趙玉國，吉 莉，董霽紅，房阿曼，曹志國，張 峰

(1.神華寶日希勒能源有限公司 生產(chǎn)技術(shù)部，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000；2.中國礦業(yè)大學 環(huán)境與測繪學院，江蘇 徐州 221116；3.國家能源集團 煤炭開采水資源保護與利用國家重點實驗室，北京 102200；4.中煤科工生態(tài)環(huán)境科技有限公司，北京 102200)

0 引 言

采礦活動的頻度和力度影響了土地利用的變化程度與方向，進而影響了土地的生態(tài)效益。一方面，過度無序的開采活動以壓占、挖損等形式造成土地污染、地面塌陷，改變了地表的結(jié)構(gòu)，進而改變了區(qū)域土地利用和植被覆蓋，削弱了區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能；另一方面，土地整治與復墾等生態(tài)修復工程使礦區(qū)部分被破壞的土地資源被生態(tài)再利用，在數(shù)量及質(zhì)量上對礦區(qū)生態(tài)進行了補償。井工開采以地表塌陷和矸石山壓占為主，露天開采以直接挖損和外排土場壓占為主，相比較而言，露天礦對地表的破壞大于井工礦，且隨著采礦規(guī)模的擴大，這種破壞范圍和程度呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢。

目前，關(guān)于礦區(qū)生態(tài)問題研究具有要素單一性和研究時段性。生態(tài)要素方面，卞正富等[1]采用RS、GIS等技術(shù)探究了煤炭開采對土壤退化的影響，田惠文等[2]研究了煤炭開發(fā)對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的破壞，趙春虎等[3]概述了煤炭開采對地下水系統(tǒng)的影響。研究時段方面，主要重在分析礦區(qū)某一時間節(jié)點或者時期內(nèi)礦區(qū)的生態(tài)問題，徐嘉興等結(jié)合遙感影像分析了1994—2014年徐州市沛北礦區(qū)土地利用景觀格局變化[4]，李根生等[5]研究了準東礦區(qū)鄰近奇臺綠洲1983—2013年地下水位變化，劉雪冉等[6]分析了2000、2005和2010年呼倫貝爾煤炭開采造成的草原退化。但是，關(guān)于草原區(qū)煤炭資源開發(fā)的生態(tài)累積效應(yīng)研究相對不足。

內(nèi)蒙古自治區(qū)是我國主要的草原分布區(qū)，草原面積約占全國草原總面積的22%[7]，同時這里分布著豐富的煤炭資源，截至2016年底，累計查明煤炭儲量超過10 000億t[8]，居全國各省區(qū)煤炭儲量的首位。該區(qū)煤炭開采始于20世紀初，已有百年開采歷史[9]。煤礦生命周期較長，研究某一礦區(qū)不同開采時期的生態(tài)狀況需要大量的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)通常難以獲取，對比處于不同開采時期的相似礦區(qū)生態(tài)狀況成為新的研究思路。生態(tài)儲存(Ecological Storage)描述了自然生態(tài)系統(tǒng)及人工生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生改變引起的能量流、物質(zhì)流和信息流的流進和流出，進而引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化的動態(tài)過程。選取具有相似自然條件、相近建設(shè)規(guī)模、相同開采方式，不同開采歷史的3個大型露天礦，即寶日希勒露天礦(以下簡稱寶礦)、伊敏露天礦(以下簡稱敏礦)、勝利一號露天礦(以下簡稱勝利礦)，對比各礦區(qū)開采前及開采現(xiàn)狀的生態(tài)儲存條件、生態(tài)儲存過程、生態(tài)儲存能力、生態(tài)儲存格局及生態(tài)儲存條件指標，綜合評價對比各礦區(qū)土地利用變化引起的生態(tài)儲存效應(yīng)。研究內(nèi)容可為進一步開展草原區(qū)煤炭開采生態(tài)累積效應(yīng)相關(guān)研究提供理論參考。

