黄土区露天煤矿排土场重构土壤颗粒组成的多重分形特征

排土场复垦土壤是由人为方式通过不同重构工艺构成的复杂整体,其由不同颗粒组成、具有不规则形状的特性,其核心工作是重构一个适合植被生长的土壤结构。为了更好地对排土场重构土壤结构进行定量表征,该文通过引入土壤多重分形理论,对山西平朔矿区安太堡露天煤矿排土场4种重构土壤方案(含砾石黄土母质覆盖、含煤矸石黄土覆盖、全黄土母质覆盖、含料姜土黄土覆盖)的2 mm以下土壤粒径分布进行了多重分形参数计算,计算参数包括广义维数谱D(q)、多重分形奇异性指数α(q)以及多重分形谱函数f(α(q))等,并对不同分形参数之间的关系进行了计算。通过研究发现:该研究区大型露天煤矿排土场重构土壤颗粒组成具有明显的多重分形特征,D(0)、D(1)、D(1)/D(0)、Δα和Δf反映了土壤颗粒分布的非均匀质特征;该研究区黄土重构剖面的土壤粒径分布范围较小、测度集中程度较高、离散程度较小,土壤粒径组成非均匀性低;多重分形参数之间具有较好的相关性,可以简化选择D(0)、D(1)/D(0)和Δα或D(0)、D(1)和Δf 3个参数实现对黄土区重构土壤颗粒组成分布的定量表征;黄土重构剖面0～90 cm内土壤多重分形参数变化明显,黄土区表层土壤覆盖厚度应在90 cm以上,煤矸石和砾石对重构土壤颗粒的离散程度有一定的影响,应排弃在90 cm以下土层。该研究可为黄土区露天煤矿排土场土地复垦以及重构土壤质量的量化提供理论依据。     

不同复垦措施下铁尾矿的土壤颗粒多重分形特征

在铁尾矿复垦区,运用多重分形理论研究不同复垦措施的土壤多重分形特征,有助于表征重构土壤特征,并进而为分析重构土壤的性质奠定基础。以山西省运城市垣曲县国泰矿业有限公司泉子沟的铁尾矿为研究对象,对坡面5种复垦措施样地的表土层土壤粒径分布进行多重分形参数分析,并探讨了其与土壤性质和土壤抗蚀性的关系。结果表明:(1)铁尾矿复垦样地重构土壤粒径分布均具有明显的多重分形特征,且不同复垦措施间多重分形参数特征差异明显。与砂土基质相比,砂菌基质和裸尾矿基质的粒径分布集中程度D(1)和D(1)/D(0)较低,谱宽△ɑ琢较大,其质地非均匀性程度较高;与油松紫穗槐模式相比,刺槐连翘模式的集中程度D(1)和D(1)/D(0)在砂土基质中较高,在砂菌基质中没有明显差异;但在质地非均匀程度方面,油松紫穗槐模式高于刺槐连翘模式;裸尾矿基质与其余样地相比,粒径分布的集中程度D(1)和D(1)/D(0)较低,质地非均匀程度较高,但对称度△f与砂土基质差异不大;砂菌基质的粒径分布对称度△f最高,砂土基质和裸尾矿次之。(2)铁尾矿复垦样地粒径分布对称度△f与抗蚀性、饱和持水率、有机碳和全氮含量呈显著正相关;D(1)、D(1)/D(0)和△ɑ琢与抗蚀性和土壤性质的关系不显著。该研究结果可为铁尾矿复垦土壤重构和水土保持提供科学依据。     

