采煤塌陷对贵州百里杜鹃林区土壤水分-物理性质的影响

为了揭示采煤塌陷对百里杜鹃林区土壤水分-物理性质影响的机理,在选取典型对比样地的基础上,采用《森林土壤水分-物理性质的测定》(LY/T 1215—1999)给出的方法进行分层对比分析,结果表明:采煤塌陷后,百里杜鹃林区土壤密度增大;土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度均有不同程度的减小;土壤质量含水量、毛管持水量、田间持水量均下降,表层土壤下降尤其明显。     

六盘山林区四种植被类型对土壤物理性质的影响研究

植被恢复是改善土壤物理性质、保持水土的重要措施。为研究不同植被类型对土壤物理性质的影响,以六盘山林区华北落叶松、白桦、虎榛子和沙棘4种植物为研究对象,分别测定了不同层次的土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、土壤含水量、最大持水量、毛管持水量和田间持水量等指标,并进行了分析。结果表明:4种植被类型的土壤容重,均表现出随着土层的增厚而增加的趋势;土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤含水量、最大持水量、毛管持水量和田间持水量,均表现随着土层的增厚而降低的趋势。植被恢复更有利于提高土壤总孔隙度和非毛管孔隙度,改善土壤结构,提高土壤透气透水性和涵养水源的能力。沙棘和虎榛子在提高土壤总孔隙度方面更为有效,虎榛子更有利于改善土壤表层的土壤含水量、毛管持水量和田间持水量。     

采煤塌陷对黄土丘陵区坡耕地土壤理化性质的影响

为了揭示采煤塌陷对土壤性质的影响,为矿区的土地资源保护与恢复提供理论依据,研究了离石双柳煤矿区采煤塌陷坡耕地土壤理化性质的变化。结果表明:(1)土壤物理性黏粒含量随塌陷时间的延长而逐渐减少。(2)土壤毛管孔隙度则随塌陷年限的增加而减小,非毛管孔隙度则增加。(3)土壤容重随塌陷年限的增加而减小,随土层深度的增加而增加。(4)土壤田间持水量随塌陷年限的延长而逐渐减少。(5)土壤有机质、碱解氮、速效磷含量随塌陷时间的延长而逐渐降低。这反映出采煤塌陷破坏了土壤结构,促进了土壤淋溶侵蚀,使得土壤理化性质恶化,需要引起关注。     

植被恢复对高速公路工程堆积体土壤性质的影响

以红壤区植被恢复5 a的昌栗高速工程堆积体为研究对象,研究植被恢复对工程堆积体土壤理化性质的影响。沿线选择6个工程堆积体,在堆积平台设置标准样方,采集土样,分析土壤的理化性质。研究结果表明:(1)0～10 cm土壤密度及含水量都最小,田间持水量、毛管孔隙度及非毛管孔隙度都最大; 20～40 cm土壤密度及含水量都最大,田间持水量、毛管孔隙度及非毛管孔隙度都最小。随着土层的增加,土壤密度、含水量逐渐增加,田间持水量、毛管孔隙度及非毛管孔隙度逐渐降低;(2)0～10 cm土层有机质、速效氮含量都最大,速效钾、速效磷含量最小,10～20 cm的速效钾、速效磷都最大。随着土层的深入,不同的化学性质呈现出不同的变化趋势,有机质逐渐降低,而速效钾、速效磷呈现先增加后降低的趋势,而速效氮含量逐渐降低。由此可见,植被恢复5 a后,土壤的理化性质得到不同程度的改善。     