1 3個大型露天礦研究區(qū)概況

生態(tài)系統(tǒng)在空間上沒有明確邊界，煤炭開采帶來的生態(tài)效應(yīng)在空間上不僅包括礦區(qū)邊界，同時包括礦區(qū)周圍受影響的區(qū)域?？邓_如拉等[10]提出運用生態(tài)系統(tǒng)功能貢獻率作為確定煤炭開采區(qū)域生態(tài)敏感區(qū)的重要指標。生態(tài)系統(tǒng)功能貢獻率假設(shè)礦區(qū)及生態(tài)敏感區(qū)原有植被均一，礦區(qū)及生態(tài)敏感區(qū)單位面積發(fā)揮的功能作用相等。寶礦、敏礦、勝利礦在開采前，以草地生態(tài)系統(tǒng)為主，礦區(qū)及生態(tài)敏感區(qū)植被均一，因此可以用生態(tài)系統(tǒng)功能的貢獻率確定生態(tài)敏感區(qū)范圍。根據(jù)相關(guān)標準、已有研究[10-15]，并考慮地域自然條件相似等因素，依據(jù)礦區(qū)邊界分別向外建立1、2、8、10、20、30、40、50 km的敏感區(qū)，即為包含了礦區(qū)與不同面積大小毗鄰區(qū)域的生態(tài)敏感區(qū)，并計算1981—2015年寶礦、敏礦、勝利礦不同時期、不同大小敏感區(qū)下的礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)貢獻率的變化趨勢。研究發(fā)現(xiàn)，寶礦礦區(qū)外擴2 km范圍內(nèi)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能貢獻率的年際變化趨勢較為接近，而與8 km范圍外的區(qū)域比較，8 km范圍內(nèi)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能貢獻率的年際變化較大，即礦區(qū)活動對周邊8 km范圍內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)影響年際變化較為明顯，因此寶礦區(qū)外擴8 km屬于生態(tài)敏感區(qū)。同樣，基于礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能貢獻率的分析發(fā)現(xiàn)敏礦外擴8 km 及勝利礦外擴10 km屬于生態(tài)敏感區(qū)。

《環(huán)境影響評價技術(shù)導則-生態(tài)影響》(HJ19—2011)規(guī)定項目生態(tài)影響評價范圍的確定應(yīng)考慮完整的氣候單元、地理單元[16]。因此，結(jié)合中國氣候區(qū)劃、高程因素，進一步確定3個礦區(qū)的采礦活動可能影響范圍。氣候方面，中國科學院依據(jù)熱量、水分指標，并結(jié)合中國地形特點和歷史行政區(qū)劃傳統(tǒng)，將全國分為8個一級氣候地區(qū)、32個二級氣候區(qū)，其中內(nèi)蒙古東部地區(qū)氣候區(qū)劃分布如圖1a所示，從圖中可看出，3個礦生態(tài)敏感區(qū)均屬于中溫帶氣候區(qū)，敏感區(qū)與周圍區(qū)域氣候無明顯差異；地理單元方面，相關(guān)研究表明錫林河流域海拔低于1 200 m地區(qū)草原退化主要受人類活動的影響[17]，在地理空間數(shù)據(jù)云獲取內(nèi)蒙古東部地區(qū)數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)如圖1a所示，統(tǒng)計寶礦、敏礦、勝利礦生態(tài)敏感區(qū)的高程范圍分別為+592～+741、+609～+823、+939～+1 319 m，3個礦區(qū)高程最大值分別為+723、+736、+1 103 m，寶礦、敏礦的礦區(qū)與生態(tài)敏感區(qū)高程最大值無明顯差異，受人類活動影響產(chǎn)生的景觀變化差異較小，勝利礦生態(tài)敏感區(qū)海拔高程高于1 200 m的面積約占0.72%，可忽略。因此，已選取的生態(tài)敏感區(qū)屬完整的氣候單元、且無明顯高程差異。

