Keywords
land use changes
landscape pattern
landscape metrics
Adamów-Koźmin Lignite Basin mining
How to Cite
Abstract
Mining belongs to the types of human activity that have a significant impact on the environment, and especially on the landscape. The main objective of this study is a quantitative diagnosis of the dynamics of land use changes and landscape pattern modification in areas shaped under the influence of processes related to the open pit exploitation of lignite. The study was carried out in the Adamów-Koźmin Lignite Basin, which is a model example of an area affected by strong anthropogenic pressure. An assessment of changes was carried out using a set of maps depicting land use in the period preceding the exploitation of lignite (the year 1940) and after over 60 years of the mining activity in this area (as of 2011). The source materials for mapping for the first period were archival maps and for the second period, an orthophotomap. The heads-up digitising method was used to determine 7 types of land-cover classes according to the definitions of Corine Land Cover. Ten landscape metrics for five categories of landscape features (surface, shape, neighbourhood, edge, spatial distribution and diversity) were used in the landscape pattern analysis. The results do not confirm the hypothesis of a significant landscape simplification after reclamation. The shape of patches in the landscape was more complex and the number of land-use types was higher, which combined with their spatial arrangement, caused the landscape pattern to be more diversified in the year 2011.
References
Agresti A., 2012. Categorical data analysis. Wiley, Hoboken, New Jersey.
Beerbalk H.D., Karge W., Kupetz M., 2003. Entwicklung von präzisierten Sanierungsmaßnahmenfür die Sanierung von Veredlungsstandorten der Lausitzer Braunkohlenindustrie. Surface Mining 55(4): 313–325.
Bender J., 1983. Rekultywacja gleb w Konińskich Kopalniach Węgla Brunatnego (Soil reclamation in Konin brown-coal mines). Sigma, Warszawa.
Bender J., 1995. Rekultywacja terenów pogórniczych w Polsce (Reclamation of post-mining areas in Poland). Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 418, Poznań.
Bender J., Gilewska M., 1989. Techniczne odtwarzanie gleb w przemyśle wydobywczym i jego skutki gospodarcze (Technical recovery of soil in the mining industry and its economic results). In: Dziewański J., Pietrzyk-Sokulska E., Sokołowski T. (eds), Zagadnienia sozologiczne w przemyśle wydobywczym i przetwórczym surowców mineralnych (Sozological issues in the mining and processing industry of mineral resources). AGH, Kraków.
Beutler D., 2003. Plannung und Gestaltung von Bergbaufolgelandschaften. Surface Mining 55(1): 26–37.
Bielecka E., Ciołkosz A., 2002. Land-use changes during the 19th and 20th centuries the case of the Odra river catchment area. Geographia Polonica 75(1): 67–117.
Bogaert J., Vranken I., André M., 2014. Anthropogenic effects in landscapes: Historical context and spatial pattern. In: Hong S.K., Bogaert J., Min Q., Biocultural landscapes. Dordrecht, Springer.
Borowska-Stefańska M., Leśniewska-Napierała K., Wiśniewski S., 2018. Land cover changes in Poland between 1990 and 2012. Geografie 123(1): 63–83.
Bowen G.W., Burgess R.L., 1981. A quantitative analysis of forest island pattern in selected Ohio landscapes. ORNL/ TM-7759. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee.
Burgess R.L., Sharpe D.M., 1981. Forest island dynamics in man-dominated landscapes. Springer-Verlag, New York.
Chmielewski T.J., Myga-Piątek U., Solon J., 2015. Typologia aktualnych krajobrazów Polski (Typology of current Poland’s landscapes). Przegląd Geograficzny 87(3): 377–408.
Ciołkosz A., Poławski Z.F., 2006. Zmiany użytkowania ziemi w Polsce w drugiej połowie XX wieku (Changes in land use in the second half of the 20th century in Poland). Przegląd Geograficzny 78(2): 173–190.
Cushman S.A., McGarigal K., 2004. Hierarchical analysis of forest bird species–environment relationships in the Oregon coast range. Ecological Applications 14: 1090–1105.
Drebenstedt C., 2003. Rekultivierung im Braunkohlenbergbau Mittel- und Osteuropas – eine vergleichende Betrachtung. Surface Mining 55(1): 70–89.
