基于灰色系统理论的沉陷地土壤特性变化研究

利用灰色系统理论对沉陷土地土壤质量的变化进行了研究,结果表明,就沉陷地土壤的不同层次特性而言,深度土壤的关联度较大,表层土壤的关联度较小;从综合曲线变化态势来看,随着沉陷深度的加大,关联度逐渐降低;泥浆泵复垦土地土壤特性的关联度随时间推移,关联度逐渐增大,逐渐接近正常农田。     

煤矸山复垦重构土壤剖面养分含量和重金属污染状况分析

【目的】土壤养分状况不佳和重金属污染是煤矸山重构土壤植被恢复的两个重要限制因子。因此,分析煤矸山复垦地重构土壤剖面养分及重金属污染状况有助于查明煤矸山植被恢复的关键限制因子,为煤矸山植被复垦提供理论指导。【方法】研究以山西省霍州曹村煤矿复垦果园(OP)和复垦农田(FL)为对象,通过与当地普通果园(OP-CK)和普通农田(FL-CK)对比,分析了2种复垦地土壤养分和重金属(Cu、Pb、Cr和Zn)含量在1m土层剖面中的变化情况。【结果】(1)与当地的普通果园和普通农田相比,复垦果园和复垦农田1m土层中土壤养分含量较差,特别是有机质表现明显,从养分状况的剖面差异来看,复垦农田养分状况总体优于复垦果园,两种复垦样地中有机质在表层(0~20 cm)、中层(20~60 cm)和深层(60~100 cm)均偏低,复垦果园表层速效养分偏低,中层除速效钾外,其余养分均较差,深层全量养分含量偏低,复垦农田全氮含量在表层、中层和深层均较差,而碱解氮在深层较差。(2)从2种复垦地土壤重金属含量与当地普通样地的差异来看,复垦果园土壤中Cu和复垦农田土壤中Cu、Zn含量在1m土层中均不同程度的超过普通样地,Pb和Cr含量在某些土层也超过普通样地;(3)从单项污染指数评价结果来看,复垦果园和复垦农田中Cu和Pb分别达到中度污染和轻度污染,复垦农田中Cr也达到了轻度污染。从综合污染指数评价结果来看,复垦果园达到了中度污染,复垦农田达到了轻度污染。【结论】复垦样地的养分含量与普通样地相比较差,尤其是土壤有机质,复垦农田有机质及速效养分状况优于复垦果园,复垦果园中Cu和Pb、复垦农田中Cu、Pb和Cr均出现了不同程度的累积状况,尤其是2种复垦样地中的Cu已达到了中度污染。     

焦作煤矿区开采沉陷地生物复垦技术与试验研究

焦作市煤矿区是一个有着近百年历史的老矿区。长期以来,地下采煤引起的大面积土地沉陷及矸石山压占土地对该地区土地资源造成较大的破坏。为了改善矿区环境,结合焦作市中马村矿区采煤沉陷地土壤特点与工程复垦技术,提出几种生物复垦措施对复垦地土壤进行改良:酸碱中和法、绿肥法、施用化肥和农家肥、微生物法。试验结果表明:生物复垦技术是改善新土壤层的养分状况,增加有机质和保肥能力的最有效方式,采用生物复垦措施后,复垦地土壤结构明显得到改善,土壤容重明显降低,理化特性得到改善,试种的作物产量与工程复垦后土壤相比明显增加,基本接近普通农田的水平。     

张集矿复垦土壤物理性质变化特征研究

煤炭开采引起地表沉陷,使地表变形、坡度加大,土壤侵蚀加重,对土地资源造成了严重破坏。土地复垦是恢复耕地的重要措施,而矿区复垦土壤物理性质变化对于土壤质量有着重要影响。以淮南张集矿区复垦土壤为对象,研究其容重、团粒组成和含水量的变化规律。结果表明：随着复垦时间的增加,土壤的有机质、全氮、速效磷和速效钾呈现增加趋势;复垦土壤在垂直层次上表现出随深度的增加,土壤复垦土壤物理性质变化规律不一;同时复垦土壤物理性质随复垦时间增长呈现恢复趋势。     

厚黄土薄基岩型采煤沉陷区农田土壤化学性状空间变异

以山西潞安集团司马煤矿为例,针对厚黄土薄基岩型煤层地质,对沉陷破坏农田的不同沉陷深度下土壤化学性状空间变异进行研究。结果表明:(1)开采沉陷显著影响沉陷区农田表层土壤的化学特性,受其影响最大的是0～20 cm土层,其次是20～40 cm土层。(2)沉陷农田不同下沉深度土壤养分受沉陷影响的增减程度不一样,但整体有向沉陷区农田底部运移的趋势。在沉陷2 a的农田中,位于沉陷中部(即沉陷4 m处)有养分积聚和盐渍化趋势。(3)在土壤化学特性中,受开采沉陷影响最大的是土壤速效磷,其次是土壤速效钾,再次是土壤全氮和土壤有机质,而土壤酸碱性受其影响较小。     