圖1 3個礦的研究范圍Fig.1 Study areas of three coal mines

各礦區(qū)生態(tài)影響邊界如圖1b、圖1c、圖1d所示，其中寶礦、敏礦、勝利礦的生態(tài)敏感區(qū)面積分別為50 357.83、40 097.63、65 394 hm2。

2 礦區(qū)生態(tài)儲存評價指標體系

2.1 生態(tài)系統(tǒng)類型

分別選取寶礦、敏礦、勝利礦開采前(分別為1997年、1982年、1971年)及近期煤炭開采量差異最小年份(2017年)的Landsat影像，分析礦區(qū)煤炭開采的土地利用類型變化。參照《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T 21010—2017)，結(jié)合草原礦區(qū)主要用地類型及研究目的，將研究區(qū)土地利用景觀類型分為9種，分別為耕地、林地、草地、水域、交通運輸用地、建設(shè)用地、礦區(qū)工業(yè)用地、復墾區(qū)及其他用地。采用監(jiān)督分類和目視解譯，對影像進行解譯。影像分類結(jié)果的總體精度均在81.11%以上，Kappa系數(shù)均在0.8 以上，基本滿足本研究的應(yīng)用需要。

土地利用類型劃分主要依據(jù)土地利用單元的用途及功能的差異性，將土地利用類型與生態(tài)系統(tǒng)類型合理匹配見表1。

表1 土地利用類型與生態(tài)系統(tǒng)類型的匹配及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)Table 1 Match between types of land use and ecosystem and ecosystem service value coefficients

2.2 生態(tài)服務(wù)價值

1997年COSTANZA等[18]提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(Ecosystem Service Value，ESV)評價模型，如式(1)所示，運用數(shù)學模型將不同生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能進行量化，建立抽象的生態(tài)概念與其經(jīng)濟效益相關(guān)聯(lián)，以衡量研究區(qū)的綜合發(fā)展能力。

(1)

式中：VES為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量；m為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)量；Az為生態(tài)系統(tǒng)類型z的面積，VCz為生態(tài)系統(tǒng)類型z的價值系數(shù)。

借鑒謝高地[19]、張建軍[20]對生態(tài)系統(tǒng)價值系數(shù)的研究，確定研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)，見表1。其中，寶礦西北部莫日格勒河一般在10月到次年5月封凍，敏礦東部的伊敏河一般在10月到次年4月封凍，勝利露天一號礦東部的錫林河由于近年來連續(xù)氣候干旱已經(jīng)成為季節(jié)性河流，12月到次年的2月為封凍期，因此3個研究區(qū)均采用季節(jié)性河流的水域價值系數(shù)。工礦用地采用工業(yè)價值系數(shù)，建設(shè)用地及交通用地采用城鎮(zhèn)價值系數(shù)，研究區(qū)其他用地類型多為荒漠，因此采用荒漠價值系數(shù)。

2.3 生態(tài)儲存指標

在工礦區(qū)，伴隨著活躍、高強度的采煤活動，土地利用類型轉(zhuǎn)化頻繁，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境易受影響，礦區(qū)生態(tài)儲存響應(yīng)也越明顯，土地作為媒介，可反映生態(tài)儲存響應(yīng)程度。常用的生態(tài)儲存估算模型主要包括狀態(tài)模型(Ecological Storage State，ESS)、過程模型(Ecological Storage Process)和能力模型(Ecological Storage Capacity，ESC)。