灾害干扰受损区自然恢复初期土壤物理性质的变化特征

以洪涝诱发灾害干扰受损区的次生阔叶林、杉木林和毛竹林为研究对象,研究了3种林型自然恢复过程中土壤容重、孔隙度和田间持水量等11项土壤物理性质指标的变化规律及主要影响因素。结果表明:(1)次生阔叶林和杉木林在未受损—刚受损—受损恢复过程中土壤容重先增大后减小,毛竹林逐渐减小;次生阔叶林和杉木林总孔隙度、含水率、饱和持水量、毛管持水量和田间持水量先减小后增大,毛竹林逐渐减小;3种林型土壤质地先变粗后变细。(2)通过相关性分析和主成分分析,发现含水率、毛管持水量和田间持水量可作为评价灾害干扰受损区土壤物理性质恢复能力的主要指标。(3)通过主成分分析和因子分析得出,3种林型土壤抗蚀性在未受损—刚受损—受损恢复过程中先减小后增大,受损自然恢复状态土壤抗蚀性从大到小依次为杉木林、次生阔叶林、毛竹林。研究结果可为灾害干扰受损区土壤物理性质变化规律及土壤恢复机制提供理论依据。     

海南省两种人工林林下物种多样性与土壤水分物理性质的关系

通过测定和比较分析海南桉树人工林和橡胶人工林的林下植物多样性、土壤水分物理特性以及林下物种多样性与土壤水分物理性质的关系,结果表明:（1）桉树林下植物种类共有22种,分属14科20属,橡胶林下植物种类共有25种,分属15科22属。（2）两种森林的土壤容重总体表现为表层小于底层,表土层中桉树林的土壤容重均大于橡胶林,而中下层的土壤容重是前者小于后者;土壤总孔隙度均随深度增加呈减小趋势,在表土层中,橡胶林土壤总孔隙度大于桉树人工林,而在底土层中两种林型接近;橡胶林的毛管孔隙度随土层增加呈递减趋势,桉树林是先减小后增加;在表土层,两种林型的土壤非毛管孔隙度表现为橡胶林大于桉树林,在底土层两种林型基本一致。两种森林的土壤毛管持水量、最大持水量、土壤田间持水量、土壤排水能力均为:橡胶林大于桉树林。（3）与橡胶林相比,桉树林植物多样性与土壤物理特性相关性较小,而负相关程度较高;土壤毛管孔隙度、排水能力对桉树林下物种多样性起促进作用,而非毛管孔隙度、田间持水量起抑制作用;橡胶林物种多样性与毛管孔隙度及非毛管孔隙度呈正相关,与最大持水量、田间持水量及排水能力呈负相关。因此,橡胶林下物种多样性、土壤水分物理特性均优于桉树林,控制两种人工林林下物种多样性大小的土壤水分因子是不同的。     

不同林分类型土壤水分物理性质及其海拔效应——以浙江省凤阳山为例

以浙江省凤阳山常绿阔叶林和针阔混交林为例,通过野外调查和室内测定土壤容重、土壤孔隙度及土壤含水量等,研究了中亚热带主要林分类型的土壤水分物理性质及其海拔影响.结果表明,在0-60 cm土层中,随着深度的增加土壤容重逐渐增大,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量、最小持水量逐渐减小.在海拔300～I 355 m高程范围随着海拔升高土壤容重平均值逐渐减小,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量、最小持水量、土壤贮水量平均值均增大;土壤排水能力平均值为:海拔900 m＞海拔600 m＞海拔1 355 m＞海拔300 m.同一海拔4种林分类型土壤容重平均值:人工杉木林＞针阔混交林＞人工柳杉林＞常绿阔叶混交林;土壤总孔隙度、土壤最大持水量、毛管持水量、最小持水量、土壤贮水量平均值均表现为人工柳杉林优于其他3种林分类型;土壤排水能力平均值表现为:常绿阔叶混交林＞人工杉木林＞人工柳杉林＞针阔混交林.综合分析,同一海拔常绿阔叶林水源涵养及保持水土能力要高于人工柳杉林.     

