榆神府覆沙矿区采煤塌陷地表层土壤理化性质演变

以榆神府覆沙矿区采煤塌陷地表层土壤为研究对象,运用野外调查取样和实验室分析检测方法,研究不同采煤塌陷年限下(1、2、5、10 a和未塌陷区)土壤理化性质演变特征,探讨采煤塌陷过程中土壤理化性质的响应及其机制。结果表明:(1)与未塌陷地相比,采煤引起地表塌陷初期(1~2 a)土壤体积质量、硬度、黏粒含量、含水量、有机质、速效氮、速效钾、有效磷、全磷和全钾含量均有显著减小,而土壤孔隙度、p H和沙粒含量增加,全氮含量变化不明显,土壤质量总体表现出一定的退化趋势;(2)塌陷区自然恢复条件下上述土壤指标在塌陷5 a后呈现出改善的趋势,其中土壤物理性质、全效养分和土壤水分指标恢复较快,在塌陷10 a后即可恢复至塌陷前水平;但土壤速效养分、p H和有机质经过10 a的土壤自修复仍未完全恢复,采煤塌陷对土壤质量的损害具有一定延续性。(3)采煤塌陷后土壤质量演变过程分析表明,自然恢复条件下塌陷区土壤大体经过3个演替阶段,即退化期(塌陷后1~2 a)→改善期(塌陷后5 a)→部分恢复期(塌陷后10 a)。     

榆神府矿区土地利用变化及合理性分析

土地利用/覆被变化(LUCC)是全球变化的重要组成部分和驱动因素,也是土地资源合理利用和区域可持续发展的关键问题。在对3期土地利用信息提取的基础上,结合地形数据,运用土地利用变化动态度、合理度、土地利用程度对榆神府矿区土地利用时空演变特征及其合理程度进行了分析。结果表明:1990—2006年榆神府矿区土地利用变化速率加快,土地利用程度明显减弱,且减少最快的为耕地,增加最快的为建设用地和工矿用地;总体上研究区土地利用变化合理度较低,属低度合理,与1990—2000年相比,2000—2006年的土地利用变化合理度降低了2.85%,其中耕地和林地变化的合理性明显降低,而草地、水域、建设用地和未利用土地变化的合理性都有不同程度的提高,工矿用地变化不大。生态退耕政策的实施对土地利用变化过程产生了明显的影响,土地利用发生了由发展期到衰退期的转变。在未来的土地利用规划和政策实施上,既要控制退耕的合理规模,更要加大对林草植被的保护力度以及采取措施使退耕的坡耕地及时恢复林草植被。     

神府─东胜矿区采煤塌陷及其对环境影响初探

神府─东胜煤田煤质优、储量大、范围广、埋藏浅、煤层水平稳定,有利于现代化开采,经济效益显着.然而,大规模的煤层采掘,将会导致地面大范围塌陷过程,对本来十分恶劣而脆弱的自然环境、社会环境带来深刻的影响.本文在考察的基础上,从分析采煤塌陷形成的环境基础入手,指出本区采煤塌陷具有不可避免性、易发生性、快速性、大规模性和对环境影响的深刻性等特征.文章的最后讨论了采煤塌陷危害对策讨论和有待研究的问题.     

神府─东胜煤田开发区建设对植被影响的调查

文中论述了神府一东胜矿区植被现状及其开矿过程中引起的环境因素变化对植被的影响作用,通过资料分析,认为近期内不会导致植被大面积死亡,而使土地沙化.但是,确实存在着由于植被破坏而引起土地沙化的潜在威胁,应当引起人们的密切关注,作者建议应在神府东胜矿区进一步开展植被建造的系统研究及其演变的系统研究.     

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。     

神府矿区采煤塌陷裂隙对坡面土壤水分及植被生长状况的影响

[目的]探究采煤塌陷裂隙(塌陷发生2a之后)对坡面土壤水分和植被影响的过程与特征,为采煤塌陷区域植被恢复与生态环境重建提供理论支持。[方法]通过对神府矿区采煤塌陷产生的裂隙两侧的土壤容重,土壤水分以及植被状况进行调查分析开展研究。[结果](1)采煤塌陷裂隙的出现会导致周边土壤松动,致使土壤容重降低。(2)在裂隙走向与坡向呈直角或接近直角的情况下,裂隙的出现阻隔了正常的坡面径流,裂隙下方由于接受径流变少而导致水分状况变差,裂隙对于坡面土壤水分的影响大约在裂隙下方3m的范围内;在裂隙两壁处,由于裂隙而出现新的表土面,该处的蒸发效应强烈,裂隙坡面的土壤含水量低于无裂隙坡面(3)裂隙坡面植被的地上生物量较无裂隙坡面低,且越远离裂隙,地上生物量恢复程度越高。[结论]在不考虑其他因素的影响下,裂隙的出现会使裂隙处以及下部坡面水分状况变差,进而会对植被生长产生抑制作用。     