Eriksson O., Ehrlén J., 2001. Landscape fragmentation and the viability of plant populations. In: Silvertown J., Antonovics J. (eds), Integrating ecology and evolutions in a spatial context. Blackwell Science, Oxford: 157–175.
Fagiewicz K., Brzęcka K., 2016. Ocena jakości rekultywacji gruntów pogórniczych w obszarze w obszarze kopalni węgla brunatnego Adamów (Assessment of the reclamation quality of post-mining land in the Adamów lignite mine area). Przegląd Górniczy 10(1126): 24–32.
Fagiewicz K., Szulc M., 2014. Wpływ eksploatacji węgla brunatnego na strukturę przestrzenną i funkcjonowanie systemów krajobrazowych (na przykładzie odkrywki Władysławów) (The influence of lignite exploitation on the spatial structure and functioning of landscape systems). Przegląd Górniczy 07(1100): 150–157.
Fagiewicz K., 2014. Spatial processes of landscape transformation in mining areas (Case study of opencast lignite mines in Morzysław, Niesłusz, Gosławice). Polish Journal of Environmental Studies 23(4): 1123–1136.
Fahrig L., Merriam G., 1985. Habitat patch connectivity and population survival. Ecology 66: 1762–1768.
Forman R.T.T., Godron M., 1981. Patches and structural components for a landscape ecology. BioScience 31: 733–740.
Forman R.T.T., Godron M., 1986. Landscape ecology. John Wiley & Sons, New York.
Franklin J.F., Forman R.T.T., 1987. Creating landscape patterns by forest cutting: Ecological consequences and principles. Landscape Ecology 1: 5–18.
Freemark K.E., Merriam H.G., 1986. Importance of area and habitat heterogeneity to bird assemblages in temperate forest fragments. Biological Conservation 36: 115–141.
Fritz W., Tropp P., Meltzer A., 2001. Sanierungsstrategie nach Beendigung des Braunkohleabbaus im Geiseltal. Surface Mining Braunkohle & Other Minerals 53(2): 155–166.
Gerhardt H., Slaby D., 2006. Bewertung, Sicherung und Gewinnung mineralischer Rohstoffe in Sachsen, Voraussetzungen, Grenzen und Rahmenbedingungen. Bergbau 11: 509–515.
Gilewska M., 1991. Rekultywacja biologiczna gruntów pogórniczych na przykładzie KWB „Konin” (Biological reclamation of post-mining land on the example of the lignite mine “Konin”). Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu, Rozprawy Naukowe (Annals of Poznań University of Life Sciences, Scientific Dissertations) 211.
Griffiths G.H., Lee J., Eversham B.C., 2000. Landscape pattern and species richness; regional scale analysis from remote sensing. International Journal of Remote Sensing 21: 2685–2704.
Hanski I., 1999. Metapopulation ecology. Oxford University Press, New York.
Harabin Z., Strzyszcz Z., 1977. Biologiczne zagospodarowanie wysokich zwałów górnictwa węgla kamiennego w świetle przeprowadzonych badań i doświadczeń (Biological development of high coal mining heaps in the light of conducted research and experience). Materiały konferencyjne. Ochrona środowiska naturalnego w górnictwie węglowym (Conference materials. Natural environment protection in coal mining). SITG, Katowice: 108–113.
Kasztelewicz Z., 2010. Rekultywacja terenów pogórniczych w polskich kopalniach odkrywkowych (Reclamation of post-mining areas in Polish opencast mines). Fundacja Nauka i Tradycje Górnicze, AGH, Kraków.
Kondracki J., Richling A., 1983. Próba uporządkowania terminologii w zakresie kompleksowej geografii fizycznej (An attempt to organise terminology in terms of integrated physical geography). Przegląd Geograficzny 55(1): 201–217.
Kosztra B., Büttner G., Hazeu G., Arnold S., 2017. Updated CLC illustrated nomenclature guidelines. Service Contract No 3436/R0-Copernicus/EEA.57441 Task 3, D3.1 – Part 1. European Environment Agency.
Kozacki L., 1972. Analiza i ocena środowiska geograficznego powiatu konińskiego dla potrzeb prognozowania jego zmian (Analysis and assessment of the geographical environment of the Konin poviat for predicting its changes). Prace Komisji Geograficzno-Geologicznej 6(3), Poznańskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk, Poznań.
