Characteristics of vegetation and ecology in Ningdong coal base and the effects of mining activities
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摘要:
准确评估大型能源基地矿业开发活动对区域植被生态系统影响具有重要的科学意义和实践价值。利用2000-2017年中分辨率成像光谱仪（MODIS）连续观测的生态系统参量，定量研究宁东煤炭基地开发建设以来的植被生态系统时空变化特征，分析矿业开发对植被生态系统的影响。结果表明，随着宁东煤炭基地开采活动的持续，区域植被生态系统的生产力及其与大气之间的水汽交换强度整体增强，归一化植被指数、总初级生产力、净初级净生产力和蒸散的年增长幅度分别为0.0053、5.10g·C/（m2·a-1）、4.10g·C/（m2·a-1）和6.62mm/a；这4种指标在空间像元上也以增长趋势为主，且未来多数像元有持续增强的特征，但生态系统的水分利用效率却在降低。空间分析表明，大尺度植被生态演变受矿业活动影响微弱，其主要受制于气候和区域性的生态治理工程。
Abstract:Accurate assessment of the impact of mining activities on large national coal and coal chemical industrial bases has important significance in theory and practice. On the basis of different ecosystem variables of the moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS) in 2000-2017, the temporal and spatial variation characteristics of vegetation ecosystem in Ningdong coal base were quantitatively studied. The influence of mining activities on the vegetation ecosystem was also analyzed. The results showed that the productivity of the regional ecosystem and the water vapor exchange intensity with the atmosphere were enhanced with the intensification of mining activities in Ningdong coal base. The annual growth rate of the normalized difference vegetation index (NDVI), gross primary production (GPP), net primary production (NPP) and evapotranspiration (ET) were 0.0053, 5.10g·C/(m2·a-1), 4.10g·C/(m2·a-1) and 6.62mm, respectively. On the spatial pixel scale, the four ecosystem variables were also mainly increased over the past decade and most of the pixels have sustained growth trend in the future. However, the water use efficiency (WUE) of the ecosystem is decreasing both in annual averages and pixels value. Spatial analysis shows that the large scale vegetation ecological evolution is less influenced by the mining activities, but are mainly affected by the climate and regional ecological restoration projects.
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致谢: 感谢宁夏回族自治区遥感测绘勘查院魏采用工程师提供宁东煤炭基地规划区的城镇工矿用地数据。
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图 1 宁东煤炭基地 2000—2017年 NDVI统计特征
Figure 1. Characteristics of NDVI in Ningdong coal base from 2000 to 2017
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图 2 宁东煤炭基地 2000—2017年 NDVI均值 （a）、 变化趋势 （b）、 显著性 （c） 及未来趋势 （d）
Figure 2. Mean value (a), trend (b), significance (c) and future change (d) of NDVI in Ningdong coal base from 2000 to 2017
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图 3 宁东煤炭基地 2000—2017年 GPP （a） 与 NPP （b） 变化特征
Figure 3. Characteristics of GPP (a) and NPP (b) in Ningdong coal base from 2000 to 2017
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图 4 宁东煤炭基地 2000—2017年 GPP均值 （a）、 变化趋势 （b）、 显著性 （c） 及未来趋势 （d）
Figure 4. Mean value (a), trend (b), significance (c) and future change (d) of GPP in Ningdong coal base from 2000 to 2017
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图 5 宁东煤炭基地 2000—2017年 NPP均值 （a）、 变化趋势 （b）、 显著性 （c） 及未来趋势 （d）
Figure 5. Mean value (a), trend (b), significance (c) and future change (d) of NPP in Ningdong coal base from 2000 to 2017
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图 6 宁东煤炭基地 2000—2017年 ET （a） 与 WUE （b） 变化特征
Figure 6. Characteristics of ET (a) and WUE (b) in Ningdong coal base from 2000 to 2017
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图 7 宁东煤炭基地 2000—2017年 ET均值 （a）、 变化趋势 （b）、 显著性 （c） 及未来趋势 （d）
Figure 7. Mean value (a), trend (b), significance (c) and future change (d) of ET in Ningdong coal base from 2000 to 2017
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图 8 宁东煤炭基地 2000—2017年 WUE均值 （a）、 变化趋势 （b）、 显著性 （c） 及未来趋势 （d）
Figure 8. Mean value (a), trend (b), significance (c) and future change (d) of WUE in Ningdong coal base from 2000 to 2017
表 1 宁东煤炭基地不同植被生态参数统计特征
Table 1 Statistics of different ecosystem variables in Ningdong coal base
区域 面积占比/% NDVI GPP(g·C/m2·a-1) NPP/(g·C/m2·a-1) ET/mm WUE/(g·C/kg·H2O) 平均值 斜率 平均值 斜率 平均值 斜率 平均值 斜率 平均值 斜率 城镇工矿区 3.25 0.2261 0.0037 163.97 2.60 129.47 2.11 149.61 3.57 0.8891 -0.0043 非矿业活动区 96.75 0.2542 0.0054 196.60 5.18 156.95 4.16 181.27 6.75 0.8860 -0.0078 全宁东基地 100.00 0.2530 0.0053 195.22 5.10 155.76 4.10 179.85 6.62 0.8854 -0.0076 
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