解钾细菌与黏土矿物协同促进玉米生长提高土壤养分有效性

为了揭示解钾细菌在西北矿区浅埋古河道土壤中对植物生长和土壤养分利用的影响,通过日光温室短期盆栽的方式,以不同黏土矿物配比的人工培土为基质模拟古河道不同质地土壤,以西北地区常见农作物玉米为宿主,研究解钾细菌在人工培土基质中的微生物数量变化规律,以及二者协同作用对玉米生长和矿质养分吸收的影响。结果表明:1)土壤黏土矿物含量增大有利于提高土壤解钾细菌数量,促进微生物活性。当黏土矿物质量分数为68%,速效钾质量分数约170 mg/kg时,解钾细菌数量最大;2)玉米地上部分干质量、根冠比、根系活力随黏土矿物含量增大而增大,以解钾细菌作用下黏土矿物质量分数68%的玉米生长效果最佳;3)在解钾细菌作用下,植物氮磷钾积累量和土壤养分利用的最佳土壤黏土矿物质量分数为45%、68%和75%,土壤钾素、氮素和磷素最大利用率分别达到65%、53%和17%;4)解钾细菌在土壤钾素含量低时促进土壤磷素吸收,土壤钾素过量时,促进土壤氮磷钾的吸收,提高土壤养分利用率。因此,土壤黏土矿物与解钾细菌相互作用,而且积极影响植物生长和土壤养分的吸收利用,这对进一步探寻适合矿区浅埋古河道土壤的微生物复垦技术,深入改良和开发矿区退化土壤具有重要意义。     

基于混沌免疫算法和遥感影像的土地利用分类

为提高利用遥感影像进行土地利用分类的精度，采用了基于混沌免疫算法(Chaos Immune Algorithm)的多光谱遥感影像分类方法。首先应用混沌免疫算法对样本进行自学习得到全局最优的聚类中心，然后通过得到的聚类中心对整幅影像进行分类。该方法利用混沌变量的遍历性，进行粗粒搜索，优化免疫算法的初始抗体群；通过克隆选择算子、变异算子、抗体的循环补充操作，避免陷入局部最优解，得到全局最优的聚类中心。在对淮南矿区采用TM影像进行的土地利用分类中，试验结果表明该方法分类总精度为89.9％，Kappa系数为0.8     

解钾细菌C6X对不同富钾矿物含量土壤钾素迁移的影响

为了改善黄土高原地区煤炭开采引起土壤质量急剧退化的现状,该文以玉米为供试植物,通过日光温室短期盆栽的方式,系统研究解钾细菌C6X和玉米生长对土壤钾素迁移的影响.结果表明:1)玉米生长条件下,解钾细菌在富钾矿物质量分数45％上层土壤(0～20 cm)中对速效钾增量的促进作用最佳.2)解钾细菌和玉米生长协同提高上层土壤钾素固定能力,缓效钾增量在土壤富钾矿物质量分数68％为最大值.3)解钾细菌和玉米生长协同促进土壤钾素上移能力,在富钾矿物质量分数45％水平,土壤上移速效钾呈最大值;同时,解钾细菌促进土壤上移速效钾和玉米钾素积累量二者趋于线性稳定,利于土壤钾肥长期管理.因此,解钾细菌和玉米生长协同促进土壤钾素的释放和固定,并促进土壤钾素上移.     

接种AM真菌对采煤沉陷区复垦植物生长及土壤化学生物性状的影响

以神东煤矿采煤沉陷地种植的复垦植物(野樱桃、文冠果、欧李和山杏)为试材,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(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌对植物生长状况及沙土化学和酶活性的影响。结果表明:接种AM真菌的野樱桃、文冠果、欧李和山杏苗木根系形成了典型的菌根结构,侵染率为47%~52%,菌丝密度均达到4m·g-1以上,植物地上部和根系干质量均显著高于未接种处理;同样地,植物成活率、株高、地径和叶色值均显著高于未接种处理;接种AM真菌处理的土壤碱解氮、有机质、总球囊霉素含量、酸性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶和硝酸还原酶活性显著增加,土壤速效磷、速效钾含量显著降低。因此,接种AM真菌显著改善了极端干旱贫瘠的神东采煤沉陷区复垦植物的生长、土壤化学和生物学性状,为应用AM真菌进行矿区生态恢复提供了依据。     