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。     

神府─东胜矿区采煤对水资源影响的初步评价

神府─东胜矿区将建成世界级的特大型煤炭基地.煤田开采、矿坑排水,致使浅层的地下水被疏干、出现了地下水位下降,包气带厚度加大、下垫层改变、河川径流减少的现象.据调查分析,地下水平均每年下降0.15-0.40m;河川径流系数开采前（1976-1980年）平均值为0.243,开采后（1986-1989年）下降为0.146.由于水资源的减少,造成农业用水及农村人畜用水困难、应引起充分的重视,纳入煤炭综合规划供水部分.本区属半旱区位于毛乌素沙漠风沙草滩区,水资源对环境的影响十分显着.今后必须对煤炭开采、矿坑排水加强管理、注意节约用水、提高水的利用率.     

半干旱采煤塌陷区植被土壤碳循环及源、汇功能转换特征

以大柳塔矿区采煤塌陷前后不同草地为研究对象,以区域实测数据为基础,分析了0—80cm土层土壤有机碳储量变化以及春季、夏季、冬季3个季节不同植被部位以及土壤碳循环差异及碳源/汇功能转换特征。结果表明:(1)对照区和沉陷区不同季节土壤碳储量都具有明显的垂直分布特征,采煤沉陷造成春季草地生态系统土壤碳储量显著下降(P=0.001),随季节变化呈现出冬季夏季春季的趋势;(2)采煤沉陷造成草地生态系统春季地上立枯和枯落物碳储量显著上升(P=0.000,P=0.004),冬季枯落物和根系碳储量下降(P=0.016,P=0.015),沉陷区不同植被部位碳储量随季节变化均呈现出春季夏季冬季的趋势;(3)相较对照区,沉陷区植被碳储量随季节变化均表现为碳源过程,土壤碳储量随季节变化由碳源—碳汇过程转变为碳汇过程;(4)相关分析显示,对照区地上新鲜植被碳储量和立枯碳储量呈现出显著的负相关性(P0.05),而沉陷区地上新鲜植被碳储量和立枯碳储量呈现出极显著的正相关性(P0.01)。     

毛乌素沙地采煤塌陷区土壤水分空间变异研究

探讨毛乌素沙地采煤塌陷区土壤水分空间分布及变异特征,为矿区生态恢复提供理论依据。通过线性取样方式,采用经典统计与地统计学方法,研究了塌陷区及非塌陷区(对照)沙丘典型位置0—100cm范围内土壤水分空间分布特征及变异规律。结果表明:非塌陷区(对照)沙丘典型位置纵横向各层次的土壤水分变化,其概率曲线分布均为正态分布,符合毛乌素沙地常规沙丘土壤水分时空变化特征,而采煤塌陷2年后,其纵横向各层次土壤水分的变异程度差异较大,土壤水分流失严重,比对照沙丘减小了近10%~30%,标准差变化在0.54~1.05,比非塌陷区(对照)增大了52.08%,正负偏离程度大于1的概率超过50%,变异系数变化在0.14~0.28,比非塌陷区(对照)增加80%;采煤塌陷后各层次土壤水分均值、标准差、方差及变异系数都有很大变化,尤其对中层(30—70cm)的土壤水分影响最大,而对表层(0—20cm)和下层(80—100cm)土壤水分影响不明显。采煤塌陷区纵横向各层次土壤水分离散程度大大提高,增强了土壤水分的空间变异。     