采用生態(tài)“活躍度”反映礦區(qū)生態(tài)儲存對土地利用綜合響應(yīng)，基于生態(tài)儲存狀態(tài)、生態(tài)儲存過程和生態(tài)儲存能力的綜合評價，分別表征土地利用對生態(tài)影響的活躍狀態(tài)、活躍程度及活躍可能性。生態(tài)存儲狀態(tài)通過區(qū)域尺度的整合，估算整個區(qū)域綜合生態(tài)儲存信息。由于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)隨時間變化不斷更新，生態(tài)儲存水平會呈現(xiàn)年際差異，生態(tài)儲存加速度(Ecological Storage Acceleration，ESA)可用于反映這種年際變化差異，在數(shù)值上等同于區(qū)域生態(tài)儲存狀態(tài)水平的年變化率。生態(tài)儲存過程描述過去一段時期內(nèi)研究區(qū)生態(tài)儲存情況，重點強調(diào)轉(zhuǎn)換過程。因此運用生態(tài)儲存轉(zhuǎn)化率(Ecological Storage Transformation Rate，ESR)分析生態(tài)儲存過程。生態(tài)儲存能力是對未來研究區(qū)域生態(tài)儲存水平的估算，是生態(tài)儲存轉(zhuǎn)換可能性估算，該估算是建立在當前及過去生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上。然而穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)模式不能被忽視，它決定了未來土地的長期利用及生態(tài)平衡，因此，選取生態(tài)儲存格局(Ecological Storage Pattern，EP)作為指標體系的組成部分，以反映土地利用對生態(tài)影響的活躍平衡性。同時，分布在人口密集、產(chǎn)業(yè)集中的工礦區(qū)條件較差的土地是重要的后備生態(tài)補償資源。以土地條件(Land Condition，LC)，即生態(tài)儲存條件作為土地利用對生態(tài)影響的活躍條件[13]。研究表明，景觀格局指標中的香農(nóng)多樣性指數(shù)(Shannon’s Diversity Index)可反映生態(tài)儲存格局(EP)。

2.4 指標權(quán)重及綜合評價法

生態(tài)儲存指標權(quán)重確定方法：參考徐占軍[21]、ZHANG等[22]運用AHP法確定生態(tài)儲存狀態(tài)(ESS)、生態(tài)儲存過程(ESR)、生態(tài)儲存能力(ESC)、生態(tài)儲存格局(EP)、生態(tài)儲存條件(LC)5個指標權(quán)重，見表2。

表2 生態(tài)儲存指標判別及權(quán)重[21-22]Table 2 Ecological storage index discrimination matrix and weight[21-22]

生態(tài)儲存指標分值賦值方法為：對比3個礦區(qū)單個指標數(shù)值，數(shù)值越大，表示指標狀況越好，指標分值由大到小為5、3、1。依據(jù)生態(tài)儲存狀態(tài)、生態(tài)儲存過程、生態(tài)儲存能力、生態(tài)儲存格局、生態(tài)儲存條件5個評價指標，結(jié)合各個指標的權(quán)重和分值，計算各礦區(qū)生態(tài)儲存效應(yīng)綜合指數(shù)D，D值越大，生態(tài)儲存效應(yīng)相對越好。具體計算如式(2)所示。

D=wESSGESS+wESRGESR+wESC
GESC+wEPGEP+wLCGLC

(2)

式中：D為各礦區(qū)生態(tài)儲存效應(yīng)綜合指數(shù)；wESS、wESR、wESC、wEP、wLC分別為生態(tài)儲存狀態(tài)、生態(tài)儲存過程、生態(tài)儲存能力、生態(tài)儲存格局、生態(tài)儲存條件的權(quán)重；GESS，GESR，GESC，GEP，GLC分別為生態(tài)儲存狀態(tài)、生態(tài)儲存過程、生態(tài)儲存能力、生態(tài)儲存格局、生態(tài)儲存條件的指標分值。。

3 礦區(qū)生態(tài)儲存的狀態(tài)過程分析

3.1 礦區(qū)土地利用變化情況

圖2—圖4分別為寶礦、敏礦、勝利礦開采前和開采現(xiàn)狀的土地利用空間分布狀況圖。根據(jù)分類結(jié)果，統(tǒng)計寶礦、敏礦、勝利礦生態(tài)敏感區(qū)土地利用變化，見表3。