基于CT扫描的煤矿排土场土壤孔隙三维多重分形特征

土壤孔隙对水分、养分的运移起着重要作用,重构土壤孔隙状况反映着复垦土壤质量的高低。本研究基于Math Works Matlab(2009a)平台,在对土壤孔隙CT扫描图片三维重建的基础上,运用多重分形理论对安太堡露天煤矿不同复垦年限排土场重构土壤(23年、20年、0年)以及原地貌土壤进行三维多重分形定量表征,以探讨重构土壤孔隙空间分布规律。结果表明:重构土壤孔隙三维结构具有多重分形特征,信息熵维D1、广义维数谱曲线弯曲程度△D、多重分形谱谱宽△α随着复垦年限逐渐增大,土壤孔隙状况得到改善,土壤孔隙分布越趋于复杂,变异程度较高;重构土壤及原地貌土壤孔隙三维分布多重分形谱函数△f0,呈左钩状,大概率孔隙占主要地位,孔隙分布不均匀。多重分形参数D1、D0-D1、△D、△α、△f间具有较好的相关性,从不同角度上反映了土壤孔隙三维分布的非均质性。     

保护性耕作对棕壤粒径分形特征及碳氮比分布的影响

【目的】分析长期不同耕作措施下棕壤土粒径分布的非均匀性和异质性变化特征,可为农田土壤发育过程以及科学合理耕作提供理论支撑。【方法】本试验基于山东农业大学农学试验站长期定位的保护性耕作试验田(始于2002),试验主要耕作措施有翻耕、免耕和深松3种,还田方式为秸秆全量还田和不还田。采用激光粒度分析仪(LS13320),测定小麦.玉米轮作系统中0—40cm土层中的颗粒分布,应用土壤分形理论解析土壤颗粒含量、土壤质地颗粒分布状况及耕作措施和秸秆还田调控土壤颗粒分布的作用。【结果】土壤粒径的基本特征分布中,粘粒体积百分比表现为免耕>深松>初始土样>翻耕,秸秆还田>无秸秆还田,可见长期定位保护性耕作措施下,免耕秸秆还田增加了土壤粘粒含量,降低了土壤中C/N比值,较低的C/N值促进土壤碳氮的分解从而增加土壤的C、N含量;土壤多重分形参数中,D(1)、D(1)/D(0)、D(2)、Δα值都表现为深松和免耕显著高于翻耕处理,说明深松与免耕加剧了土壤颗粒细化,增进了土壤颗粒的异质性;深松秸秆还田加剧了土壤的非均匀程度,增强土壤结构稳定性,对土壤结构有一定的改良作用。土壤粘粒体积百分比与D(1)/D(0)呈显著负相关(P<0.05),土壤粉粒体积百分比与Δf呈显著负相关(P<0.05),土壤砂粒体积百分比与Δf呈正相关(P<0.05)。表明土壤多重分形参数可作为表征土壤颗粒分布、土壤性质的潜在指标。【结论】多重分形参数中D(1)、D(1)/D(0)、D(2)、Δα各处理间表现出差异,深松秸秆还田处理在细微程度上反映了保护性耕作措施的长期影响效果,免耕秸秆还田处理中土壤粘粒与土壤C/N呈极显著负相关,免耕秸秆还田促进粘粒增加,降低了土壤的C/N值,从而增加了土壤有机质及全氮的含量。多重分形参数对表征土壤性质具有重要的指导意义。     

不同施工机械对煤矿区复垦土壤颗粒组成的影响

以建筑垃圾、粉煤灰、煤矸石作为填充材料,研究自卸汽车和履带式推土机2种不同复垦机械在不同压实次数下,土壤颗粒组成的变化。结果表明:(1)复垦中通过1,3,5,7,9次机械碾压,土壤颗粒中砂粒含量减少,粉粒含量增多,在颗粒组成上有细化现象。(2)自卸汽车复垦,随着压实次数的增加,土壤颗粒均匀指数呈现"W"形变化;履带式推土机压实复垦下,土壤颗粒均匀指数呈现倒"V"形变化。(3)用粉砂质壤土作为覆土复垦时,自卸汽车碾压3次,履带式推土机碾压5次与自然耕地颗粒组成相似度最大,即自卸汽车碾压3次、履带式推土机碾压5次为土地复垦的临界碾压次数。(4)粒径5.86μm是土壤粒径中处于"物理性粘粒"部分含量的最高值。自卸汽车碾压对土壤"物理性粘粒"的影响主要集中在4.83~7.11μm范围内,履带式推土机碾压对土壤"物理性粘粒"的影响主要集中在3.98~8.64μm范围内。     

