東北地理所在國家尺度露天采礦導致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)損失方面取得重要研究進展
采礦為人類提供了基本的物質(zhì)與能源保障，支撐著社會經(jīng)濟繁榮發(fā)展。經(jīng)濟的快速發(fā)展和人類對能源需求的顯著增加，引發(fā)了世界各地露天采礦活動的明顯加劇。將與人類福祉密切相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)融入可持續(xù)發(fā)展研究已成為當前的研究熱點，也是實現(xiàn)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標（SDGs）重點關(guān)注的內(nèi)容。中國是世界上最大的發(fā)展中國家，也是全球采礦活動的集中分布地區(qū)之一，中國露天采礦用地的時空變化特征是怎樣的？露天采礦是否直接導致了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力的明顯變化？定量解析露天采礦用地的時空動態(tài)及其所導致的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力變化，將為制定生態(tài)系統(tǒng)管理決策、支撐生態(tài)文明建設(shè)和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供重要的數(shù)據(jù)支撐和科學理論依據(jù)。
東北地理所地理景觀遙感學科組研究人員利用中國科學院構(gòu)建的中國土地覆被數(shù)據(jù)庫（ChinaCover；吳炳方等，2017）中1990、2000、2015年3期數(shù)據(jù)集的采礦場數(shù)據(jù)，定量解析了1990-2015年間中國露天采礦場的時空格局特征，并結(jié)合MODIS數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)，進一步定量分析了露天采礦直接導致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（自然生境、水源涵養(yǎng)、NPP及食物產(chǎn)量）的損失量，總結(jié)討論了相關(guān)政策對采礦活動和礦區(qū)生態(tài)恢復的影響（圖1）。
研究發(fā)現(xiàn)：1990-2015年中國露天采礦面積增加了2302 km2，絕大部分發(fā)生在北部地區(qū)。其中，內(nèi)蒙古、山西和青海的露天采煤面積增幅最大。露天采礦用地的快速擴張導致自然生境面積、水源涵養(yǎng)能力、碳固持能力和糧食產(chǎn)量明顯下降，且這些損失具有明顯的時空異質(zhì)性(圖2)。與此同時，隨著生態(tài)文明建設(shè)理念的不斷深化，露天礦區(qū)的生態(tài)修復也在不斷加強（圖3）.
圖1 露天采礦區(qū)提取流程概述：A、分類流程圖；B、內(nèi)蒙古自治區(qū)露天煤礦開采的衛(wèi)星影像和現(xiàn)場照片實例；C，山東省露天石礦開采的衛(wèi)星影像和現(xiàn)場照片實例；D，遼寧省石油開采的衛(wèi)星影像和現(xiàn)場照片實例。
圖2 露天采礦導致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力變化：A，自然棲息地的喪失；B、水源涵養(yǎng)下降；C，NPP減少；D，糧食產(chǎn)量下降。
圖3 1990-2015年露天礦區(qū)生態(tài)恢復遙感影像實例：A，遼寧；B，山西；C，內(nèi)蒙古。
該研究由東北地理所博士生相恒星（第一作者）、王宗明研究員、毛德華副研究員（通訊作者），聯(lián)合中科院空天信息研究院吳炳方研究員等共同完成。成果發(fā)表在Journal of Environmental Management（IF=5.647）期刊上。該研究由國家重點研發(fā)計劃項目課題（2016YFC0500201）、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項子課題（XDA19040500）、中國科學院青年創(chuàng)新促進會會員項目（2017277，2012178）和國家地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)中心共同資助。
論文信息：Xiang, H.X., Wang, Z.M., Mao, D.H., Zhang, J., Zhao, D., Zeng, Y., Wu, B.F., 2020. Surface mining caused multiple ecosystem service losses in China. Journal of Environmental Management. 290, 112618.
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