1）气候变化的作用是正向的，采矿活动没有影响。这时气候变化对NPP的作用为100%，生态系统NPP的变化完全受气候变化的影响且沿着正向方向发展。

　　2）采矿活动的作用是正向的，气候变化没有影响。这时采矿活动对NPP的作用为100%，生态系统NPP的变化完全受采矿活动的影响且沿着正向方向发展。

　　3）气候变化的作用是正向的，采矿活动的作用是正向的。这时气候变化和采矿活动对NPP的作用分别为Rclimate和Rhuman，生态系统NPP的变化是气候变化和采矿活动综合作用的结果，共同推动生态系统向正向方向发展。

　　4）气候变化的作用是逆向的，但采矿活动的作用是正向的。这时生态系统的变化受气候变化和采矿活动的综合作用。当气候变化的相对作用Rclimate小于采矿活动的相对作用Rhuman时，生态系统向正向方向发展。

　　5）气候变化的作用是正向的，但采矿活动的作用是逆向的。这时生态系统的变化也受到气候变化和采矿活动的综合作用。当气候变化的相对作用Rclimate大于采矿活动的相对作用Rhuman时，生态系统向正向方向发展。

　　矿区生态系统NPP逆向演变的可能情景有以下5种：

　　1）气候变化的作用是逆向的，采矿活动没有影响。这时气候变化对NPP的作用为100%，生态系统NPP的变化完全受气候变化的影响且沿着逆向方向发展。

　　2）采矿活动的作用是逆向的，气候变化没有影响。这时采矿活动对NPP的作用为100%，生态系统NPP的变化完全受采矿活动的影响且沿着逆向方向发展。

　　3）气候变化的作用是逆向的，采矿活动的作用也是逆向的。这时气候变化和采矿活动对生态系统的作用分别为Rclimate和Rhuman，NPP的变化是气候变化和采矿活动综合作用的结果，共同推动生态系统向逆向方向发展。

　　4）气候变化的作用是正向的，采矿活动的作用是逆向的。这时生态系统NPP的变化受气候变化和采矿活动的综合作用。当气候变化的相对作用Rclimate小于采矿活动的相对作用Rhuman时，生态系统向逆向方向发展。

　　5）气候变化的作用是逆向的，采矿活动的作用是正向的。这时生态系统NPP的变化受气候变化和采矿活动的综合作用。当气候变化的相对作用Rclimate大于采矿活动的相对作用Rhuman时，生态系统向逆向方向发展。

　　2、结果与分析

　　2.1气候因子对矿区NPP的影响分析

　　研究区域内温度空间差异不到3℃，降水空间差异也不到10mm，但时间分布差异比较大，温度变化范围为2350～4.2℃且随着时间推移温度趋向于增加。降水量的变化范围从0.8～337.8mm，6月份的变化范围为16.2～116.3mm。根据表1可知，同一时期内NPP变化幅度为0.110～3.333g/(m2·月)，变化幅度比较小。不同时期内变化幅度大，为-48.99～25.194g/(m2·月)，对NPP的变化与温度、降水进行相关性分析，NPP变化与温度变化呈正相关（r=0.941，p<0.01），NPP变化与降水量变化呈负相关（r=-0.728，p<0.01），表明6月份温度是植物生长的主要限制因子，适宜的温度对植物的生长有较大影响，进而影响植被的生产力，而降水对植被的生产力影响很大。但由于研究区域属于东部平原矿区，属高潜水位区，6月份属于降水量充沛的时段，同时因采矿造成的地表塌陷，极易形成地面积水和植被淹渍；但植被生长，不仅取决于降水量，更重要的是取决于水热组合和光照条件，同时与植被的覆盖类型、密度等都有关系。因此，6月份降水不是该矿区植被生长的主要限制因子，降水过多反而增加了渍害和光照胁迫，具有很强的负相关性。从空间分布来看，NPP变化的最大值主要分布在矿区生态的影响区，并且与温度的分布呈一致性。

　　可以看出，采矿活动对矿区NPP影响的变化比较大，1987、1998、2005、2008年NPP变化幅度分别为97.736、99.114、90.525、103.890g/(m2·月)，根据图3对NPP进行空间分析，随着时间推移，NPP值小的区域主要分布在垞城矿井、夹河矿井、东城矿井等，这些矿井开发时间相对短，采矿设计产量大；NPP值大的主要分布在卧牛矿井、张小楼矿井、及生态影响区等，该矿井设计产量低，可见采矿时间和煤炭产量会导致矿区NPP减少。总体上看，1987－2008年，采矿活动对矿区NPP的影响值在不断增加且年均增幅在增大，分别为2.623、5.718g/(m2·月)，主要原因是随着经济快速发展，煤炭资源的价值上升，采煤速度迅猛增加，采矿活动对矿区生态环境影响程度增强；尽管采取了相应的修复措施，但土地整理和复垦的速度远低于破坏的速度，造成矿区NPP不断下降。