秦岭北麓浅山区复绿土地土壤养分的空间分布特征

在秦岭北麓浅山区鄠邑段选择拆除违建后的复绿土地作为研究对象,测定0～1m土层土壤养分含量,分析其空间分布特征。结果表明:随土层深度加深,不同植被类型的土壤养分含量变化趋势各异。在土壤表层0～20cm,有机质、碱解氮含量在侧柏林和农田中较高;在深层土壤(40～100cm)中,则表现为农田和复绿树种高于侧柏林。土壤有效磷含量和速效钾含量表现为复绿树种和农田高于侧柏林,表明人工管理措施可有效改善深层土壤养分状况。复绿树种土壤表层有机质、碱解氮和速效钾的含量显著小于农田和天然侧柏林,后期的复绿复垦工作中可考虑采取有效措施,增加表层土壤养分含量,促进复绿土地的生态恢复。     

三峡库区不同植被恢复措施下土壤养分评价

通过对三峡库区不同恢复措施下土壤养分分析,研究了不同恢复措施对土壤p H、有机质、全量养分和速效养分的变化,并进一步对不同土壤养分进行了主成分分析。结果表明:研究区不同恢复措施下土壤均为酸性,表层土壤的p H值相对较低,且具有随土层深度的增加而增加的趋势;各恢复措施下均以0~20 cm土层中的有机质含量最高,与对照裸地相比,栾树+黄花槐、生物埂和封山育林措施土壤有机质明显提高;土壤全磷含量分布随土壤深度的增加波动较大;土壤碱解氮除传统农作和对照裸地外,其余各措施则表现出表聚现象,且从表层向下层呈递减趋势;除对照裸地外,有效磷含量随土壤深度的增加呈下降趋势,且以生物埂措施下土壤有效磷含量最高。各恢复措施下土壤养分的综合效应评价显示:栾树+黄花槐最大,为2.308;裸地最小,为-2.667。综合来看,随土层深度增加,土壤养分含量减少,适宜的恢复措施能够维持并提高土壤养分含量。     

粉煤灰充填复垦地理化特性与重金属分布特征研究——以淮南洛河电厂粉煤灰复垦地为例

本文以淮南上窑储灰场中的粉煤灰充填复垦地为研究对象,选择粉煤灰复垦地与灰场周边非复垦区对照地块进行布点采样,在复垦地中分六层[H1(0～20 cm)、H2(20～40 cm)、H3(40～60 cm)、H4(60～80 cm)、H5(80～100 cm)、H6(100～120 cm)]分别采集土壤、粉煤灰样品并进行监测,对照地块按照同样方法采样监测,分析复垦地土壤理化性质和重金属的分布特征.研究结果显示,随着采样深度的增加,复垦地pH值从8.21到8.49呈递增的空间分布特征,各采样层pH值均高于对照地块;随着采样深度的增加,复垦地的含水量呈增加的空间分布特征,对照地块的含水量则是先增加后减少,粉煤灰基质具有良好的保水性能;养分含量在不同层位存在较大差异,粉煤灰复垦地速效氮、速效钾含量从H1至H6层呈现减少后增加的空间分布特征,在H3层处达到最小值16.23mg· kg-1、158.97 mg·kg-1,复垦地各层位的速效氮含量均低于对照地块、速效钾含量均高于对照地块;复垦地与对照地块的速效磷含量均呈现先减少后增加再减少的空间分布特征,最大有效磷含量分别为10.01mg·kg-1、11.91 mg·kg-1.对比土壤养分分级标准,复垦地土壤中速效氮、速效磷含量均处于缺乏水平,应增施磷肥、氮肥或有机肥以增加土壤养分.粉煤灰复垦地表层土壤和粉煤灰中的Cu、Cr、Pb、Zn、Cd、Ni等元素中Cr、Pb、Zn含量均低于淮南土壤背景值和中国土壤背景值,其中粉煤灰层中各重金属元素均处于土壤环境质量标准的二级范围内,其余各层位重金属元素除Cd均处于土壤环境质量标准的一级范围内;土壤中各重金属元素含量除Zn外均低于粉煤灰中的含量,且粉煤灰层中重金属有向表土迁移的趋势.     