伏牛山区迎河小流域不同土地利用类型的土壤粒径分布特征

为探讨伏牛山区坡耕地土壤物理性能的退化特征,在河南省鲁山县迎河小流域,利用激光粒度仪和土壤分形模型,比较分析了4种土地利用类型的土壤粒径分布(PSD)及其分形特征.研究结果表明:1)土壤PSD简单分维(Dv)以乔木林地最高(2.658),坡耕地最低(2.489),多重分维(容量维D0、信息维D1、关联维D2)以乔木林地最高(0.941、0.926、0.91),坡耕地最低(0.927、0.899、0.849).不同分形参数均表现为:坡耕地＜灌草坡地和水平梯田＜乔木林地;2)土壤PSD的Dv、D0、D1和D2,与黏粒和粉粒体积分数显著正相关,与砂粒体积分数显著负相关.因此,利用土壤PSD简单分形和多重分形维数,可量化表征土壤质地的粗细程度和非均匀性质的差别;坡耕地土壤质地的粗粒化程度和非均匀性明显大于其他土地利用类型;土壤细粒(黏粒和粉粒)物质流失是坡耕地土壤质地粗粒化和非均匀程度增大的重要原因.     

江子河小流域不同植被类型土壤粒径的多重分形特征

为探讨植被类型对土壤粒径分布非均匀性和土壤结构异质性的影响,运用激光粒度分析方法和分形理论,研究桐柏大别山区江子河小流域5种植被类型的土壤颗粒组成及其多重分形特征。结果表明:1)土壤颗粒单分形参数D、多重分形参数Δα、Rf、[α(-1)]-f[α(0)]和f[α(1)]/f[α(0)]均与土壤黏粒体积分数显著正相关,即土壤中细颗粒物质体积分数越高,土壤颗粒分布的非均匀性和奇异性越大;2)不同植物群落土壤颗粒分形维数D和多重分形参数表现为杂木林和针阔混交林(马尾松+栓皮栎)>茶园>竹林和水稻田,即森林(防护林)植被可以增加土壤中黏粒和粉粒等细粒物质体积分数、改善土壤质地的均匀性和增强土壤颗粒结构的异质性。     

砒砂岩区不同侵蚀程度表土多重分形特征与持水特性关系

以砒砂岩区鲍家沟流域不同侵蚀程度的表层土壤(0～20 cm)为研究对象,运用多重分形和典型相关分析相结合的方法,研究土壤粒径分布特性与土壤持水能力的相互关系。结果表明:(1)砒砂岩区不同侵蚀程度土壤粒径分布介于2.13～2390μm,砂粒含量远高于粉粒和黏粒,随着侵蚀程度的加剧,土壤砂粒含量增加;(2)广义维数谱D(q)呈"Z型"递减曲线,且D_0D_1D_2,土壤颗粒分布存在明显的非均匀性,可以通过多重分形对其进行描述;(3)土壤总孔隙度介于33.07%～46.20%,随着侵蚀程度加剧孔隙度和持水量呈下降趋势。土壤颗粒多重分形特征与持水能力存在正相关关系,其中通气孔隙度和颗粒分布关联维数在交互影响过程中起引导作用。     