枫香与杉木、马尾松混交林土壤水分物理性质的研究

本文研究了枫香分别与杉木、马尾松混交后土壤水分物理性质的变化。结果表明:采用枫香分别与杉木、马尾松混交后,改善了土壤的水分物理性质,表现在土壤最大持水量增加,毛管持水量、田间持水量得以提高,土壤有效持水量也有了较大幅度的提高。枫香分别与杉木、马尾松混交后土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度得到提高,并由此而改善了混交林土壤的渗透性能。     

陕北黄土坡面微地形土壤物理性质研究

陕北黄土坡面由于侵蚀等原因使坡面不平整,形成了各种微地形,造成了土壤物理性质的差异。对黄土高原丘陵沟壑区的微地形土壤物理性质进行了调查分析。结果表明,研究区内5种微地形与原状坡相比较,塌陷、切沟、浅沟、缓台的土壤物理性状均有所提高,而陡坎的各项性能比原状坡有所降低,主要表现在0—20cm土壤。土壤容重在0—20cm由大到小的顺序为：原状坡〉陡坎〉缓台〉浅沟〉切沟〉塌陷。土壤含水量、最大持水量、田间持水量和毛管持水量表现出比较一致的变化趋势,塌陷、缓台、切沟和浅沟这4种微地形孔隙和水分状况均高于原状坡和陡坎。土壤的总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度的变化趋势和土壤持水性能的变化趋势一致。通过对5种微地形物理性质进行灰色关联度分析发现,其灰色关联度由大到小的顺序为：塌陷〉切沟〉浅沟〉缓台〉陡坎〉原状坡。     

不同造林模式对铁尾矿地土壤性质的影响

为了了解不同造林模式对尾矿地物种多样性的影响以及对土壤物理、化学和生物性质的影响,采用空间替代时间的研究方式,分别调查未造林尾矿地、紫穗槐纯林、沙棘纯林以及沙棘—紫穗槐—桑树人工混交林下土壤的物理、化学及生物性质。结果表明:(1)与裸尾矿相比,紫穗槐纯林、沙棘纯林以及混交林林下土壤容重、田间持水量、毛管持水量以及毛管孔隙度均有不同程度的下降,土壤饱和持水量、总孔隙度及非毛管孔隙度有所上升,且混交林林下土壤物理性质的变化最大,土壤容重、田间持水量、毛管持水量与毛管孔隙度较裸尾矿分别下降了12.07%,3.49%,4.66%,3.67%,土壤饱和持水量、总孔隙度及非毛管孔隙度分别增加了6.44%,9.29%,12.96%;(2)与裸尾矿相比,紫穗槐纯林、沙棘纯林以及混交林林下土壤有机质含量及各种养分元素含量明显增加,土壤pH值下降,尤以混交林的变化最为明显;(3)造林后土壤主要微生物类群的数量及主要酶活性均有所上升,且以混交林上升最明显。由此可以看出,在尾矿地进行人工造林可以在一定程度上改善尾矿土壤的性质,且营造混交林模式对尾矿土壤的改良效果最佳。     

采煤塌陷对风沙区土壤理化性质影响的研究

为了研究采煤塌陷对风沙区土壤理化性质的影响,为干旱和半干旱风沙区采煤塌陷地的复垦工作提供理论依据,本文运用土壤学基本理论和方法,测定、计算了毛乌素沙地东南缘补连塔煤矿塌陷区和非塌陷区的土壤机械组成、容重、孔隙度、田间持水量、饱和导水率和养分等指标。方差分析结果表明:与非塌陷区相比,塌陷沙丘物理性粘粒含量明显减少,尤其地表10 cm处;塌陷沙丘顶部和中部土壤容重和孔隙度没有明显变化,而沙丘底部和丘间低地土壤容重明显降低,孔隙度明显增大;塌陷沙丘0~40 cm内土壤容重和孔隙度无明显变化,但40~100 cm内土壤容重明显减少,孔隙度明显增加;塌陷沙丘0~60 cm深度内田间持水量明显降低;0~60 cm内饱和导水率没有发生明显变化;0~100 cm内的全氮、全磷和全钾含量无明显变化。     

