我国中部井工煤炭开采沉陷对农田大型土壤动物群落结构的影响

为了解不同沉陷程度农田土壤生态系统中大型土壤动物群落结构,于2007年夏季对我国中部潞安集团井工开采区沉陷农田生态系统中不同等高线处大型土壤动物群落组成进行了调查,采用野外手捡法共采集大型土壤动物477只,隶属于3门7纲15目22科。其中,蜘蛛目、鞘翅目、直翅目和膜翅目为优势类群,占总捕量的83.64%;常见类群4类,占总捕量的13.22%。研究结果表明:不同沉陷程度对农田大型土壤动物个体数、类群数均有不同程度影响,农田大型土壤动物个体密度随着沉陷深度的增加呈现增加趋势,沉陷区土壤生态环境的变化引起大型土壤动物的局部迁移。Jaccard相似性系数表明沉陷区中部(2 m、4 m和6 m等高线处)三者间相似程度较高,正常农田(CK)与沉陷区底部(7 m等高线处)之间相似程度最低,达到极不相似程度。研究认为不同沉陷程度对大型土壤动物的群落结构有明显影响,将大型土壤动物作为沉陷区农田土壤质量评价中生物性状指标具有重要意义。     

基于判别、因子分析的采煤沉陷风沙区土壤质量评价

为给沉陷风沙区土地利用规划、治理提供理论参考,主要应用典型判别分析与因子分析对内蒙古鄂尔多斯市毛乌素沙地南缘补连塔矿区沉陷于2004、2005年的2个沉陷区沉陷2～3a后的土壤质量进行了分析。结果表明,2个沉陷区的土壤含水率、硬度、全氮与全磷显著低于对照区(p<0.05);部分沉陷区内地表扰动严重的坡位体积质量显著降低(p<0.05),孔隙度显著升高(p<0.05);各沉陷区全钾与有机质无显著变化(p>0.05),速效养分整体上有活化趋势。由典型判别分析得到一个主要反映土壤养分扰动程度的判别函数,可将对照区与2004、2005年沉陷区样点分别划分入无影响、有影响与严重影响3个等级。通过因子分析将11个土壤指标概括为5个意义明显的综合因子,并以雷达图与散点图形式对沉陷区样点各综合土壤质量因子得分进行了直观表达。     

西北风积沙区采煤扰动下土壤侵蚀与养分演变特征

为更好地理解西北风积沙矿区生态环境演变规律,以神东哈拉沟与上湾矿区为例,利用~(137)Cs示踪法分析了未采区、自恢复沉陷区(1、2、4、8 a沉陷区)与植被修复区(13 a沉陷区)的土壤侵蚀与养分特征,研究了矿区土壤侵蚀与养分的演变规律。结果表明:采煤扰动可以导致未采区土壤侵蚀强度增大与有机碳、微生物量碳、全氮、全磷、碱解氮养分明显损失。开采沉陷后,沉陷区土壤侵蚀强度随着时间的推移呈现出先增加后降低的趋势;其中,地表沉陷后的最初2 a是土壤侵蚀急剧增大的时段。采煤扰动下,土壤有机碳、微生物量碳、全氮、全磷、碱解氮养分的演变规律与土壤侵蚀演变密切相关。植被修复可以有效降低沉陷区土壤侵蚀强度与提高土壤养分含量。西北风积沙区采煤沉陷地表的生态恢复应该及时开展地表沉陷后的早起侵蚀防治,兼顾考虑植被修复与土壤微生物联合修复,以此促进土壤、植被正向演替。     

桂西北肯福环境移民示范区土地利用对土壤肥力变化的影响

为了解肯福环境移民示范区农业土地利用对土壤肥力变化的影响,特对移民迁入前和移民迁入后第３年示范区的土壤养分变化进行了研究,分析了耕层土样的８个土壤养分指标。结果表明,示范区土壤肥力整体上呈下降趋势,但不同的养分元素含量变化又有差别,并且不同利用方式的土壤养分元素含量变化也存在差别,宜林类用地土壤肥力降低幅度最大。     