Krüger M., 2003. Bergbau und Naturschutz-Möglichkeiten und Grenzen. Naturschutz in Bergbauregionen, Braunkohlenbergbau eine Chance für den Naturschutz 1. Auflage: 83–87.
Krümmel J.R., Gardner R.H., Sugihara G., O’Neill R.V., Coleman P.R., 1987. Landscape patterns in a disturbed environment. Oikos 48: 321–324.
Krzaklewski W., Wójcik J., 2007. Doskonalenie technologii rekultywacji zboczy i kształtowania biotopu dla leśnego zagospodarowania terenów pogórniczych w KWB Turów SA (Improvements to technology of slope reclamation and biotope shaping for the forest management of post-mining areas in the Turów SA lignite mine). AGH, Kraków.
Lausch A., Krönert R., Herzog F., 1999. Landscape diversity in the brown coal mining region South of Leipzig by means of remote sensing and GIS application. Proceedings of the Conference „DGPF”. 28 April 1999, Halle.
Levin S.A., 1992. The problem of pattern and scale in ecology. Ecology 73: 1943–1967.
Łowicki D., 2008a. Land cover changes in Poland during transformation. Case study of Wielkopolska region. Landscape and Urban Planning 87(4): 279–288. https://doi. org/10.1016/j. landurbplan.2008.06.010
Łowicki D., 2008b. Zmiany krajobrazu województwa wielkopolskiego od początku transformacji ustrojowej (Changes in the Wielkopolskie Voivodeship landscape since the beginning of the political transformation). Wydawnictwo Naukowe UAM, ISBN 978-83232-1938-5
Łowicki D., 2012. Prediction of flowing water pollution on the basis of landscape metrics as a tool supporting delimitation of Nitrate Vulnerable Zones. Ecological Indicators 23: 27–33.
Łowicki D., 2019. Landscape pattern as an indicator of urban air pollution of particulate matter in Poland, Ecological Indicators 97: 17–24.
Łowicki D., Mizgajski A., 2013. Typology of physical-geographical regions in Poland in line with land-cover structure and its changes in the years 1990–2006. Geographia Polonica 86(3): 255–266.
Luchter B., 1997. Zmiany w zagospodarowaniu centralnej części Krakowa w okresie transformacji (ze szczególnym uwzględnieniem lat 1992–1995) (Changes in the development of the central part of Kraków in the transformation period (with particular emphasis on 1992–1995)). Zeszyty Naukowe Akademii Ekonomicznej w Krakowie 483: 121–134.
Małuszyńska E., 2000. Przemiany strefy podmiejskiej aglomeracji poznańskiej (Transformation in the suburban zone of the Poznań agglomeration). In: Domański R. (ed.), Nowe problemy rozwoju wielkich miast i regionów (New problems in the development of large cities and regions). Biuletyn KPZK PAN 192: 265–289.
Matuszyńska I., 2001. Zmiany użytkowania terenu jako element transformacji środowiska przyrodniczego na obszarze wybranych zlewni Poznania i jego strefy podmiejskiej (Changes in land use as an element of the natural environment transformation in selected catchments of Poznań and its suburban zone). Wydawnictwo PTPN, Poznań.
McGarigal K., McComb W., 1995. Relationships between landscape structure and breeding birds in Oregon’s Coast Range. Ecological Monographs 65(3): 235–260.
Moudrý V., Urban R., Štroner M., Komárek J., Brouček J., Prošek J., 2019. Comparison of a commercial and home-assembled fixed-wing UAV for terrain mapping of a post-mining site under leaf-off conditions. International Journal of Remote Sensing 40(2): 555–572. DOI: 10.1080/01431161.2018.1516311
Nalej M., 2016. Agricultural land cover changes in metropolitan areas of Poland for the period 1990–2012. Miscellanea Geographica 20(2): 39–45. https://doi.org/10.1515/ mgrsd-2016-0005.
Nieć M., Pietrzyk-Sokulska E., Gądek R., Lisner-Skórska J., 2008. Górnictwo wspomagające ochronę środowiska i jego kształtowanie – doświadczenia Kieleckich Kopalń Surowców Mineralnych (Mining that supports environmental protection and its formation – the experience of the Kielce mineral resources mine). Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 24(4/4): 251–258.
O’Neill R.V., Krümmel J.R., Gardner R.H., Sugihara G., Jackson B., De Angelis D.L., 1988. Indices of landscape pattern. Landscape Ecology 1: 153–162.