榆神府覆沙矿区采煤塌陷地表层土壤理化性质演变

以榆神府覆沙矿区采煤塌陷地表层土壤为研究对象,运用野外调查取样和实验室分析检测方法,研究不同采煤塌陷年限下(1、2、5、10 a和未塌陷区)土壤理化性质演变特征,探讨采煤塌陷过程中土壤理化性质的响应及其机制。结果表明:(1)与未塌陷地相比,采煤引起地表塌陷初期(1~2 a)土壤体积质量、硬度、黏粒含量、含水量、有机质、速效氮、速效钾、有效磷、全磷和全钾含量均有显著减小,而土壤孔隙度、p H和沙粒含量增加,全氮含量变化不明显,土壤质量总体表现出一定的退化趋势;(2)塌陷区自然恢复条件下上述土壤指标在塌陷5 a后呈现出改善的趋势,其中土壤物理性质、全效养分和土壤水分指标恢复较快,在塌陷10 a后即可恢复至塌陷前水平;但土壤速效养分、p H和有机质经过10 a的土壤自修复仍未完全恢复,采煤塌陷对土壤质量的损害具有一定延续性。(3)采煤塌陷后土壤质量演变过程分析表明,自然恢复条件下塌陷区土壤大体经过3个演替阶段,即退化期(塌陷后1~2 a)→改善期(塌陷后5 a)→部分恢复期(塌陷后10 a)。     

西南山区采煤塌陷对水田土壤物理性质的影响

为探讨西南山区采煤塌陷对水田土壤物理性质的影响及受损水田复垦途径,通过野外试验与室内测定方法分析了水田受损前后土壤物理性质的变化,结果表明:1)0~40 cm受损水田土壤容重显著增加,含水率、孔隙度(0~20 cm旱地1、2除外)显著下降;0~60 cm土壤垂直剖面除含水量干化趋同外,构型及演替规律未发生变化;2)水田受损后黏粒含量与成土母质密切相关:0~20 cm土层中0.005 mm黏粒含量高低呈现旱地3(泥页岩风化物)旱地1(泥页岩+灰岩风化物)旱地2(泥页岩+灰岩+砂岩风化物)变化,水耕历史较长、受损漏失严重的水田土壤黏粒(0.005 mm)质量分数均值分布自上而下累积增加;3)试验点土壤剖面构型、成土母质是造成渗透流量和渗透速度随累计时间增加呈减小趋势和波动与趋稳现象的主要原因,采煤塌陷并未对土壤包气带层渗水性产生严重影响;4)根据试验数据分析结果,研究区受损水田复垦可优先选择泥页岩、灰岩风化物沉积区、水耕历史较长、渗透系数小于3 m/d的沟谷区进行。该研究可为研究区采煤塌陷对水田土壤物理性质的影响提供系统诊断依据,并为受损水田复垦提供有效途径。     

采煤塌陷区土壤碳储量变化及其影响因素分析

采用因子分析、相关分析等方法揭示大柳塔矿区采煤塌陷前后土壤碳储量的变化及其影响因素。结果表明:（1）在不同土层深度上,土壤碳储量含量差异不显著（p < 0.05）,但在空间分布上差异显著。（2）在不同坡位上,对照区和沉陷区均表现出坡底 > 坡中 > 坡顶的规律,采煤塌陷对坡底部位的土壤碳储量影响差异显著（p < 0.05）。（3）土壤碳储量与土壤孔隙度、全氮、有机质均呈显著正相关,相关系数分别为0.943,0.864,0.967（p < 0.01）,并且,主导影响因子为土壤有机质和土壤孔隙度。     