风沙区采煤塌陷对沙质地貌及植被生境的影响

为了探究风沙区采煤塌陷引起的“二次荒漠化”问题与治理对策,通过野外分区调查及统计分析,对塌陷区塌陷边缘、塌陷中部及塌陷盆地引发的塌陷裂缝变化、植被位移及倾斜、干沙层及风蚀/风积情况进行了详细的研究。结果表明:塌陷边缘形成的裂缝宽度、密度最小,塌陷中部次之,塌陷盆地最大,而裂缝错落和地表破损变化则反之;塌陷区植被平均位移长度达60 cm以上,倾斜率变化为5.67~28.63,主干根部风蚀/风积最大深度达-30.52 cm/+25.41 cm,以塌陷边缘最为严重;植被的位移长度和倾角变化与塌陷裂隙高度和地表破碎呈正线性相关;塌陷边缘干沙层平均厚度达14 cm以上,比对照增大了4~6 cm,而塌陷中部和塌陷盆地变化在11 cm左右,比非塌陷增加了1~4 cm;塌陷边缘风蚀率高达83.34%,塌陷中部次之52.06%,而塌陷盆地风积率为51.84%。塌陷边缘对沙质地表和植被生境影响最为强烈,为生态修复的重点区域,建议采煤塌陷后及时进行分区治理,避免“二次”荒漠化现象的发生。     

神府煤田风沙区采煤塌陷对风蚀的影响

[目的]探究神府煤田风沙区采煤塌陷对风沙活动的影响,为矿区防治风蚀危害和植被恢复提供科学依据。[方法]以塌陷区扰动地表为研究对象,通过野外定位观测,研究塌陷1~2a沙丘典型位置及不同的地表破损率对风蚀/风积量影响。[结果]塌陷1a、塌陷2a和对照(非塌陷)沙丘不同典型位置的风蚀/风积深度分别达到-28.2,-45.6和-2.8cm,其整体的风蚀概率达60%以上,90%以上和10%以下。地表破损率越大,其地表风积过程越显著,且随着地表破损率的减小,风沙运动状态逐渐由风积填缝过程转化为风蚀过程,其风蚀/风积深度(Q)与地表破损率(V)呈多项式函数关系。[结论]采煤塌陷有效地促进了风沙运动,改变了局部的风蚀/风积深度,可能引起固定半固定沙丘重新活化。     

淮南典型矿区不同塌陷年龄沉陷塘水中微量元素浓度特征及健康风险

[目的]研究淮南典型矿区不同年龄沉陷塘水体5种微量元素Mn, Ni, V,As和Cr浓度变化特征及来源,旨在为采煤沉陷区微量元素风险管控、沉陷塘水环境污染治理提供科学参考和依据。[方法]测定水样的微量元素Mn, Ni, V,As和Cr的含量,运用Pearson相关性和主成分析法识别微量元素的来源,同时采用美国环境保护局(USEPA)推荐的健康风险模型对其进行健康风险评价。[结果](1)沉陷塘水体微量元素As和Cr的含量符合中国地表水Ⅱ类水质标准,元素Mn, Ni和V的含量在中国地表水环境质量标准限值之内。(2)不同塌陷年龄沉陷水体微量元素总体变化趋势表现为：青年矿>老年矿>中年矿,随塌陷年龄增加,研究区沉陷水体微量元素含量整体上呈下降趋势。(3)不同年龄塌陷水体通过饮水途径摄入的非致癌健康风险不会对人体健康产生影响。不同年龄塌陷水体致癌元素(As, Cr, Ni)成人和儿童年均致癌健康风险值在可接受范围内,其中青年矿元素As的致癌风险值相对较大,接近USEPA限值。[结论]受采煤活动影响,煤矿开采初期,沉陷水体微量元素浓度较大,应做好敏感微量元素治理和安全风险管控;随塌陷年...     

基于植被重建的宁东矿区煤矸石山立地类型及其特征

[目的]研究煤炭开采形成的煤矸石山占压土地并造成的地表植被破坏,正确划分煤矸石山立地类型,为矿区生态恢复与重建提供依据。[方法]以宁东矿区煤矸石山为研究对象,选取微地形、海拔、覆土厚度、土壤质地等10个立地因子进行调查分析,利用主成分分析和聚类分析等方法,划分煤矸石山立地类型。[结果]应用主成分分析法确定出主导立地因子为:微地形、覆土厚度、土壤质地;再依据主导因子对研究样地进行聚类分析划分出宁东矿区煤矸石山3个立地类型组,5个立地类型亚组,8个立地类型。煤矸石山平台面积较大,边坡坡度32°～40°之间,覆土厚度多在30 cm以上,土壤田间持水量16.82%～34.85%,全K含量34.29～46.61 g/kg,属于极高水平,全P含量0.31～0.62 g/kg,为中下或低水平,而土壤有机质、全N含量均属于极低水平,煤矸石山土壤偏碱性。[结论]在宁东矿区煤矸石山重建时应因地制宜,覆土砾石含量较少时,选择以乔木为主的乔灌型混交模式,或以灌木为主的灌木林或灌草型;砾石含量较多时,选择以草本为主的灌草型;土壤为轻砾石土时,撒播草籽。     

