煤矸石组分与表土质地对充填重构土壤导气率的影响

研究煤矸石组分及表土质地对煤矸石重构土壤导气率的影响,探讨重构土壤这种差异显著的非均质土壤导气内在机理,为进一步研究复杂的非均质土壤导气特性提供理论基础。通过在煤矸石中掺杂不同粒径碎石来改变其组分,并利用3种不同质地的土壤在土柱内进行土壤剖面重构,采用一维瞬态法测量其导气率。结果表明:(1)不同碎石粒径和质量分数对混合基质饱和含水量影响不同,掺杂2~5mm粒径碎石,随着质量分数的增加,饱和含水量逐渐增加,从7.29%增加到12.9%;掺杂5~10mm粒径碎石,饱和含水量随着质量分数的增加先增加后减少,分别为7.28%,8.5%,6.9%。(2)煤矸石的导气率远大于土壤,并且煤矸石的导气率对水分的敏感度随质量含水量的增加而增加,而土壤的导气率对水分变化的敏感度均随质量含水量的增加而降低。(3)碎石的存在为大孔隙的产生创造条件的同时也会减少了土壤通气断面,阻隔空气传输的通道。(4)重构土壤导气率受表土质地和底部填充介质的共同影响,覆土土壤导气率决定了重构土壤的导气率大小,而充填基质导气率决定了充填介质对重构土壤导气率影响的系数(Ska)。Ska与充填介质导气率呈显著相关,可以通过指数函数进行拟合(R2=0.93)。通过充填介质及覆土土壤的导气率可以对重构土壤导气率进行估算,简化了重构土壤导气率的测定过程。     

采煤沉陷区包气带土壤水力参数测定及特征分析

为研究矿山采煤沉陷中的裂隙对包气带土壤水力参数影响,通过对淮南潘一煤矿沉陷区包气带土壤颗粒组成、水分特征曲线(SWCCs)和非饱和导水率曲线(UHCCs)测试分析,并与非沉陷区进行对比分析讨论。结果表明:处于稳沉阶段的沉陷区,其裂隙对包气带土壤水力参数产生影响表现为沉陷作用降低了包气带SWCCs斜率,且地表深部隐伏裂隙减小了SWCCs中的进气值,导致沉陷区包气带土壤释水能力增大;UHCCs测定分析表明,在相同基质势作用下,沉陷区土壤UHCCs明显低于对照组,由于沉陷产生的裂隙中的水最先被排空,形成不导水的空隙,导致非饱和导水率下降。研究结果为沉陷区水分运移试验研究提供一定理论与指导。     

施用腐殖酸对煤矸石养分释放的影响

煤矸石是一种潜在的资源,在现有技术条件下无法快速处理的大量煤矸石裸露堆放造成占地及生态环境问题,已成为矿区生态环境治理关注的热点。煤矸石山的植被恢复是其原位保存的最有效办法。腐殖酸作为腐殖质的主要组成成分对改善不利的植物生长环境具有积极作用。为探讨腐殖酸对煤矸石养分释放的影响,采用室内培养试验方法,研究了添加不同浓度腐殖酸及不同培养时间下煤矸石的pH、电导率(EC)变化及氮、磷、钾速效养分的释放特征。结果表明:相对于不添加腐殖酸处理(CK),添加腐殖酸的煤矸石pH明显升高,最高达到7.77,而EC急剧下降,平均为126.13μS/cm,比CK的平均EC下降77.81%;添加腐殖酸的煤矸石速效磷和碱解氮均大幅度增加,速效磷含量平均为CK的2.33倍,碱解氮含量最高达到CK的1.94倍;速效钾含量相对于CK也有一定增加;添加的腐殖酸浓度越大,促进煤矸石养分释放效果越好;在培养期间,各项研究指标值总体表现"V"和"N"形,在后期逐渐呈现稳定作用趋势。煤矸石具有一定养分供给潜力,腐殖酸添加到煤矸石中可以提高其植物养分可获得性。     