表3 寶礦、敏礦及勝利礦生態(tài)敏感區(qū)土地利用變化Table 3 Land use in ecologically sensitive areas in Baorixile，Yimin，and Shengli Coal Mine

圖2 寶礦生態(tài)敏感區(qū)土地利用空間分布Fig.2 Spatial distribution of land use in ecologically sensitive areas in Baorixile Coal Mine

圖3 敏礦生態(tài)敏感區(qū)土地利用空間分布Fig.3 Spatial distribution of land use in ecologically sensitive areas in Yimin Coal Mine

圖4 勝利礦生態(tài)敏感區(qū)土地利用空間分布Fig.4 Spatial distribution of land use in ecologically sensitive areas in Shengli No.1 Coal Mine

寶礦近20 a，除耕地、草地、林地外，其他各類用地面積均呈現(xiàn)增長趨勢。由于人類開采活動的干擾，工礦用地、建設(shè)用地、交通運輸用地面積較1997年增長明顯。由于礦區(qū)生態(tài)修復工程的實施、礦區(qū)附近規(guī)模較小的煤礦及磚窯廠等的關(guān)閉，礦區(qū)復墾區(qū)及附近未利用地的面積均累積增加，表明國家政策對區(qū)域土地利用變化具有一定影響。伊敏礦近35 a，林地、草地、水域呈減少趨勢，累積減少面積分別為1 079.27、3 612.59、294.43 hm2。其中草地多轉(zhuǎn)為耕地、建設(shè)用地、工礦用地及交通運輸用地，累積增加面積分別為427.50、874.87、2 459.34、762.16 hm2，主要分布在礦區(qū)以北地區(qū)。建設(shè)用地、交通運輸用地、耕地的動態(tài)度較大，表明這3種地類變化較劇烈，多分布于伊敏河附近。勝利礦近46 a，建設(shè)用地面積增加最多，累積增加4 159.85 hm2，工礦用地面積明顯增加，且礦區(qū)出現(xiàn)約1 477.73 hm2的復墾區(qū)。比較各類土地利用的動態(tài)度，建設(shè)用地的動態(tài)度最大，說明其變化最劇烈。

3.2 生態(tài)服務(wù)價值變化

依據(jù)3個礦區(qū)土地利用類型與其生態(tài)系統(tǒng)類型的匹配，統(tǒng)計生態(tài)系統(tǒng)類型的面積，計算各礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值，如圖5、圖6和圖7所示。

圖5 寶礦生態(tài)服務(wù)價值Fig.5 Ecological service value of Baorixile Coal Mine

圖6 敏礦生態(tài)服務(wù)價值Fig.6 Ecological service value of Yimin Coal Mine

圖7 勝利礦生態(tài)服務(wù)價值Fig.7 Ecological service value of Shengli No.1 Coal Mine

已有研究表明，土地利用變化可影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[15]。由于3個礦區(qū)草地面積均呈現(xiàn)減少趨勢，草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值有所下降，生態(tài)服務(wù)功能降低。采礦用地增加及采煤活動的影響，區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量、植被類型及生物區(qū)受到強烈干擾，多方位損傷導致單位面積采礦用地產(chǎn)生的負面影響增大，生態(tài)負價值明顯高于其他地類，區(qū)域生態(tài)結(jié)構(gòu)遭到破壞、區(qū)域整體生態(tài)服務(wù)價值下降。對比3個礦區(qū)生態(tài)服務(wù)價值變化幅度發(fā)現(xiàn)，寶礦下降幅度最大，為-4 212.19元/a，勝利礦次之，為-2 491.49元/a，敏礦相對較小，為1 915.68元/a。

3.3 生態(tài)儲存狀態(tài)