淮北矿区地表拉张裂隙区耕地土壤主要养分特征

[目的] 分析采煤沉陷导致的地表拉张裂隙对耕地土壤质量的影响,评估采煤沉陷前后土壤养分变化,为沉陷区土地采前—采中治理提供理论基础。[方法] 以淮北矿区孙疃矿地表拉张裂隙区为研究区域,分别在沉陷前(2019年6月)、沉陷后(2019年12月、2020年7月)采集样品,沉陷前布设5个采样点(T₁—T₅),沉陷后选择两条典型纵向拉张裂隙,由沉陷斜坡坡顶到坡底将沉陷区划分为A,B,C 3个分区,在裂隙两侧设置13个采样点,每个采样点沿深度方向每隔20 cm采集一个土壤样品,分别测试含水率、有机质、速效钾、速效磷、全氮和全磷含量6个指标。[结果] 拉张裂隙区两次采样土壤含水率、有机质、速效钾、全磷含量存在显著差异(p＜0.01),速效磷和全氮差异性不显著(p＞0.05);通过主成分分析得到研究区第一、二主成分分别为有机质、全氮、全磷(受负面影响)和含水率、速效钾(受到正面影响);根据综合养分评价—主成分分析法发现裂隙区综合养分与对照点相比总体下降,但拉张裂隙区内养分从沉陷斜坡坡顶至坡底逐渐上升。[结论] 地表拉张裂隙在采煤沉陷区分布广泛,是造成沉陷区耕地质量下降的主要原因。     

黄土丘陵沟壑区沟道造地土壤养分变化特征及评价

[目的] 研究黄土丘陵沟壑区治沟造地工程后沟道土壤养分的变化特征，为该区改进土地整治方法，采取合理耕种管理措施及提高养分资源利用率提供科学依据。[方法] 以陕西省延安市典型治沟造地项目区土壤为研究对象，采用统计分析方法，分别对项目区整治前、整治后2，3，6 a土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾4个指标的变化特征进行分析，并采用物元模型对其进行综合评价。[结果] ①除速效钾外，研究区土壤养分含量普遍较低；沟道中土壤养分变异程度较大，属中等变异程度，土地整治后，沟道中各种养分变异系数有变小的趋势。②沟道土地整治后6 a时间内，随工程实施年限的增加，土壤有机质含量呈现出先减少后增加的趋势，6 a时含量低于整治前；土壤全氮和有效磷含量呈现先增加后减少的趋势，6 a时高于整治前；土壤速效钾含量持续降低。③沟道土地整治后3 a，土壤养分评价等级恢复到整治前水平，且有继续提高的潜力。[结论] 与坡面土地整治相比，黄土丘陵沟壑区沟道造地土壤养分恢复时间更短，可根据沟道不同位置土壤养分变异特征，调整沟道作物空间布局，实施不同程度和方法的管理措施，增加粮食产量。     

~(137)Cs示踪采煤沉陷坡土壤侵蚀及其对土壤养分的影响

为更好地理解矿区土壤退化机理,该文利用137Cs技术研究了焦作矿区具有15a沉陷历史的采煤沉陷坡土壤侵蚀特征及其对土壤养分的影响。沉陷坡137Cs含量从坡顶到下坡逐渐降低,及至坡脚急剧增大且表现出最高的值。基于137Cs本底(1 645 Bq/m2),沉陷坡坡顶至下坡表现为土壤侵蚀,而坡脚为土壤沉积。沉陷坡土壤侵蚀高达3.75 kg/(m2·a),属于中度侵蚀。沉陷坡土壤黏粒含量沿下坡方向增加,表明水蚀的分选性搬运。与对照区相比,沉陷坡侵蚀区土壤总有机碳(total organic carbon,TOC)、水溶性有机碳(water-soluble organic carbon,WSOC)、全氮、碱解氮、全磷、有效磷含量均出现了显著降低(P0.05);沉积区除WSOC显著降低(P0.05)外,其他养分含量变化不明显(P0.05)。在沉陷坡的侵蚀区,TOC与WSOC含量沿下坡方向逐渐减小,表现出与137Cs一致的分布格局;其他养分含量的坡面变化与137Cs分布不一致。相较于对照区,WSOC/TOC与碳氮比、碳磷比在沉陷坡侵蚀强烈的坡位分别出现了显著增大与降低(P0.05)。研究结果表明:1)焦作矿区自采煤沉陷坡形成以来发生了较严重的水蚀;2)侵蚀引起的土壤再分配影响沉陷坡土壤碳、氮、磷动态,其中,土壤再分配对土壤碳动态的影响最强;3)在土壤侵蚀作用下,采煤沉陷坡侵蚀强烈的坡位土壤有效态碳、氮、磷养分潜在的侵蚀风险大。采煤沉陷坡土壤侵蚀及其对土壤养分的不利影响应引起矿粮复合区土地整治的关注。     