煤矿区土壤有机碳含量的高光谱预测模型

可见—近红外光谱已被证明是一种快速、及时、有效的土壤有机碳含量预测工具。利用Field Spec4对济宁鲍店矿区的104个土壤样品进行光谱测量,采用Savitzky-Golay卷积平滑(SG)、多元散射校正(MSC)及数学变换等多种方式组合对光谱预处理,并运用偏最小二乘回归分析建立土壤有机碳含量预测模型,进而探讨煤矿区土壤有机碳含量的高精度预测方法。结果表明:(1)不同的光谱预处理方法对建模结果影响差异较大,建模结果以SG加MSC预处理再结合光谱反射率的一阶微分变换最优,建模R~2=0.86,RMSE=2.0g/kg,验证R~2=0.78,RMSE=1.81g/kg,RPD=2.69。(2)倒数和倒数的对数与土壤有机碳含量的相关性曲线接近重合,与反射率曲线成反比,但是建模效果远低于反射率;光谱反射率的一阶微分能明显提高500~600nm波段相关性。(3)光谱反射率随土壤有机碳的含量减少而增大,当有机碳含量较低时,其波谱的近红外波段反射率响应能力也随之降低,反射率直接建模难度加大。     

Effect of humic acid on growth and crop nutrient status of wheat on two different soils

The effect of plant-derived humic acid (PDHA) and coal-derived humic acid (CDHA) on wheat growth was tested on two alkaline calcareous soils in pots. Humic acid derived from plant and coal materials was applied at the rate 0 (control), 50 and 100 kg/ha to wheat in pots carrying two soils viz. clayey loam soil and sandy loam soil separately. Data was collected on plant growth parameters such as spike weight, grain and straw weight, and plant nutrients (macronutrients and micronutrients). Results showed that spike weight increased by 19%, 15%, and 26%, and 11% with application of PDHA at the rate of 50 and 100 mg/kg in clayey loam and sandy loam soil, respectively. Grain yield show an increase of 21% and 11% over control with application of PDHA and CDHA at the rate of 50 mg/kg on both soils, respectively, and 10% and 22% with application of PDHA and CDHA at the rate of 100 mg/kg on both soils.     

风化煤对农田土壤重金属汞的钝化修复

风化煤钝化修复土壤主要是其活性官能团与重金属发生络合、鳌合等一系列反应,进而降低重金属在土壤中的可迁移性和生物有效性,以达到修复土壤的目的。本文系统研究了风化煤对重金属汞(Hg)的吸附特性及其对Hg在土壤中径向迁移和生物可利用性的影响。结果显示:风化煤对酸碱有一定的缓冲作用,pH对Hg的平衡吸附量影响不大,最大吸附量为8.19 mg/g,该吸附为吸热反应。风化煤对Hg的吸附作用采用Freundlich方程描述较好,为多分子层吸附,吸附动力可用拟二级速率方程描述。土柱试验中风化煤用量为1、2、4、8 g时,淋溶液中Hg含量分别下降2.62、1.66、1.10、0.70μg/g,风化煤的使用可以降低Hg从土壤向溶液的迁移。盆栽试验进一步验证了风化煤对土壤中Hg迁移的阻控作用,其中添加风化煤黄壤中移栽30 d和70 d收获的白菜叶中Hg含量较未添加风化煤黄壤中下降了0.14μg/kg和0.09μg/kg;添加风化煤和外源Hg黄壤中Hg含量是未添加风化煤黄壤的2.4倍,而收获的30、70d小白菜叶中Hg含量前者分别为0.53、0.82μg/kg,后者分别为0.35、0.48μg/kg,理论上可认为前者较后者分别下降了0.31、0.33g/kg。可见,风化煤实现了对土壤中Hg的吸附、钝化,减缓了其生物可利用性,是一种廉价高效的环境友好型钝化剂。     