前期含水量对机械压实后黑土团聚体特征的影响

以东北典型黑土区耕地土壤为研究对象,通过对不同前期含水量下机械碾压处理后土壤干筛团聚体和水稳性团聚体粒级分布、破坏率(PAD0.25)、分形维数(D)、平均重量直径(MWD)、平均重量比表面积(MWSSA)等特征指标的测定和分析,对比研究了干湿处理条件下模拟机械作业过程中土壤团聚体特征的变化。结果表明:黑土耕作区0～30 cm范围内团聚体组成上干筛团聚体以>2 mm粒级的团聚体比例最高,而水稳性团聚体则随着粒级的减小,比例逐渐增加。不同前期土壤含水量能够对机械压实黑土的团聚体组成分布、分形等特征产生影响,低含水量时,机械碾压在一定程度上能够促进土壤团聚体的团聚,但同等负荷下多次积累压实会削弱土壤的水稳定性和机械稳定性;而在高含水量时,机械碾压相对更易对黑土团聚体产生负效应,加剧破坏、抑制团聚,降低其水稳定性和机械稳定性。同时发现,MWSSA与其他常用团聚体特征值PA0.25、MWD、D、PAD0.25的线性关系达到了极显著水平,说明MWSSA同样可以作为分析和研究土壤团聚体特征的有效指标。研究结果可为科学指导大机械作业提供理论依据。     

陕北黄土丘陵沟壑区土壤粒径分布分形特征

将激光衍射技术和分形分析结合,多重分形分析应用多重分形参数Rényi维数谱,研究土壤粒径分布(PSD)分形特征。结果表明:土壤PSD分形维数D在2.28～2.47之间,D与土壤黏粒含量线性相关。计算黏粒、粉粒和砂粒分形维数D黏粒、D粉粒和D砂粒,三者之间存在D黏粒D粉粒D砂粒的关系,分别用D黏粒、D粉粒和D砂粒计算分裂概率,发现小团粒具有较小的分裂概率。因此,分裂概率具有尺度依赖性,并随着土壤粒径的减小而降低。多重分形分析表明,由PSD获取的Rényi维数谱为反S型递减函数,与理论的多重分形Rényi维数谱相似,说明土壤PSD具有多重分形特征。     

黄土高原丘陵沟壑区土地利用方式对土壤团聚体特征的影响

为研究黄土高原丘陵沟壑区复垦土地在不同利用方式下对土壤团聚体的影响,以陕西延安南泥湾沟壑区退化耕地整治复垦后,5种不同的土地利用方式,分别为林地(F处理),水稻(R处理),玉米(M处理)、蔬菜(V处理)及荒地(CK处理)。测定分析干筛法和湿筛法0—40cm土层土壤0.25mm团聚体分布、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、团聚体破坏率(PAD)和分形维数(D)。结果表明:(1)各处理在0—40cm各土层土壤团聚体数量及大小均显著优于CK处理,各处理干筛下0—40cm土层0.25mm团聚体含量(DR0.25)和湿筛下该团聚体含量(WR0.25)随着土壤土层深度的增加呈现相反的趋势;(2)干筛法和湿筛法0—40cm土层各处理土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)的平均值大小顺序均呈现F处理R处理M处理V处理CK处理,F处理和R处理对增加土壤团聚体较其它处理效果显著;(3)湿筛法分析表明,各处理土壤团聚体破坏率(PAD)在0—40cm土层内均表现出近似"Z"字形趋势,各处理显著低于CK;(4)各处理的分形维数(D)在0—40cm土层平均值大小顺序为F处理R处理M处理V处理CK处理。土壤分形维数(D)与干筛法和湿筛法下0—40cm土层0.25mm团聚体含量之间存在良好的线性关系,分别为R2=0.73和R2=0.80。林地和水稻田利用方式可有效提高土壤团聚体数量和质量,增加土壤稳定性和改善土壤结构。     

