Comparison and analysis on different methods of sustainability evaluation at home and abroad[J].ChinaPopulationResourcesandEnvironment， 2010， 20(1): 161-166. (in Chinese with English abstract)

Sustainabilityevaluationofreclaimedcultivatedlandecosystemincoalminewasteland

DING Cui1， MA Shouchen1， LI Mingqiu1，*， SUN Rui2， SONG Xiangping1， DUAN Peiling2

(1.SchoolofSurveyingandLandInformationEngineering，HenanPolytechnicUniversity/FieldScientificObservationandResearchBase，MinistryofLandandResources，Jiaozuo454000，China；2.ZhengzhouRailwayVocational&TechnicalCollege，Zhengzhou450052，China)

To evaluate the sustainability of reclaimed cultivated land， the soil and crop indexes were determined by sampling in subsidence-free area， stable subsidence area and unstable subsidence area in Zhaogu mine area. The 13 indexes measured were divided into soil physicochemical index， soil microbial index and crop index. Then， the sustainability index was calculated based on the triangle area method. It was shown that the sustainability index of reclaimed land in subsidence-free area (1.80) was higher than the threshold of sustainability index (1.30). The sustainability index in the stable subsidence area (1.24) was close to the threshold of sustainability index， yet the sustainability index in the unstable subsidence area (0.88) was lower than the threshold of sustainability index. In summary， the more stable the subsidence state is， the more sustainable the reclaimed is for agricultural production.

geometric method; coal mining area; reclamation; sustainability

浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2017，29(12): 2097-2103

http://www.zjnyxb.cn

丁翠，馬守臣，李明秋，等. 煤礦廢棄地復(fù)墾耕地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性評價[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2017，29(12)： 2097-2103.

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.12.19

2017-05-10

河南省科技攻關(guān)項目(162102110169)；河南省高?？萍紕?chuàng)新團隊支持計劃(18IRTSTHN008)；河南理工大學(xué)創(chuàng)新型科研團隊(B2017-16)

丁翠(1991—)，女，河南信陽人，碩士研究生，主要從事土地生態(tài)與規(guī)劃方面的研究。E-mail: yxwldmq@163.com

*通信作者，李明秋，E-mail: mingqiuli@sohu.com

S156; S158

A

1004-1524(2017)12-2097-07

(責(zé)任編輯高 峻)