小五台山不同海拔土壤理化性质垂直变化规律

以河北小五台山不同海拔18块样地土壤为研究对象,分析和比较了不同海拔下土壤物理性质、持水能力、养分特征等14项指标,研究小五台山不同海拔土壤理化性质的垂直变化规律。结果表明:(1)随海拔的升高小五台山土壤容重逐步降低,总孔隙度逐步升高,毛管孔隙度变化不明显;随土层深度增加土壤容重变大,总孔隙度降低。(2)土壤含水量、毛管持水量、最大持水量、田间持水量随海拔升高逐渐升高,随土层深度增加逐渐降低,这种降低趋势随海拔增加逐渐扩大。(3)土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮含量随海拔升高而逐渐升高,随土层深度增加而降低;土壤全钾含量随海拔升高表现为"先升后降"的抛物线型,在2 100～2 200m达到峰值。0—20cm土层速效钾和速效磷含量随海拔升高没有明显变化趋势;20—60cm土层速效钾含量随海拔升高而升高,40—60cm速效磷含量随海拔升高而降低。(4)土壤有机质、全氮、碱解氮含量有明显的"表聚现象",且海拔越高越明显;土壤全磷和速效钾含量也有明显的"表聚现象",海拔越高越不明显;土壤速效磷含量存在一定的"表聚现象",但并不明显;土壤全钾含量没有"表聚现象"。     

接种AM真菌对采煤沉陷区文冠果生长及土壤特性的影响

煤炭井工开采往往造成地表塌陷,导致了土壤养分贫瘠和水分缺乏,土壤沙化和水土流失,从而限制了当地矿区植被生长,而丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AM真菌)对植被生长有促进作用。以文冠果为宿主植物,采用野外原位监测和室内分析方法,研究了未接种和接种丛枝菌根真菌对采煤沉陷区复垦植物文冠果生长和土壤特性的影响。结果表明:与未接种AM真菌处理相比,接种AM真菌显著提高了文冠果根系菌根侵染率和土壤根外菌丝密度,7月接种AM真菌文冠果的株高、冠幅和地径提高了31.89%,23.07%,9.89%。同时,9月接种AM真菌处理的根际土壤全氮、碱解氮和有机碳含量分别比对照组增加0.29g/kg、13.0mg/kg和1.4g/kg,接种AM真菌显著提高了根际土壤的含水率、总球囊霉素和易提取球囊霉素,而速效磷和速效钾的含量显著降低。相关分析结果表明,菌根侵染率、土壤根外菌丝密度与根际土壤理化性质之间存在协同反馈效应。因此,接种AM真菌促进了采煤沉陷区复垦植被文冠果的生长和土壤的改良,这对矿区水土保持、维持生态系统稳定性和持续性具有重要意义。     

采煤沉陷区土壤成分变化研究——以潞安集团王庄煤矿为例

煤炭开采导致地表大面积沉陷、土壤肥力下降,从而影响耕地生产能力。通过对潞安集团王庄煤矿采煤沉陷区沉陷3年、6年的土壤成分进行对比分析研究,得出以下两点主要结论:①土壤养分有从沉陷地顶部向底部汇集的趋势,沉陷3年的沉陷地顶部和底部的土壤养分差别较大,而沉陷6年的沉陷地顶部和底部土壤养分差别不大;②沉陷3年的土壤和沉陷6年的土壤的pH值虽无大的变化,但其底部、中部、顶部电导率却存在显著差异,即沉陷地底部土壤有盐化趋势。依据研究结果,提出了改善土壤物理、化学性状等相应的土地整治策略。     