　　在1987－1998年采矿活动对矿区NPP的影响剧烈，变化趋势大于25的面积比例达到75.58%。在1998－2005年，有491.38hm2的NPP轻微减少，明显增加的面积与1998年相比减少了418.13hm2，重度增加的面积与1998年的7206.26hm2相比减少了7199.25hm2，采矿活动对矿区生态环境的影响开始缓和，主要因为这个期间内采矿活动对生态环境的破坏已引起高度重视，开始采取相应的保护性开采的措施，但在开采量大的夹河煤矿、庞庄井等区域，NPP的影响趋势还是继续增大。在2005－2008年NPP变化的趋势大幅减小，变化236农业工程学报2012年级别以一般变化为主。分析原因，在1987－2008年垞城煤矿区的NPP降低量在增大，夹河煤矿、庞庄井和张小楼井的NPP降低量的幅度在上涨，卧牛山煤矿、东城井区域的NPP降低量在减小，可见，随着采矿生产能力的增大，NPP的降低速度在增加，矿区生态环境的破坏速度在加剧；矿井在不同生命周期阶段，NPP变化的分布呈现一定特征，在投产期，NPP的值开始降低，在稳产高产期，NPP值降低幅度最大，NPP降低量达到最大，在衰退期，NPP降低幅度在减小，并且NPP开始向正方向发展。主要原因是生态系统对采矿造成的破坏具有滞后性，采矿对生态环境的破坏具有累加性。随着采矿时间的增加，开采破坏的程度加剧，破坏面积增大，生物生境遭到破坏的程度增大，使得NPP受到采矿的影响越来越大，生态系统开始向负的方向发展。当矿井进入衰退期时，一方面采矿生产力降低，采矿破坏程度降低，同时由于进行土地复垦和生态修复，矿区生态系统处于修复阶段，使得NPP降低幅度减小并开始出现增加的趋势，矿区生态环境向良好的方向演替。

　　总之，同一时期内气候变化对NPP影响的变化幅度为0.110～3.333g/(m2·月)之间，采矿活动对NPP影响的变化幅度为90.525～103.890g/(m2·月)，采矿活动对NPP的影响大于气候变化对NPP的影响，说明NPP变化对采矿活动具有敏感性，矿区的生态环境变化可以通过NPP的变化来反映。

　　2.3气候因子和采矿活动对矿区NPP影响的相对作用分析得出，采矿活动和气候变化共同综合作用推动矿区NPP变化。

　　在1987－1998年，矿区内NPP总量下降了74121.77Pg/(m2·月)，下降率为17.91%，其中耕地NPP的降低量最大，达到25.04%。采矿活动推动矿区NPP向负向发展，气候变化推动矿区NPP向正向发展，但采矿活动是导致矿区NPP变化的主导因素，以采矿活动为主的相对作用达到50%以上的，推进NPP向负向发展的土地面积为16459.19hm2，占总面积的比例为71.66%，其中采矿活动的相对作用达到50%～60%的土地面积占总面积的比例达到44.60%，而气候相对作用达到40%～50%的土地面积的比例占到45.19%。分析原因，采矿活动对自然生态环境影响剧烈，由于矿区属于农田生态系统，破坏的土地类型主要以耕地为主，破坏区域分布在采动破坏区，由于采矿活动一方面影响地层结构，破坏地表景观及其生境，导致耕地面积减少和耕地植被覆盖度降低；另一方面是采矿所产生的大气、矸石山、废矿、废渣等对土壤质量、地表植被的影响，是导致矿区NPP下降的直接原因。而以气候活动为主的区域主要分布在矿区周边生态环境未受采矿活动影响的区域。

