徐州市潘安湖采煤沉陷湿地碳汇测算研究

作     者：马腾辉 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：渠俊峰

授予年度：2022年

学科分类：0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 083001[工学-环境科学] 08[工学] 

主      题：采煤沉陷湿地 土壤有机碳 植被生物量 碳储量 碳汇价值 

摘      要：我国东部高潜水位矿区因多年采煤导致大面积地表沉陷、积水,近年来采煤沉陷区综合整治和生态修复构建了一大批采煤沉陷湿地等生态产品,为区域生态改良、人居环境提升和区域综合效益的协调发展发挥了重要作用。湿地是重要的生态碳汇,并且具有很强的固碳功能,在当前国际、国内“碳达峰、“碳中和双重背景下,如何减碳增汇将是我们面对的重大挑战,而生态碳汇将是生态修复领域中的新方向。采煤沉陷区由陆生生态系统演替为水陆复合的生态系统后,采煤沉陷区的有机碳储量和空间分布特征发生了重要变化,由采煤沉陷区形成的生态产品碳储量空间分布模式如何确定以及碳汇价值如何表达等问题,需要在采煤沉陷区生态治理的基础上进行探索。本文以徐州市潘安湖采煤沉陷湿地为研究对象,通过实地调研采样和实验、统计分析的方法,分别从土壤、植被、水体三个层面开展测算和分析:探究采煤沉陷区综合整治后不同植被配置类型下的土壤理化性质和有机碳的演变规律;通过湿地内优势乔木、灌木和草木的生物量信息,分析不同植被层级的碳密度特征;对采煤沉陷湿地内土壤、植被和水体的碳储量以及湿地生态系统的碳储量和碳汇价值进行量化,并在此基础上提出采煤沉陷区生态碳汇功能提升的建议,主要结果和结论如下:(1)潘安湖采煤沉陷湿地内不同植被配置类型下的土壤理化性质、有机碳含量和密度差异明显,其中乔+灌+草植被配置下的指标数据相对最优,土壤碳储量约为18792.39 Mt。在不同植被配置类型下,湿地内土壤容重随着土层深度的下降而升高,土壤含水率、总磷随着土层深度的下降趋于稳定,总磷含量随土壤深度变化不明显,土壤p H值都在7.5以下,土壤全氮在不同土层深度之间均表现出差异性特征;土壤有机碳含量和密度的大小关系表现为:乔木+灌木+草地灌木+草地乔木+草地草地林地,均低于对照,并随土层深度下降而降低,土壤有机碳在不同土层的分配占比不尽相同,均表现出差异性特征;相关性分析表明,土壤有机碳含量及密度与含水率、总磷表现出极显著正相关(p银杏水杉垂柳池杉香樟乌桕,灌木层下不同种类灌木的碳密度大小关系为:冬青卫矛木槿红叶石楠海桐连翘紫薇。草木层下不同种类草木植被的碳密度大小关系为:白茅鸢尾、金鸡菊梭梭草一年蓬麦冬。(3)潘安湖采煤沉陷湿地水体碳储量约为16125.95 Mt。其中,湖体碳储量约为49.52 Mt,水生植被碳储量约为90.01 Mt,底泥碳储量占主导地位约为15986.41 Mt。湿地内湖体的总有机碳平均含量为4.33 mg/L;水生植被的碳密度大小关系为:菖蒲(180.89 g·m)芦竹(126.28 g·m)芦苇(91.30 g·m)睡莲(40.72 g·m)荷花(20.09 g·m),水生植被平均碳密度约为91.86 g·m;湿地内0-40 cm底泥沉积物的碳密度约为3.90 kg·m。(4)潘安湖采煤沉陷湿地生态系统碳储量约为59491.4 Mt,其中土壤占比约为31.59%,植被占比约为41.31%,水体占比约为27.10%。通过碳税法、造林成本法、碳税法和造林成本法取均值法以及市场价值法得出潘安湖采煤沉陷湿地的碳汇价值分别为:5711.17万元、4398.26万元、5054.75万元、339.10万元,湿地平均碳汇价值约为3875.82万元;单位面积碳汇价值分别约为8.70万元/hm、6.70万元/hm、7.70万元/hm、0.52万元/hm,平均单位面积碳汇价值约为5.91万元/hm。并针对采煤沉陷地区因地制宜挖掘陆地生态系统碳汇,兼顾采煤沉陷区生态修复与生态固碳双重目标,实现区域生态碳汇能力提升提出了相关建议。综上所述,潘安湖采煤沉陷湿地这一生态产品在经过生态修复等综合整治措施后,碳储量提升显著,表现出极大的碳汇功能和价值,作为国家级湿地公园其植被碳密度已到达国家级森林公园相当水平,整体对区域碳循环产生较大的影响,对采煤沉陷区提升生态碳汇功能具有较大借鉴意义。该论文有图34幅,表24个,参考文献136篇。