黄土丘陵沟壑区不同群落类型对土壤特性及生物量的影响

以农田为对照,分析了退耕还林还草过程中所形成的植物群落对退耕地土壤水分、有机碳、氮、磷、钾含量的影响及其垂直分布特征和退耕地植物的生物量变化。结果表明:不同群落类型中,0～100cm土层的土壤含水量为6.9%～14.1%,撂荒地和苜蓿地土壤含水量随土壤深度的增加呈增加趋势,而柠条林地随土壤深度的增加呈下降趋势;0～20cm表层土壤中,有机碳、碳密度和全氮含量较20～100cm变化大;在0～100cm土层,与农田、撂荒地和苜蓿地相比,沙棘和柠条土壤全磷含量显著降低;不同退耕地植物生物量(地上和地下)差异显著,呈现柠条>沙棘>苜蓿>撂荒地>农田的变化趋势。表明退耕过程中草本的恢复对保持土壤深层水分含量有促进作用,而灌木的恢复对保持和增加土壤表层养分有较强的促进作用。     

豆科植物对复垦区土壤理化性状的影响

以豆科植物复垦地作为主要的研究对象,通过对比未复垦地和未受损农用地的土壤理化指标(主要涉及到p H值和容重)和养分指标(主要是指有机质、全氮、全磷和有效磷、全钾和速效钾),来解释豆科植物复垦地土壤成分重新构成的过程和变化规律。结果表明,未复垦地所含的养分含量低于种植豆科植物复垦地,而p H值和容重则高于复垦地;未受损农用地的p H值和容重都稍低于种植豆科植物的复垦地,而未受损农用地所含的养分有机质、全氮、有效磷量均高于种植豆科植物复垦地。豆科植物复垦地和未受损农用地的20~40 cm深层土壤理化指标量均高于0~20 cm的表层土壤;而豆科植物复垦地20~40 cm深层土壤肥力指标量均低于0~20 cm的表层土壤。苜蓿复垦地0~20 cm土壤中所含的有机质、全氮和速效钾含量均比黄芪复垦地高,但是所含的全磷、有效磷和全钾的含量则略低于黄芪复垦地;苜蓿复垦地20~40 cm深层土壤的p H值、全氮、速效钾均高于黄芪复垦地,但是容重、全钾、全磷、有效磷的含量较黄芪复垦地低。     

沙河市玻璃用石英岩矿区复垦土地物理特征及经济效益分析

研究了沙河市石英岩矿区复垦土壤的物理特征。结果表明,复垦土壤各项物理指标接近当地普通农田水平,能够较好地满足当地农作物生长需要,且可带来良好的经济效益,说明复垦在石英岩矿区是切实可行的土地生态恢复措施。     

黄河泥沙充填复垦农田生产力障碍因素调查分析

为揭示复垦农田生产力的障碍因素,提升黄河泥沙充填复垦农田的作物产量,选取山东省邱集煤矿黄河泥沙充填复垦区域为对象,通过农户问卷调查和定点采样分析的方法进行研究。结果表明:1)黄河泥沙充填复垦农田覆土厚度影响小麦实际产量,随着覆土厚度的减小,小麦实际产量呈现递减趋势;2)土壤有机质、总氮、总磷、碱解氮和有效磷含量整体上与研究区农田小麦实际产量成正相关;3)施肥量对黄河泥沙充填复垦农田小麦调查产量的影响不稳定性较强;耕种复垦农田的农户习惯施肥量存在严重过高现象,且肥料施用比例失衡;4)研究区两类农田小麦调查产量与灌溉量均在0.01水平上显著相关。在研究区内利用黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地是可行的,但复垦农田在耕作管理过程中应当采取少量多次的施肥和灌溉方式,注意农作物秸秆还田,培肥地力、提高土壤保水保肥能力等。     

采煤塌陷对水养流失及生态环境的影响

[目的]为研究采煤塌陷对土壤水分、养分以及生态环境的影响。[方法]将兖州采煤塌陷区作为研究对象,采用野外调查和室内测试分析等方法。[结果]采煤塌陷不仅促使土壤水分由坡顶到塌陷中心点迁移,而且导致垂直剖面上的土壤含水量变化明显。在垂直剖面上,随着深度的增加,土壤的含水量增大。受采煤塌陷和地下潜水的影响,60 cm深度之下含水量迅速增加。采煤塌陷还导致土壤养分从塌陷地坡顶到塌陷中心点发生迁移流失,并且在塌陷中心点发生富集。土壤养分在0～20 cm深度含量达到最大,并且随着深度的增加,养分含量降低。此外,由于受塌陷等因素的影响,塌陷区的生态环境遭到一定程度的破坏。[结论]应对采煤塌陷加以足够的重视,并进行更深入的研究。     

天津市复垦地土壤有机质研究

[目的]为了研究天津市南部地区复垦地土壤有机质含量特征,促进土地复垦工作的进一步开展.[方法]建立8个工作区,配套采集复垦地、残留建设用地、周边农用地的耕层土壤及土壤剖面,并且进行相关研究.[结果]复垦地土壤有机质含量普遍低于周边农用地.复垦地有机质含量与农业生产关系密切.复垦地土壤剖面有机质含量规律性不强,与周边农用地土壤剖面差异很大.[结论]采取施用有机肥、秸秆还田等措施,增加复垦土地的有机质含量.     