基于探地雷达波振幅包络平均值确定土壤含水率

为了评估探地雷达探测地表土壤含水率的准确性,该研究使用雷达波振幅包络平均值(average envelope amplitude,AEA)方法在室内对含水率为0.05、0.15及0.25 cm3/cm3的砂质土壤进行了探测,并与时域反射仪(time domain reflectometry,TDR)所得土壤含水率进行了对比。结果表明,在实验室内,在0.05、0.15及0.25 cm3/cm3的土壤含水率条件下,使用AEA方法探测所得土壤含水率均比TDR所得含水率大,均方根误差分别为0.026、0.015及0.01 cm3/cm3,这3个含水率条件下,AEA方法探测土壤水分的有效深度分别为0.9、0.6和0.3 m。利用AEA方法在野外进行地表含水率探测,并与TDR和钻孔取样探测的地表含水率进行对比。野外探测结果表明,AEA方法所得含水率与TDR探测所得含水率的均方根误差为0.020 cm3/cm3,与取样实测所得含水率的均方根误差为0.031 cm3/cm3,使用AEA方法能够得到与TDR及钻孔取样精度相近的土壤含水率分布图。研究表明利用探地雷达AEA方法在探测浅部地层土壤含水率是可行的。     

探地雷达结合钻孔探测采煤塌陷区土壤剖面层次及含水率

为分析煤层开采对地层结构及含水率的影响,利用探地雷达对西部煤矿开采区开采前后地表浅层土壤剖面、土壤含水率分布特征进行了探测研究。通过钻孔地质编录对雷达探测地层分布进行了矫正,并利用实验室实测含水率验证了雷达探测含水率精度。结果表明:1)雷达探测钻探结果显示,煤矿开采区浅层(10 m)土壤介质结构从上之下主要包含砂层、黏土层和风化层3类。2)探地雷达探测含水率与实测含水率随深度变化规律相似,4个钻孔两种方法探测所得含水率相关系数分别为0.875、0.88、0.94和0.84,表明探地雷达反演浅部地层含水率的可行性,黏土、含砂黏土的含水率远远大于砂层含水率。3)煤矿开采对浅部地层土壤剖面具有一定影响,但土壤剖面整体不变。煤矿开采后浅层土壤含水率下降明显,第1、3次探测L1测线砂层和黏土层含水率损失率平均为28.26%、12.85%。这表明煤层开采对砂层结构土壤含水率影响较大。第二、四次探测砂层平均含水率分别为5.31%,7.44%,含水率增大2.11%,土壤含水率增大范围在5%～56%之间,平均增大范围为27.89%示。黏土层两次探测含水率分别为11.46%、11.96%,含水率增大0.5%,含水率增大范围在-19.13%～19.59%,平均增大范围为4.79%。即黏土类结构层含水量变化较小,砂层结构含水量变化较大,说明黏土类地层受降雨影响较小,砂层结构地层含水量受降雨影响较大,表明浅部地层土壤水分主要受降雨影响。     

干旱地区煤层开采对地表土壤理化性质的影响

为研究干旱地区煤矿开采对地表土壤理化性质的影响,分别在煤矿开采前、中、后对开采区地表土壤含水率、土壤有机质含量、土壤密度及土壤机械组成进行了研究。结果表明:在煤层开采前,开采区地表土壤含水率与土壤孔隙度相关,相关系数为0.70,但相关性并不显著,地表土壤水分与其他土壤物理性质基本无关。在沉陷盆地形成过程中,开采区地表土壤水分相比开采前减小1.22%～1.93%,平均减小为1.52%;土壤孔隙度显著增大,土壤有机质含量略微降低,土壤机械组成基本没有变化。地表土壤含水率与其他土壤理化性质均有不同程度的相关性,但相关性均不显著。在沉陷盆地形成稳定后,沉降盆地中心位置地表土壤含水率逐渐恢复甚至大于未开采前,沉降盆地边缘位置地表土壤含水率一直处于减小状态,沉降稳定后土壤孔隙度相比开采前有所增大,土壤有机质含量基本不变,土壤粉粒含量显著增大,土壤黏粒含量降低,地表土壤水分含量与土壤孔隙度呈正相关关系。