Paulo A., 2008. Przyrodnicze ograniczenia wyboru kierunku zagospodarowania terenów pogórniczych (Environmental limitations in the selection of a direction for the development of post-mining areas). Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 24(2/3): 9–40.
Pietrzak M., 1989. Problemy i metody badania struktury geokompleksu (Issues and methods of the research on the geo-complex structure). Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań.
Pietrzak M., 2010. Podstawy i zastosowania ekologii krajobrazu (The fundamentals and application of landscape ecology). Wydawnictwo Państwowej Wyższej Szkoły Zawodowej im. J.A. Komeńskiego, Leszno.
Pietrzyk-Sokulska E., 2005. Kryteria i kierunki adaptacji terenów po eksploatacji surowców skalnych. Studium dla wybranych obszarów Polski (Criteria and directions of adaptation of areas after the exploitation of rock resources. A study of selected areas in Poland). Studia, Rozprawy, Monografie 131. WIGSMiE PAN, Kraków.
Popelková R., 2010. Landscape metrics for the assessment of landscape development affected by mineral resources extraction. In: Barančoková M., Krajčí J., Kollár J., Belčák ová I. (eds), Landscape ecology – methods, applications and interdisciplinary approach. Institute of Landscape Ecology, Slovak Academy of Sciences, Bratislava.
Popelková R., Mulková M., 2018. The mining landscape of the Ostrava-Karviná coalfield: Processes of landscape change from the 1830s to the beginning of the 21st century. Applied Geography 90: 28–43.
Przegon W., 2011. Zmiany użytkowania ziemi na przykładzie miasta Podgórza i Zamościa w świetle materiałów kartograficznych (Changes in land use on the example of the cities of Podgórze and Zamość in the light of cartographic materials). Wydawnictwo Naukowe „Akapit”, Kraków.
Richling A., 1992. Kompleksowa geografia fizyczna (Integrated physical geography). Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
Ritters K.H., O’Neill R.V., Hunsaker C.T., Wickham J.D., Yankee, D.H., Timmins S.P., 1995. A factor analysis of landscape pattern and structure metrics. Landscape Ecology 10: 23–39.
Solon J., 2002. Ocena różnorodności krajobrazu na podstawie analizy struktury przestrzennej roślinności (Assessment of landscape diversity on the basis of the analysis of the spatial structure of vegetation). Prace Geograficzne 185, PAN, Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania im. S. Leszczyckiego.
Solon J., 2008. Przegląd wybranych podejść do typologii krajobrazu (Review of selected approaches to landscape typology). Problemy Ekologii Krajobrazu 20: 25–33, Warszawa.
Stankowski W., 1991 (ed.). Przemiany środowiska geograficznego obszaru Konin–Turek (Changes in the geographical environment in the Konin-Turek area). Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań: 153–163.
Strzyszcz Z., 1982. Oddziaływanie przemysłu na środowisko glebowe i możliwości jego rekultywacji (Impact of industry on the soil environment and possibilities of its reclamation). Ossolineum, Wrocław.
Turner M.G., 1989. Landscape ecology: The effect of pattern on process. Annual review of ecology. Evolution and Systematics 20: 171–187.
Turner M.G., 1990. Spatial and temporal analysis of landscape patterns. Landscape Ecology 4: 21–30.
Turner M.G., 1987. Spatial simulation of landscape changes in Georgia: A comparison of 3 transition models. Landscape Ecology 1: 29–36.
Vacek Z., Cukor J., Vacek S., Podrázský V., Linda R., Kovařík J., 2018. Forest biodiversity and production potential of post-mining landscape: Opting for afforestation or leaving it to spontaneous development? Central European Forestry Journal 64(2): 116–126. DOI: 10.1515/forj-2017-0036
Van Dorp D., Opdam P.F.M., 1987. Effects of patch size, isolation and regional abundance on forest bird communities. Landscape Ecology 1: 59–73.
Woch F., Woch R., 2014. Zmiany użytkowania przestrzeni wiejskiej w Polsce (Changes in the use of rural space in Poland). Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich 1(1): 111–124.
Zhu M., Xu J., Jiang N., Li J., Fan Y., 2006. Impacts of road corridors on urban landscape pattern: A gradient analysis with changing grain size in Shanghai, China. Landscape Ecology 21(5): 723–734.