基于区域特征的煤炭开采沉陷对土壤特性影响研究进展

  目的  从区域特征的角度出发,对我国采煤塌陷区土壤特性的现有研究进行分析,并尝试总结出区域间研究结果的异同点,以期为采煤塌陷地的修复与综合治理提供依据。  方法  采用CiteSpace和VOSviewer软件,自CNKI 和Web of Science核心数据库中选取1993 ~ 2021年采煤塌陷区土壤特性领域的相关文献,从关键词、研究区域等方面进行可视化分析。  结果  ① 近年来该领域发文数量总体呈增长趋势。② 研究区域的选择有明显的区域集中特征,依据其区域特性可划分为中东部平原区、西北风沙区、黄土沟壑区、西南山地丘陵区四个类型。③中东部平原矿区地势平坦,多位于高潜水位地区,土壤含水量受开采沉陷影响较大;黄土沟壑矿区地形多起伏,塌陷区地表变形严重,物理性黏粒减少,土壤容重减少;西北风沙矿区多位于干旱半干旱地区,生态环境脆弱,开采沉陷使得土壤细小颗粒流失,土壤容重显著降低;西南山地丘陵矿区主要分布在山区,雨量充沛,塌陷区土壤容重显著增加。  结论  煤炭开采沉陷对土壤特性的影响受多种因素的限制,使得土壤颗粒与结构、土壤含水量、土壤养分等特性发生变化,且在不同区域呈现出不同的变化规律。     

黄土覆盖区采动地表裂缝对土壤水分扰动影响的模拟试验研究

[目的] 探究黄土覆盖区煤矿开采沉陷变形造成的地表裂缝对土壤水分变化的扰动效应,为采煤沉陷区土壤水分变化规律研究提供数据支撑。[方法] 以典型黄土覆盖区的采煤沉陷区为模型,使用自主研制的开采沉陷地表裂缝模拟装置进行物理模拟试验,并在裂缝周围布设水分传感器,分析地表裂缝引起的土壤水分变化特征。利用Hydrus软件构建水文模型,结合物理模拟试验结果对数值计算模型进行优化。采用控制变量法,利用优化后的模型计算在不同裂缝形状、地形以及初始含水量条件下裂缝周围土壤含水量与非变形区土壤含水量差值。[结果] 裂缝宽度主要影响土壤水分散失量的最大值,而裂缝深度主要影响散失量最大值出现的位置;裂缝对上坡方向和下坡方向影响规律存在差异,且坡度越大,差异越明显;土壤初始含水量越小,裂缝对土壤水分扰动程度越小;当初始含水量低于20%时,地表裂缝对土壤水分的影响范围不超过15 cm。[结论] 在相同边界条件下,土壤水分模拟试验结果与物理试验数据变化规律呈现一致性,利用优化后的数值计算模型可以定量地分析黄土覆盖区土壤水分对采动地表裂缝的响应特征。     

砂姜黑土区采煤塌陷坡耕地氮磷时空分布与流失特征

[目的]研究砂姜黑土区采煤塌陷坡耕地动态过程中表层土壤NH+4—N和有效磷(AP)的时空分布,揭示氮磷随地表径流流失的雨强和坡度变化特征。[方法]选择淮北平原砂姜黑土区两类不同煤矿井工开采方式引发的地表塌陷坡耕地,动态监测表层土壤中NH+4—N和AP含量,并在实验室应用人工模拟降雨,测定2种雨强和3种坡度处理的地表径流中可溶态及颗粒态NH+4—N,AP含量。[结果](1)充填开采地表塌陷坡耕地表层土壤中NH+4—N含量为16.5~72.0mg/kg,AP为26.0~63.5mg/kg,非充填开采分别为9.08~67.2 mg/kg和22.4~82.1 mg/kg,未塌陷区域为83.5~162 mg/kg和38.7~86.5mg/kg;(2)两种开采方式地表塌陷坡地土壤NH+4—N和AP含量与未塌陷区域相比,均显著降低(p0.05),NH+4—N含量自坡顶至坡底逐渐增加。随时间推移,NH+4—N和AP含量未显著降低,AP含量反而有增加迹象;(3)强降雨时NH+4—N和AP的流失量是弱降雨的3~5倍,颗粒态NH+4—N和AP流失量占总流失量的60%以上。坡度越大,NH+4—N和AP的流失量越多,流失量突变的坡度为5°~10°之间。[结论]砂姜黑土区采煤塌陷坡耕地土壤氮磷流失显著增加,颗粒态NH+4—N和AP为径流流失的主要形式。