内蒙古东部草原区既是我国“两屏三带”生态安全屏障区,也是大型煤炭基地和煤电基地的分布区。煤炭资源开采引起草场退化、地下水位下降、生物多样性减少等生态问题,经过长期累积和空间外扩,对矿区及周边地区生态产生严重负面影响。论文以内蒙古东部草原矿区为例,结合遥感影像、实验检测等数据,运用地理信息技术对大型矿区植被演变、土地覆被变化及场地地表生态质量变化的累积效应进行时空尺度的定量分析,主要结论如下:(1)从矿区发展与草原生态系统演变的关系、草原矿区生态效应累积特征及关键生态要素累积响应等方面总结草原矿区生态累积效应机理。煤矿全生命周期可归纳为发展初期、加速发展期、稳定发展期和发展衰退期,各时期通过不同扰动方式影响草原生态系统空间演变。草原矿区生态累积效应具有时间累积性、空间扩展性、累积源叠加或协同、隐性与显性、间接效应、阈值敏感性和生态功能可恢复性差的特征。(2)采用最大值合成法及趋势线法分析1981-2015年内蒙古东部25个大型矿区植被演变生态效应。近35年,对比内蒙古东部五盟市植被覆盖度增长趋势,通辽市植被生长状况较好,兴安盟、赤峰市次之,呼伦贝尔市、锡林郭勒盟植被生长状况相对较差。比较25矿开采前后植被覆盖度变化趋势,60%矿区开采后植被覆盖度呈现减少的趋势,40%矿区开采后植被覆盖度呈现增长的趋势。除胜利一号矿外,45.83%矿区植被生长受降水量影响较为明显,25%矿区人类活动促进了植被生长,8.34%矿区人类活动导致植被呈现退化趋势,20.83%矿区植被生长与降水量、人类活动无明显相关性。(3)划定宝日希勒露天矿(开采近20年)、伊敏露天矿(开采近36年)、胜利一号露天矿(开采近45年)生态敏感区,结合生态储存状态、过程、格局等指标综合评价三个大型露天矿区土地覆被变化及生态累积效应。(1)宝矿、敏矿、胜利矿矿区生态服务价值变化幅度分别为-4212.19元/a、1915.68元/a、-2491.49元/a。(2)生态储存状态指标显示,宝矿、敏矿、胜利矿的矿区生态系统单位面积生态服务价值分别以83.68元/hm~2·a、75.38元/hm~2·a、48.01元/hm~2·a的速度发生退化;三个矿生态储存转化率均为负值,生态系统呈现高服务功能向低服务功能转换的过程,生态储存过程均呈现消极转化趋势;宝矿、敏矿、胜利矿生态储存能力值分别为-410元/hm~2·a、-310元/hm~2·a、-240元/hm~2·a,其中胜利矿具有相对较好的生态储存能力;三个矿的生态储存格局值较为接近;宝矿、敏矿、胜利矿生态储存条件值分别为0.37%、0.69%、0.62%。(3)生态储存效应综合指数显示,伊敏矿综合指数相对较高为4.37,宝矿次之、胜利矿相对较低为1.65,表明土地利用对区域生态储存影响伊敏矿最小,胜利矿最大。(4)根据宝矿不同生命周期阶段矿区场地生态质量空间变化及土壤质量状况,评估矿区地表生态累积效应,划定矿区地表生态影响范围:第一,投产阶段生态状况趋于良好,达产阶段生态状况有所恶化,丰产阶段生态状况有所好转,稳产阶段生态状况轻微恶化。第二,矿区土壤中有机质含量低于全国第二次土壤普查结果,Cr、Cd、Pb、Zn、Cu、As、Ni含量低于国家环境质量标准(GB15618-2018),但Cr、Cd、Zn、Cu、As、Ni超过内蒙古土壤背景值,土壤中Cr、Zn累积明显;土壤重金属危害整体处于低生态风险水平,Cd是重要的潜在生态风险元素。第三,矿区场地及土壤生态质量评价结果表明矿区东南部0-2 km缓冲区范围受采矿活动影响较为明显,2-5 km缓冲区可能受采矿活动影响。第四,针对宝矿生态状况,提出“动态修复”及分区域、分阶段的重点治理及种植土壤修复植物如紫花苜蓿、披碱草、落叶松、胡枝子等生态响应策略。该论文有图63幅,表55个,参考文献235篇。