　　在1998－2005年，矿区总NPP的减少量64704.38Pg/(m2·月)，其中耕地和林地的NPP降低量最大，分别为13416.03Pg/(m2·月)、3630.71Pg/(m2·月)，但气候变化因第5期徐占军等：采矿活动和气候变化对煤矿区生态环境损失的影响237素是导致矿区NPP变化的主要因素，以气候变化为主的相对作用达到50%以上的，推进NPP向正向发展的土地面积为19656.30hm2，占总面积的比例为85.58%，采矿活动相对作用达到50%以上，推进NPP向负向发展的土地面积为2691.81hm2，占总面积的比例11.72%，推动NPP向正向发展的土地面积473.49hm2，占总面积比例2.07%。从空间分布来看，以采矿活动为主推进NPP向正向发展的区域主要分布在矿区的采空区，由于已破坏的矿区通过采取生态修复措施生态环境开始恢复，矿区生态系统开始向新的稳定生态系统方向发展。而以气候活动为主推进NPP向正向发展的主要分布在矿区周边生态环境未受影响的区域。

　　在2005－2008年时段内，研究区域的总NPP减少了62338.55Pg/(m2·月)，其中耕地总NPP的降低量为12154.63Pg/(m2·月)，而林地的总NPP增加了1439.28Pg/(m2·月)。采矿活动是导致矿区NPP变化的主要因素，采矿活动相对作用达到50%以上的土地面积为22964.63hm2，占总面积的比例为99.98%；其中17.11%的推进NPP向正向发展，82.89%的推进NPP向负方发展。以气候变化为主相对作用达到40%以上的，推进NPP向正向发展的土地面积为4hm2，占总面积的比例1.74%。可见，采矿活动是导致矿区NPP变化的主要推动力，但采矿活动推动矿区NPP向正方向发展的比例开始增大，从空间分布来看，以采矿活动为主推进NPP向正向发展的区域主要分布在东城井、张小楼井、垞城矿范围内，由于该区域属于徐州政府老工业基地改造区域，政府投入大量资金进行生态修复，增加林地面积。而对于矿区周边开采沉陷的区域，矿区NPP继续下降，继续向负向发展。分析原因，主要是因为本研究没有对采矿活动以外的土地复垦措施等人为对生态环境的治理进行考虑，把除气候因素以外的因素归结为采矿活动，而土地复垦措施改善矿区生态环境，增加矿区林地、耕地的面积，提高地表的植被覆盖度，提高了矿区NPP，改善了矿区生态环境，因此，需要对具体采矿活动及土地复垦措施对矿区NPP变化的影响进行继续深入研究和探讨。

　　总之，采矿活动和气候变化共同作用影响矿区生态环境的变化，气候变化推动矿区NPP向正向发展，随着采矿活动的加剧，采矿活动推动NPP向负向发展，且相对作用的比例不断增大，采矿活动成为推动矿区生态环境变化的主要因素，采矿活动破坏了土壤质量和植物生长的生境，导致耕地、林地的NPP大幅度降低，进而导致矿区NPP总量的下降，生态环境遭到破坏，通过采取土地复垦措施，增加耕地、林地面积，可以增大矿区NPP,进而改善矿区生态环境。

　　3、结论与讨论

　　本文从植被生态的角度对矿区生态环境损失进行定量研究，选择植被净初级生产力（NPP）作为统一气候变化和采矿活动对矿区生态破坏影响的指标，通过该指标实现了气候变化和采矿活动对矿区生态变化作用的可比性，并以此作为其相对评价的基础。在本研究过程中，假定导致NPP变化的因素只有采矿活动和气候变化，忽略了其他因素的影响，通过气候模型测算的潜在NPP′为气候变化对矿区生态系统的影响，而潜在NPP′和实际NPP的差值为采矿活动的影响，基于以上假定条件，通过研究得出如下结论：

　　1）NPP变化是气候因素和采矿因素综合作用的结果，在矿区采矿活动对NPP的影响值大于气候变化对NPP的影响值。气候变化对NPP影响的波动范围为0.111～3.333g/(m2·月)，而采矿活动对NPP影响的波动范围为90.525～107.892g/(m2·月)，NPP变化对采矿活动具有敏感性，因此采用NPP来衡量矿区生态系统变化是可行的。

　　2）对矿区NPP影响因素相对作用的测度分析表明：采矿活动和气候变化共同作用影响矿区NPP的变化，气候变化推动NPP是向正方向发展，采矿活动推动NPP向负向发展。1987－1998年采矿活动是推动NPP变化的主导因素，1998－2005年气候变化是推动NPP变化的主导因素，2005－2008年采矿活动成为推动NPP变化的主导因素，同时，随着采矿活动的加剧，采矿活动推动NPP向负方向发展的比例在增大。

　　3）在采矿活动破坏区内，NPP受采矿活动影响的作用明显，在采矿活动的影响区内，NPP受气候变化影响的作用明显，土地复垦可以改变采矿活动对NPP的影响。