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。     

山东省土地利用碳足迹与经济增长脱钩关系分析

基于脱钩理论,以山东省为研究目标,建立2000—2015年土地利用碳足迹与经济增长的脱钩体系,分析其关系并给出土地利用优化与布局建议。结果表明,2000—2015年山东省土地利用碳排放总量逐年增加,建设用地是主要碳排放的来源。山东省碳足迹逐年增加,生态赤字增加迅速,并且与碳足迹之间的差距逐年增加。2000—2015年,山东省不同土地利用类型的碳足迹与经济增长总体处于弱脱钩状态,向经济发展的理想状态发展。当前,山东省经济正处于由粗放向集约的状态发展,正确、合理调节整各用地类型之间的比例关系,采取创新、节能的经济发展手段才能保证碳足迹与经济增长处于绝对脱钩,实现可持续发展。     

干旱半干旱煤矿区土壤含水率研究进展

我国大型煤矿多位于干旱半干旱区,自然降雨较少且常年蒸发量过大,地下水埋藏深植物难以利用,因此土壤水分成为制约该地矿区复垦植被建设最重要的因素。综述了干旱半干旱矿区土壤质地、地形、降雨以及植被对土壤含水率的影响。发现各环境因素对土壤水分的作用机理与影响规律研究不够深入,关于土壤水分的空间变异性研究较少,矿区土壤水分的调控措施研究不够全面。提出了今后应加深对矿区各环境因素影响土壤水分作用机理的研究,运用地统计学方法及相关模型加强对土壤水分的空间变异研究,针对干旱半干旱地区的生态环境特征研究矿区土壤水分的调控措施。     

矿区机械压实对土壤孔隙特性影响的研究进展

在矿区开采和复垦过程中大型机械的使用产生了土壤压实,并严重扰动了土壤内部结构,导致土壤孔隙数量减少,连通性和渗水能力下降,土壤孔隙作为土壤水气交换的重要场所决定着土壤水分和空气状况,进而影响复垦土壤质量与肥力。为探究矿区机械压实作用对土壤孔隙的影响,系统梳理了矿区机械压实作用下土壤孔隙的获取和表征方法,对农业机械压实相关研究进行了简单归纳,在此基础之上阐述了矿区机械压实对土壤孔隙影响的研究进展,总结了当前研究存在的问题,并提出今后在探究矿区机械压实对土壤孔隙特性影响时应创新压实土壤孔隙的定量表征方法,重视机械压实对土壤孔隙特性影响机理的考究,以期为改善矿区土地复垦效果提供理论指导。     

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。