复垦不同年限煤矸山土壤重金属污染状况评价

为研究复垦年限对煤矸山土壤重金属的影响,以山西省霍州市曹村煤矿煤矸山复垦3 a,5 a,7 a和9 a农田为研究对象,对复垦地土壤重金属Hg,Cd,Pb,As和Ni的质量分数及其污染状况进行了分析。结果表明:（1）煤矸山复垦农田0—20 cm和20—40 cm土层土壤重金属质量分数有随复垦年限增加而增加的趋势,其中Pb,Cd表现最明显,而Hg的增加趋势主要出现在20—40 cm土层;同时,煤矸山复垦农田土壤重金属质量分数均不同程度地高于当地普通农田,尤其在20—40 cm土层表现更明显;（2）单因子污染指数表明,Hg和As在0—20 cm和20—40 cm土层污染程度随年限没有变化,分别为重度污染和轻微污染,Pb和Cd在0—20 cm也没有变化,分别为轻微污染和轻度污染,但在20—40 cm土层随年限增长达到轻度污染和中度污染;综合污染指数表明,复垦农田在0—20 cm和20—40 cm土层污染指数均表现为随复垦年限增加而增加的趋势,4种复垦年限农田均达到重度污染。研究结果有助于指导煤矸山植被恢复和复垦地的合理利用。     

高潜水位矿区不同复垦方式下土壤热导率及其影响因素

以东部高潜水位采煤塌陷复垦耕地为研究对象,研究挖深垫浅复垦、充填复垦、预复垦3种复垦方式下土壤热导率的分布及原因。在3种复垦方式典型样地上开挖剖面,分别取0—20,20—40,40—60cm土层土样,经实验分析观测土壤热导率及相关物理指标。结果表明:(1)复垦方式、剖面层次和二者交互作用均是使热导率产生显著差别的因素(p0.01),对土壤热导率总体变异的贡献率分别为86.8%,89.6%,71.9%;(2)土壤热导率随土壤剖面深度增加呈先增加后降低的""型变化趋势;(3)复垦可以显著(p0.05)影响土壤热导率大小,并增加其在不同剖面层次上分布的差异;(4)在含水量和温度差异不大的条件下,土壤容重在1.205~1.593g/cm3时,砂粒含量为影响热导率的主要因素,当土壤容重在1.604~1.813g/cm3时,容重为影响热导率的主要因素。与未塌陷耕地相比,复垦土壤热导率偏低,在土层间分布差异性增加,因此应综合考虑容重和质地,从降低土壤容重的角度入手,改良复垦土壤热导率。     

垦殖对川西北高寒草地土壤理化性质的影响

为了解垦殖对川西北高寒天然草地土壤理化性质的影响,采用空间代替时间的方法,选择高寒草地垦殖年限为3a和10a的蔬菜地作为研究对象,以未开垦的天然草地作为对照,研究了不同垦殖年限下0—60cm土层土壤理化性质的变化特征。结果表明:人为垦殖导致天然高寒草地土壤养分含量和土壤理化性质显著下降,且随着垦殖年限的增加土壤质量进一步降低。垦殖10a后,0—60cm土层土壤容重、砂粒含量分别增加了21.1%和8.0%(p0.05),土壤含水量、有机质、全氮、速效氮、粘粒含量分别下降了38.4%,44.1%,39%,46.7%和19.2%(p0.05)。表层(0—20cm)土壤理化性质和土壤碳氮养分含量的降低最明显,随着土层的加深,土壤理化性质变化趋于减弱。0—20cm土层土壤大部分碳、氮养分的损失发生在垦殖前3a,而在底层(20—40cm和40—60cm)土壤垦殖前3a土壤碳、氮的变化未达差异水平,土壤碳、氮养分的损失主要发生在垦殖3~10a。     

马家塔露天矿区复垦土壤质量变化

以神东公司马家塔露天矿为例,选择土壤有机质、全N、有效P、速效K、pH值、含水率、紧实度、容重和EC9项指标对复垦土壤质量进行了综合评价。研究采用相关系数法确定指标权重,以隶属度函数对指标进行标准化处理,最后采用指数和法评定土壤质量。在研究区划分了5个复垦年限,并且在复垦5a的土地上采集了6种不同植被类型的土壤样品,分5个层次分别进行评价土壤质量。结果显示:随着复垦年限的增加表层土壤质量不断提高,并且表层高于下层;复垦后种植不同植被土壤质量差异较大,种植牧草、杨树较好,耕地和针叶树较差。     

