贵州省砂石开采对土地利用及生态系统服务功能的影响评估

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砂石资源是城乡基础设施建设中不可缺少的重要资源之一,是继水资源之后全球消耗量最大的自然资源。全球每年砂石的消耗量达500亿吨,而我国砂石年消耗量约200多亿吨,约占全球消耗量的一半。改革开放以来,我国城市化速度加快,来自河流的天然砂石已不足以满足人类需求,机制砂石逐渐代替天然砂石成为砂石主要来源。贵州省是砂石生产大省,是我国重要的砂石供应地。2019年,贵州省提出“黔石出山”战略,拟通过大力发展山区砂石开采活动,以提高贵州在全国砂石市场的比较优势。机制砂开采属于露天采矿,其开采直接影响土地覆被及土地利用,导致土地退化,对人类活动及生态系统服务影响较大。然而,已有研究对机制砂开采的影响关注较少,大多研究着重分析河砂和海砂开采带来的影响,缺乏对机制砂开采影响的系统认识,且多关注某单一矿区,而较少针对某矿种开采的生态环境影响开展分析。基于此,论文以贵州省砂石矿山为研究对象,通过核密度分析和开采强度计算方法,分析矿山分布密度及各县矿山开采强度;运用土地转移矩阵和土地动态度等方法,评估砂石矿山开采对土地利用的影响,包括占用的土地类型和面积,及开采过程中的土地转移;使用当量因子法,对矿山开采导致的生态系统服务价值损失量进行核算;基于开采后的矿山现状,采用土地适宜性评价方法对未来矿山各土地类型进行适宜性评价,挑选最佳的矿山土地修复计划。主要研究论如下:(1)2020年,贵州省有采矿权的砂石矿山总数为1791个,占地面积共计11502.45 hm~2。9个地(州/市)中,砂石矿山分布最多的是毕节地区,矿山总数量为422个;贵阳市分布数量最少,仅有49个。砂石矿山分布密度最大的区域位于安顺市北部和西部地区,分布密度最小的区域位于黔东南苗族侗族自治州中部和南部。全省88个县级行政单元中,有13个县级行政单元属高开采强度县,占全省的14.8%。9个地(州/市)中,贵阳市和安顺市各有3个高开采强度县,是高开采强度县分布数量最多的两个地(州/市)。(2)分析砂石矿山开采对土地利用/覆被变化的影响,结果显示,砂石矿山开采占用的土地类型主要为耕地和林地,占用的面积在不同时期各有不同。2010年,耕地和林地被占面积占“早于2015年开采矿山”总面积比例为45.72%和38.48%。2015年,耕地和林地被占面积占“晚于2015年开采矿山”总面积比例为40.64%和38.78%。2010年-2020年间,1791个砂石矿山内,面积明显变化的土地类型有草地和不透水面。其中,草地主要由耕地和灌木地转入,不透水面(矿区建设区域)主要由耕地和林地转入。(3)评估砂石矿山开采对生态服务功能的影响,结果显示,不同时期砂石矿山开采导致的生态系统服务价值损失量不同,总损失量6.34亿元。砂石矿山开采导致的生态服务功能价值损失在9个地(州/市)有所不同,其中,黔南布依族苗族自治州的损失量最大,贵阳市最少。从各生态系统服务功能的生态系统服务价值损失量看,气候调节服务的损失量最大,水资源供给的损失量最小。(4)评价未来砂石矿山的土地的适宜性,结果表明,在拟选择的林地、耕地和建设用地中,仅考虑恢复为单一土地类型的情况下,贵州省未来矿山最适宜恢复的土地类型是林地,其次是建设用地,最后是耕地。矿区内各区域最适宜的土地类型不同,实际情况应根据各矿区特点进行选择。因经济发展水平不同,各地(州/市)的矿山恢复最佳模式不同,铜仁市的砂石矿山土地最适宜恢复为耕地,其余8个地(州/市)市的砂石矿山最适宜恢复为林地。综上,研究结果有望对贵州省推进实施“黔石出山”战略和开展矿山土地修复提供理论依据。
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