表4為3個礦區(qū)開采前、開采現(xiàn)狀的生態(tài)儲存狀態(tài)(ESS)及生態(tài)儲存加速度(ESA)。從表4可知，3個礦整體生態(tài)儲存狀態(tài)值均大于0，表明這3個礦的生態(tài)儲存狀態(tài)較好，其中伊敏礦生態(tài)儲存狀態(tài)值高于其他2個礦區(qū)。

表4 3個礦生態(tài)儲存狀態(tài)Table 4 Ecological storage status of Baorixile， Yimin and Shengli No.1

總體上，3個礦區(qū)生態(tài)儲存狀態(tài)呈現(xiàn)下降趨勢。寶礦、敏礦、勝利礦生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值分別累計下降1 670、2 640、2 210元，分別以83.68、75.38、48.01元/(hm2·a)的速度發(fā)生退化。其中，寶礦生態(tài)退化較為嚴重，可能與緯度較高，氣候條件較為惡劣有關(guān)，也可能是由于較高的煤炭開采量引起的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化。

3.4 生態(tài)儲存過程

生態(tài)儲存過程反映生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換引起的生態(tài)儲存變化，可通過生態(tài)儲存轉(zhuǎn)化量和生態(tài)儲存轉(zhuǎn)化率來表示，表5為3個礦區(qū)研究時期內(nèi)生態(tài)儲存過程。

從表5可看出，研究時期內(nèi)，頻繁的生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，促進了礦區(qū)或積極或消極的生態(tài)儲存。3個礦生態(tài)儲存轉(zhuǎn)化率均為負值，消極轉(zhuǎn)化量主要來源于建設(shè)用地、工礦用地的增加引起區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化，生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)高服務(wù)功能向低服務(wù)功能轉(zhuǎn)換的過程，三個礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)總體上呈現(xiàn)消極轉(zhuǎn)化趨勢。相比較而言，勝利礦礦區(qū)的開采時間最長，生態(tài)儲存轉(zhuǎn)化率的絕對值最大，說明近46 a勝利礦礦區(qū)的生態(tài)儲存受工礦活動與城鎮(zhèn)化發(fā)展的消極影響較為明顯。

表5 3個礦區(qū)研究時期生態(tài)儲存過程Table 5 Ecological storage process of three Coal Mines

3.5 生態(tài)儲存能力

統(tǒng)計三個礦區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)類型轉(zhuǎn)化狀況發(fā)現(xiàn)，工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)及草地生態(tài)系統(tǒng)是較為活躍的轉(zhuǎn)換類型。計算得到寶礦、敏礦、勝利礦這4種生態(tài)類型轉(zhuǎn)換比例分別為89.65%、81.78%、91.19%。寶礦多轉(zhuǎn)換為工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，敏礦和勝利礦多轉(zhuǎn)換為城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)。依據(jù)主要生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換類型比例，確定工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)為估算生態(tài)儲存能力的基礎(chǔ)確定性指標。

結(jié)合已確定的基礎(chǔ)性指標，分別計算3個礦的生態(tài)儲存能力。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3個礦的生態(tài)儲存能力值均小于0，表明3個礦區(qū)生態(tài)儲存狀況較消極。比較3個礦生態(tài)儲存能力值發(fā)現(xiàn)，勝利礦最高，為-240元/(hm2·a)，具有相對較好的生態(tài)儲存能力；寶礦最低，為-410元/(hm2·a)，具有相對較差的生態(tài)儲存能力。生態(tài)儲存能力與生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，寶礦和敏礦具有較高生態(tài)價值的草地、林地、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為較低生態(tài)價值的城鎮(zhèn)、工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的面積占比較多，極易發(fā)生生態(tài)損失，即消極的生態(tài)儲存，因此這兩個礦區(qū)生態(tài)儲存能力相對較差。