风沙区采煤塌陷不同恢复年限土壤理化性质变化

试验比较了未沉陷样地、沉陷后2a,7a,12a,17a样地不同土壤深度土壤含水量、孔隙度、有机质和土壤养分变化过程。结果表明:(1)沉陷后2a土壤含水量、孔隙度与未沉陷样地相比差异显著,土壤含水量变化主要受包气带水分运移影响,风蚀和水蚀因素是造成表层土壤孔隙度变化的主要原因;(2)40-50cm土壤深度,沉陷后2a土壤有机质分解速率加快38%左右;(3)沉陷后土壤全N质量分数和速效N含量显著低于未沉陷样地,流失率分别为20%和80%左右;(4)沉陷后土壤全P含量显著高于未沉陷样地,沉陷后2a,7a土壤速效P含量与未沉陷样地相比差异显著,流失率在65%~75%之间;(5)沉陷与未沉陷样地相比,土壤中全K质量分数和速效K含量差异不显著;(6)采煤塌陷对风沙区土壤养分影响远大于对土壤物理性质影响,沉陷后2~7a土壤含水量恢复至75%左右,土壤孔隙度可以完成恢复,土壤N、P元素在沉陷后12~17a才能逐步恢复。     

黄土丘陵区退耕地土壤养分变异特征

在延安、安塞和吴旗选择典型黄土丘陵不同植被类型区的不同年限退耕地为试点,通过S型方法采集土样,应用土壤养分系统研究法进行了养分分析,并应用传统统计学对土壤养分变异进行了研究。结果表明,不同植被类型区土壤养分性质均存在着空间变异。受传统农业影响的有机质、全N、有效N和速效K的变异较大;而全P和速效P的变异相对较小。不同退耕年限的土壤养分含量及其变异系数存在着明显差别。退耕初期,受耕作和施肥影响,土壤养分含量较高,植被特征指数呈显著上升趋势且变异性较大;随着耕作施肥活动的停止和植被恢复对土壤养分的消耗,使土壤养分含量有一个降低的过程,土壤养分的变异也较大;而随着植被恢复和群落演替的继续,植被枯落物逐步增多,土壤也逐步发育,植被指数与土壤养分均呈增长趋势,并在退耕地20年左右时达到稳定状态,但土壤的发育往往滞后于植被特征的变化。     

开采沉陷对耕地土壤化学特性影响的空间变化规律

为了给煤矿沉陷耕地的复垦治理提从理论依据,以山东省兖州矿区为例,对沉陷耕地不同下沉位置不同土层的土壤进行了测定和分析,揭示了开采沉陷对时土壤化特性影响的空间变化规律,结果表明,开采沉陷显著影响耕地表层土壤的化学特性,沉陷耕地上中坡1.5m结合处土壤有机质和养分下降的幅度最大,并在坡底积聚,同时坡底土壤有盐渍化趋势,在土壤化学特性中,受到采沉隐影响最大的是土壤盐水,其次是土壤全氮为和机质,再次是土壤速效磷和速效钾,而土壤酸碱性受其影响较小。     

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。     

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。     

煤矿矿区不同采煤塌陷年限土壤物理性质对比研究

为揭示采煤塌陷对矿区土壤物理性质的影响机理,为矿区生态修复和重建提供理论依据,在选取典型样地的基础上,采用土壤测定方法,研究了不同塌陷年限不同土层土壤物理性质的变化。结果表明:随采煤塌陷年限的延长,矿区表层土壤密度逐渐增大,底层土壤密度先增大后减小;毛管孔隙度逐渐下降,非毛管孔隙度先下降后上升;表层土壤总孔隙度逐渐下降,底层土壤总孔隙度先下降后上升;土壤体积含水量和土壤贮水量先上升后下降,土壤质量含水量逐渐下降;表层土壤毛管持水量逐渐降低,底层土壤毛管持水量先下降后上升;表层土壤田间持水量逐渐降低,底层土壤田间持水量先下降后上升;土壤排水能力先下降后上升。     