Relationship between granitic soil particle-size distribution and shrinkage properties based on multifractal method

The mechanical properties of granitic residual soils vary with depth due to changes in soil type and heterogeneity caused by weathering. The purpose of this study was to relate the spatial variation of particle-size distribution (PSD) of granitic soils with soil shrinkage parameters using multifractal theory. The heterogeneity of PSD and pedogenic processes were depicted in detail by multifractal dimensions. The PSD generally increased with the increase of profile depth in accordance with the variation of single fractal dimension (D) ranging from 2.45 to 2.65. The shrinkage limit was greatly influenced by the multifractal dimension parameters, including information dimension (D₁) and capacity dimension (D₀) (Adjusted R²=0.998, P < 0.01), and the maximum linear extensibility (κ_v) was determined by spectral width (△α) and bulk density, with the latter explaining 89% of the total variance of κ_v (P < 0.01). Soil shrinkage characteristic curve was fitted by the modified logistic model (R² > 0.97, root sum of squares < 0.1), and the water variation corresponding to the maximum change rate of linear extensibility was determined by the silt content (R²=0.81, P < 0.01). Overall, the shrinkage of granitic soils was primarily influenced by PSD and soil compactness.     

稻虾共作模式对涝渍稻田土壤理化性状的影响

稻虾共作模式是一种以涝渍水田为基础,以种稻为中心,稻草还田养虾为特点的复合生态系统。本文通过10年(2005—2015年)定位试验,以中稻单作模式为对照,研究了稻虾共作模式对0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和30~40 cm土层土壤理化性状以及水稻产量的影响;采用投入产出法,评估了稻虾共作模式的经济效益。结果表明,长期稻虾共作模式显著降低了15~30 cm土层的土壤紧实度,其在15 cm、20 cm、25 cm和30 cm处的土壤紧实度较中稻单作模式分别降低了20.9%、29.9%、24.8%和14.7%。长期稻虾共作模式提高了0~40 cm土层中0.25 mm水稳性团聚体数量、平均质量直径和几何平均直径,但降低了0~20 cm土层的团聚体分形维数。相对于中稻单作模式,长期稻虾共作模式显著提高了0~40 cm土层有机碳、全钾和碱解氮含量,0~30 cm土层全氮含量,0~10 cm土层全磷和速效磷含量以及20~40 cm土层速效钾含量。稻虾共作模式显著降低了0~10 cm土层还原性物质总量,但提高了20~30 cm土层土壤还原性物质总量。稻虾共作模式的水稻产量较中稻单作模式显著提高,增幅为9.5%,其总产值、利润和产投比较中稻单作模式分别增加了46 818.0元?hm-2、40 188.0元?hm-2和100.0%。可见稻虾共作模式改善了土壤结构,增加了土壤养分,提高了水稻产量以及经济效益,但增加了10 cm以下土层潜育化的风险。     

土壤颗粒分布的单多重分形及联合多重分形分析

It is noted that there has been little research to compare volume-based and number-based soil particle size distributions(PSDs).Our objectives were to characterize the scaling properties and the possible connections between volume-based and number-based PSDs by applying single and joint multifractal analysis.Twelve soil samples were taken from selected sites in Northwest China and their PSDs were analyzed using laser diffractometry.The results indicated that the volume-based PSDs of all 12 samples and the number-based PSDs of 4 samples had multifractal scalings for moment order -6 < q < 6.Some empirical relationships were identified between the extreme probability values,maximum probability(P max),minimum probability(P min),and P max /P min,and the multifractal indices,the difference and the ratio of generalized dimensions at q = 0 and 1(D 0 - D 1 and D 1 /D 0),maximum and minimum singularity strength(α max and α min) and their difference(α max - α min,spectrum width),and asymmetric index(R D).An increase in P max generally resulted in corresponding increases of D 0 -D 1,α max,α max -α min,and R D,which indicated that a large P max increased the multifractality of a distribution.Joint multifractal analysis showed that there was significant correlation between the scaling indices of volume-based and number-based PSDs.The multifractality indices indicated that for a given soil,the volume-based PSD was more homogeneous than the number-based PSD,and more likely to display monofractal rather than multifractal scaling.     

