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(yīng).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(yīng)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(xué)、開采沉陷學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物地球化學(xué)、土壤學(xué)、農(nóng)學(xué)等多學(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng),認(rèn)為煤炭開采對土壤和植被碳庫擾動的碳效應(yīng)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(xué)理論為基礎(chǔ),結(jié)合開采沉陷學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)和農(nóng)學(xué)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(yīng)進(jìn)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(jìn)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(jìn)行了統(tǒng)計學(xué)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(dǎo)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(dǎo)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(fù)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(yīng)評價模型,包括碳效應(yīng)評價模型的整體架構(gòu)以及模型的假設(shè)條件、輸入變量、采樣點位布設(shè)要求、沉陷區(qū)土壤和植被碳庫貯量估算、碳效應(yīng)測算等,并對模型進(jìn)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(yīng),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(yīng);煤炭開采對區(qū)域植被碳庫擾動屬于失碳(碳源)效應(yīng)。
　　該論文有圖41幅,表63個,參考文獻(xiàn)18