采煤塌陷区农田整治规划设计技术的研究进展

井工煤矿开采使大量土地沉陷,土壤结构和质量受到了极大破坏,尤其是对耕地的损毁,直接威胁到地区乃至国家的粮食安全,因此,探究采煤塌陷区农田整治规划设计具有重要意义。目前,关于农田整治规划设计的研究较多,但结合采煤塌陷这一特殊背景的相关研究较少,此研究从田块的平面规划设计、田坎的稳定性分析、灌排工程的规划设计以及多技术支持下的农田整治规划设计4个角度出发,系统梳理了采煤塌陷区农田整治规划设计方面的研究进展,并在此基础上提出了采煤塌陷区农田整治规划设计深入研究的方向:1)加强基于地上修复与地下开采相结合的田块规划设计;2)开展丘陵山区抗塌陷的田坎设计;3)系统研究基于塌陷前后岩土参数差异性的防塌性措施;4)完善三维技术下的农田整治规划设计。     

基于信息熵理论的沭阳县土地利用结构分析

利用信息熵原理,采用1997～2008年土地利用变更调查数据,从时序上对沭阳县土地利用结构信息熵值进行了分析。结果表明,沭阳县1997～2008年土地利用结构信息熵呈现出先增加—波动—后收敛的趋势,土地利用结构信息熵值的高低与土地管理政策特别是耕地保护政策的紧松密切相关;沭阳县土地利用结构信息熵值较低,土地利用结构有序度较高;土地利用熵值的高低不能完全反映经济发展水平的高低,需要综合考虑各相关因素,实现经济发展与土地利用结构优化的双赢。     

充填复垦区土壤水分空间变异性研究

土壤本身的不均一性,使得充填复垦土壤特性研究结论的可信度较低。以土壤含水量作为反映土壤特性的综合性指标,研究了充填煤矸石复垦地、充填粉煤灰复垦地和未塌陷区对照地的含水量变异的结构性。结果表明,充填复垦土壤体积含水量的空间变异性小,复垦行为使土壤综合性质变得均一。     

微生物复垦技术在矿区生态重建中的应用

矿业开发破坏了大量的土地资源,因此,矿区复垦土壤的改良和利用是我国急需解决的问题之一。概述了微生物复垦技术在矿区土壤结构改善、养分增加和酶活性提高方面的应用,并探讨了该技术在矿区生态重建中的应用前景及对策。     

典型平原采煤塌陷区景观格局时空动态变化特征及驱动力分析——以淮北市临涣矿为例

为了给淮北市临涣矿区的矿产资源开发、土地资源可持续利用和采煤塌陷区的生态环境修复与重建提供参考.采用临涣矿塌陷区2004年的IKONOS影像和2014年的WorldView-3影像,结合eCongnition分类技术和景观指数分析方法,研究景观格局时空动态变化,并对其驱动力进行了分析.结果表明,2004-2014年临涣矿塌陷区不同景观类型间的转化主要表现为耕地面积净减少43.7％,其中约有236 hm2的耕地转化为塌陷区、126hm2耕地用于堆放粉煤灰与煤矸石和359 hm2耕地转化为工业用地与居民区等;塌陷区的面积由2004年的96 hm2变成2014年的443 hm2,大幅增加了246.6％.该矿区景观格局时空动态变化的主要驱动力因子是煤矿开发、农业发展和生态治理政策.这些驱动因子互相影响、互相制约,共同影响矿区景观格局的动态变化.     

采煤塌陷区景观格局演变的驱动力分析

为探究采煤塌陷区景观格局演变的驱动机制，以山东省微山县地面塌陷较严重的11个乡镇作为研究区，基于遥感影像解译结果，分析研究区2000-2016年土地利用变化特征，在此基础上，选取自然、社会经济等多个驱动因子，运用CLUE-S模型及二元Logistic逐步回归模型，进行研究区各土地利用类型与驱动因子间的相互关系及驱动机制研究。结果表明：耕地在整个研究期呈减少、增加、减少的趋势，城乡建设用地、塌陷积水区2000-2005年面积增幅最大；距居民点的距离是影响耕地、城乡建设用地及水域变化的最主要驱动因子，距工矿的距离是影响塌陷积水区变化的最主要驱动因子。研究结果可为当地政府制定科学合理的土地整治、保护等相关政策提供理论依据。