山西平朔露天矿区复垦农用地表层土壤质量差异对比

以复垦农用地为研究对象,以原地貌未受损农用地和排土场未复垦地作为对照,共选择18个样地,对比研究复垦农用地、未复垦地及原地貌未受损农用地的土壤容重、田间持水量、pH值、有机质、全氮、全钾、有效磷、速效钾的差异,揭示复垦农用地土壤重构的过程及变异的规律。结果表明：（1）复垦农用地土壤容重、田间持水量、pH值、全钾、有效磷、速效钾的均值都略高于未受损农用地;而复垦农用地有机质、全氮的均值都略低于未受损农用地。（2）复垦农用地和未受损农用地在0-10cm的土壤容重及pH值均略低于10～20cm土层;0～10cm的土壤肥力指标均值略高于10～20em土层。（3）在0～10cm土层,复垦耕地和复垦林地的相关土壤理化性质要优于未受损耕地;在10—20cm,复垦林地土壤理化性质基本上优于未受损耕地。（4）复垦13年的耕地土壤容重、速效钾与未受损耕地差异不显著;复垦22年林地的单个土壤理化指标基本上优于复垦19年林地,复垦19年林地的单个土壤理化指标基本上优于未受损林地。     

黄土区大型露天煤矿煤矸石自燃对复垦土壤质量的影响

为了研究煤矸石自燃对复垦土壤质量的影响,以复垦13 a的平朔安太堡露天矿区南排土场1420平台正常复垦土壤与自燃退化土壤为研究对象,分析研究了煤矸石自燃对复垦土壤的理化性质、重金属含量、土壤微生物区系和土壤酶活性的影响,并选取原地貌土壤为参照。研究结果表明, 煤矸石自燃对复垦土壤的物理性状影响很大。土壤体积质量、总孔隙度、毛管孔隙度与非毛管孔隙度、田间持水率发生突变。南排1420煤矸石自燃复垦土壤的体积质量显著比正常平台和原地貌土壤的要小,总孔隙度要大,而且主要是非毛管孔隙度,表层土壤和20～40 cm的土壤的非毛管孔隙度高达42.08%和39.49%,远高于正常平台和原地貌土壤,而毛管孔隙度仅有16.41%和15.60%,远低于正常平台和原地貌土壤,田间持水率仅为14.92%和13.11%,为正常平台复垦土壤的47.76%和39.95%。煤矸石自燃可以降低复垦土壤的有机质、速效磷质量分数以及pH值,而提高复垦土壤表层速效钾的质量分数。煤矸石自燃可增加复垦土壤0～20 cm中Pb、Cr、Hg的质量分数,特别是Cr和Hg的质量分数略高出土壤环境质量一级标准。煤矸石自燃对土壤微生物数量影响甚大,煤矸石自燃复垦土壤微生物数量极少,仅为正常平台复垦土壤的0.82%,其中细菌为正常平台复垦土壤的0.80%,放线菌为1.64%,真菌为1.24%。煤矸石自燃可大大降低复垦土壤的过氧化氢酶和蔗糖水解酶活性,特别是蔗糖水解酶活性,而表层复垦土壤的脲酶活性略有提高。总之,煤矸石自燃造成复垦土壤极度退化,大大降低了复垦土壤的质量。