4 礦區(qū)生態(tài)儲存響應(yīng)綜合評價

4.1 生態(tài)儲存格局及儲存條件

計算2017年3個礦區(qū)的生態(tài)儲存格局及條件發(fā)現(xiàn)，寶礦、敏礦、勝利礦的生態(tài)儲存格局值較為接近，分別為1.15、1.16、1.17。寶礦、敏礦及勝利礦的生態(tài)儲存條件值分別為0.37%、0.69%、0.62%，其中，敏礦較高，表明作為生態(tài)補償資源的未利用地面積較多，寶礦最低，表明具有較少的未利用地可用于生態(tài)補償。

4.2 生態(tài)儲存效應(yīng)及綜合評價

3個礦區(qū)的生態(tài)儲存指標見表6。敏礦生態(tài)儲存狀態(tài)值、生態(tài)儲存過程值、生態(tài)儲存條件值明顯高于其他兩個礦區(qū)，寶礦生態(tài)儲存能力值、生態(tài)儲存格局及生態(tài)儲存條件均低于其他2個礦區(qū)。

表6 3個礦區(qū)生態(tài)儲存指標Table 6 Ecological storage index of three coal mines

根據(jù)表6，對比3個礦區(qū)單個指標數(shù)值，對各礦區(qū)生態(tài)儲存指標的分值進行賦值，指標分值由大到小為5、3、1，數(shù)值越大，表示指標狀況越好。結(jié)合各指標權(quán)重(表2)，根據(jù)公式2計算各礦區(qū)生態(tài)儲存效應(yīng)綜合指數(shù)，見表7。其中，敏礦綜合指數(shù)相對較高為4.37，寶礦次之、勝利礦相對較低為1.654，說明3個礦區(qū)中，土地利用對敏礦區(qū)域生態(tài)儲存影響最小，對勝利礦區(qū)域生態(tài)儲存影響最大。勝利礦有45 a開采歷史，礦區(qū)土地利用受人類活動影響較大，土地利用結(jié)構(gòu)變化較顯著，單位面積土地累積的負生態(tài)效應(yīng)較明顯。寶礦開采時長較短，但僅用12 a就達到設(shè)計產(chǎn)量，達到設(shè)計產(chǎn)量后近7 a產(chǎn)量遠超出設(shè)計產(chǎn)量，加快了礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)能量流、物質(zhì)流及信息流之間的交換，進而影響了單位面積土地生態(tài)儲存過程及能力。

表7 3個礦區(qū)生態(tài)儲存指標分值及綜合指數(shù)Table 7 Index score and composite index of ecological storage of three coal mines

5 結(jié) 語

劃定寶日希勒露天礦、伊敏露天礦、勝利一號露天礦生態(tài)敏感區(qū)，結(jié)合生態(tài)儲存狀態(tài)、過程、格局等指標綜合評價3個大型露天礦區(qū)土地覆被變化及生態(tài)累積效應(yīng)。

寶礦、敏礦、勝利礦礦區(qū)生態(tài)服務(wù)價值變化幅度分別為-4 212.19、1 915.68、-2 491.49元/a。生態(tài)儲存狀態(tài)指標顯示，寶礦、敏礦、勝利礦的礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值分別以83.68、75.38、48.01元/(hm2·a)的速度發(fā)生退化；3個礦生態(tài)儲存轉(zhuǎn)化率均為負值，生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)高服務(wù)功能向低服務(wù)功能轉(zhuǎn)換的過程，生態(tài)儲存過程均呈現(xiàn)消極轉(zhuǎn)化趨勢；寶礦、敏礦、勝利礦生態(tài)儲存能力值分別為-410、-310、-240元(hm2/a)，其中勝利礦具有相對較好的生態(tài)儲存能力；3個礦的生態(tài)儲存格局值較為接近；寶礦、敏礦、勝利礦生態(tài)儲存條件值分別為0.37%、0.69%、0.62%。生態(tài)儲存效應(yīng)綜合指數(shù)顯示，伊敏礦綜合指數(shù)相對較高為4.37，寶礦次之、勝利礦相對較低為1.65，表明土地利用對區(qū)域生態(tài)儲存影響伊敏礦最小，勝利礦最大。