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。     

采煤塌陷对风沙区土壤性质的影响

以毛乌素沙地东南缘大柳塔矿区为典型研究区,将灰色关联度模型引入土壤性质研究体系,对近20年陕北风沙区采煤塌陷造成的土壤性质变异性进行分析.结果表明：1）沉陷区坡中部位土壤含水量明显减小（P＜0.01）;坡中和坡顶部位土壤孔隙度增大（P＜0.05）;土壤粒级变粗;沉陷区土壤有机质和速效氮质量分数与未沉陷区相比差异显著（P＜0.01）;沉陷区土壤过氧化氢酶活性明显降低且在相当长的一段时间内不可修复（P＜0.01）.2）从不同土层深度上,风沙区采煤塌陷主要对表层（0 ～ 20 cm）土壤性质影响显著,对土壤养分的影响主要表现在碳和氮元素上,特别是不利于土壤中氮元素的保持与利用,同时塌陷裂缝和风蚀、水蚀作用加剧了土壤水分流失.     

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。     

平朔矿区开采受损及治理区土壤养分特征对比分析

[目的]了解山西省朔州市平朔矿区土壤养分分布的空间规律,为以后施肥决策提供依据,加速改善矿区土壤状况。[方法]以平朔矿区为研究区域,分别采集开采未损区、开采受损区、受损治理区3个区域的土壤样本各30组,再通过试验测得土壤的养分含量并用R和Sufer等进行分析处理获取不同区域的养分变化情况,最后根据样本各养分因子的隶属度值和权重系数对土壤养分情况进行了综合评价。[结果]通过和土壤养分含量分级与丰缺度标准相对比,结果表明平朔矿区的养分丰缺度为急缺或缺状态,除pH值外其他养分指标变异系数及含量波动大,尤其开采未损区。土地复垦虽然可以一定程度地改善矿区的受损土壤,但是受损治理区土壤要想恢复到开采前状态,还需要很长时间。[结论]平朔矿区的采矿和土地复垦对土壤养分含量和土壤养分分布有重要影响。     

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。     

采煤塌陷对土壤理化性质影响的研究进展

煤矿开采导致地表塌陷,并改变原有土壤理化性质。为了更好地开展矿区土地复垦,进行土壤重构,必须要对塌陷区土壤理化性质进行分析研究。本文综述了塌陷对土壤理化性质的影响以及土壤理化性质空间变异的国内外研究现状,总结当前研究存在的问题,并提出以后塌陷区土壤理化性质研究方向,为塌陷区土壤理化特性变化机理揭示提供指导。     

黄土沟壑区采煤塌陷地不同土地利用类型土壤性质损害特征

  目的  探究半干旱榆神府矿区采煤塌陷地不同土地利用类型地表土壤损害程度和机理。  方法  选择榆神府矿区黄土沟壑地貌下林地、耕地、园地和草地4种不同土地利用类型,分析地表塌陷前后土壤物理、化学和生物学性质的变化特征,通过主成分分析和排序探讨采煤塌陷对不同土地利用类型土壤性质的影响。  结果  4种土地利用类型地表塌陷1 ~ 2年内土壤性质均朝着水分、养分减小的方向发展,但不同土地利用类型塌陷地土壤损害特征具有明显差异,其中草地的土壤机械组成和养分含量、林地的速效养分特征、园地的砂粒含量各自变化较显著;土壤机械组成、有机质和水分含量是影响榆神府矿区土壤质量变化的关键因子;在矿区损害地土壤系统修复过程中,除必要的塌陷地充填外,草地还需采取人工施肥、补水和微地形改造等措施,林地还需施加氮磷肥辅以相应的微生物菌剂,园地和耕地损害较小可减小人工干预。  结论  半干旱或干旱区煤炭开采塌陷地在生态修复过程中,针对不同土地利用类型土壤损害程度与成因采取对应的恢复措施,有利于矿区生态环境高效和高质量恢复。