晋陕蒙矿区排土场不同改良模式下土壤养分效应研究

探究晋陕蒙矿区排土场不同改良模式下土壤养分效应及差异。在内蒙古准格尔旗永利煤矿排土场,选取砒砂岩沙黄土混掺(FS)、风化煤沙黄土混掺(WC)、沙黄土(SL)三种人工熟化的新构土体,与周边以长芒草为主的原地貌土壤(OL)以及新建排土场(CK)作对比,分析3种改良模式下0～20 cm表层土壤中有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、有效磷的含量变化及改良效果差异,并采用加权综合法对几种土壤类型的养分质量进行综合评价。结果表明:(1)不同改良模式排土场相比新建排土场,土壤各养分含量均有显著提高,原地貌土壤在0～10 cm和10～20 cm两个土层中,有效磷含量较对照分别降低了0.36 mg·kg-1和0.9 mg·kg-1。(2)重构小区中不同改良模式下土壤有机碳、有效磷、硝态氮均已超过原地貌土壤养分含量,土壤铵态氮基本达到原地貌水平,土壤全氮尚未恢复至原地貌水平。(3)由5种土壤养分指标计算出的土壤质量指数在0～10 cm土层中的变化范围是0.16～0.79,在10～20 cm土层中的变化范围是0.16～0.55,几种土壤类型的土壤质量指数排序为WCFSSLOLCK。总体而言,不同改良模式土壤养分质量以风化煤掺混土体最高,其次是砒砂岩掺混土体,沙黄土高于原地貌土壤,对照质量最差。     

植被恢复对黄土高原矿区重构土壤理化性质、酶活性以及真菌群落的影响

[目的]研究黄土高原矿区重构土壤植被恢复对土壤理化性质、酶活性以及真菌群落的影响,准确评价植被恢复对该地区的土壤生态恢复效果。[方法]在内蒙古自治区准格尔旗选择3种典型植被恢复类型(灌木、乔木、草地)和未复垦地采集0—20 cm土壤样品,采用扩增子测序技术分析了土壤真菌多样性和群落组成,同时结合土壤理化性质探讨了不同植被恢复类型影响真菌群落多样性的重要因素。[结果]①与未复垦地相比,3种典型植被恢复类型不仅对土壤理化性质和酶活性均有明显提升,还提高了土壤真菌可操作分类单元(OUTs)和多样性指数,且差异显著,以灌木的效果最好。②真菌主要菌门相对丰度在各样地变化趋势为子囊菌门(Ascomycota)担子菌门(Basidiomycota)球囊菌门(Glomeromycota),相对丰度之和已超过50%,土壤真菌群落结构在4个样地之间保持了一定的稳定性。③土壤含水量为影响真菌群落结构的最主要因素。[结论]植被恢复影响土壤理化性质、酶活性及真菌群落多样性,黄土高原矿区生态恢复是一个漫长的过程,在生态恢复过程中,宜种植灌木来改善重构土壤的生态环境。     

盐穴储气库造腔设计与跟踪

中国适合建库的地质条件为层状盐岩,造腔盐层段具有厚度小、夹层多、含盐品位低等特点,其地质结构决定了中国盐穴储气库造腔设计不能完全借鉴国外设计经验。根据近十年来盐穴腔体造腔设计和现场实践,首次提出了适合层状盐岩造腔设计关键参数的选取原则,并基于此原则编制了初步造腔设计与调整方案,以指导现场造腔实践,效果良好。在现场造腔跟踪期间,形成了造腔动态分析、阻溶剂界面监控、造腔进度跟踪及声呐测腔等一系列跟踪与监测技术,有效避免和减少了现场造腔异常并及时发现和解决造腔突发问题,保证了腔体在建造期间正常有序。研究成果可为其他盐穴储气库建设提供设计依据和技术支持。     

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。