不同有机肥对采煤塌陷区土壤氮素矿化动态特征研究

为揭示不同有机肥对煤矿复垦土壤氮素矿化特性的影响,以山西省孝义市水峪煤矿采煤塌陷复垦土壤为研究对象,采用室内好气培养法,研究在40%含水量和30℃培养条件下,施用3种有机肥(鸡粪、猪粪、牛粪)后在0~161天的氮素矿化动态特征,以明确不同有机肥对该矿区复垦土壤氮素矿化特征,从而预估不同有机肥的供氮特性,为合理施用有机肥进行低产农田的培肥改造提供科学依据。结果表明:(1)各处理0~14天铵态氮含量均随培养时间的延长迅速下降,与培养时间呈极显著负相关关系(P<0.01),14~161天土壤铵态氮含量维持在较低水平,培养结束时,各处理铵态氮含量均低于1.31mg/kg。(2)各处理土壤硝态氮含量、累积量及矿质氮累积量变化均呈近似的“S”形曲线递增,表现为0~56天缓慢增加,56~84天迅速增加,84天至培养结束(161天)其含量基本不变。培养结束时不同处理间硝态氮含量、累积量及矿质氮累积量整体上均表现为鸡粪>猪粪>牛粪>空白,且鸡粪较猪粪和牛粪处理间存在显著差异,猪粪和牛粪较空白处理间存在显著差异(P<0.05)。(3)不同施肥处理出现氮素净矿化的时间点不同,其中鸡粪处理在第14天时最早出现净矿化现象,而猪粪和牛粪在培养28天后才出现明显的氮素净矿化。(4)不同施肥处理在培养的不同阶段硝态氮和矿质氮累积速率不同,但整体趋势一致,表现为培养0~84天各处理土壤累积矿化波动较大,56~84天达到峰值,培养84~161天各处理矿化速率平稳下降。总体来看,有机肥的施入能有效促进煤矿复垦土壤氮素矿化,从而提高土壤氮素有效性。其中,施鸡粪较猪粪和牛粪对提高矿区复垦土壤有效氮效果更好。4种处理的氮素矿化效果总体表现为鸡粪>猪粪>牛粪>空白。     

煤矿塌陷区不同充填模式土壤特征及修复评价

采集了安徽省淮南市大通煤矿塌陷区中化工垃圾充填(B)和煤矸石充填(C)两种充填修复模式以及作为对照区的人工混交林地(A)的表层土样,分析了其理化性质及这些土样中Cr,Cd, Cu,Pb, Hg的赋存特征,并对修复效果进行了评价。结果表明:(1)速效磷含量为:A区 >B区 >C区;碱解氮含量为:C区 >A区 >B区;重金属和交换性Na⁺为B区高于其他区域, B区土壤碱化度(ESP)高达22%。(2)研究区内土壤普遍呈碱性,碱解氮和速效磷严重缺乏,土壤肥力:A区 >C区 >B区。(3)土壤重金属污染:A区为轻度,B区属于中、重度,C区污染程度不一。重金属Cr, Cd, Cu, Pb总量不同程度超过淮南土壤背景值。(4)土壤修复效果C区优于B区,B区存在突出问题,亟待改善。     

新疆苇湖梁煤矿塌陷区的动态监测分析

由于采煤塌陷常常会带来环境恶化、土地沉降等问题,这成为了制约城市快速发展的瓶颈。以新疆苇湖梁煤矿塌陷区作为研究区,通过2002年、2006年、2009年和2013年4期预处理后的高分遥感影像为基础,采用人机交互的解译方法对塌陷区的相关信息进行提取,并结合空间格局和动态度的方法对地面塌陷信息进行定性研究与定量分析。结果表明,苇湖梁煤矿塌陷区逐渐向东扩展,塌陷区内的地质灾害数量呈持续上升趋势,尤其是2006—2009年地质灾害增速最快;2002—2013年塌陷回填区面积增加了92.45hm2,空间上3个相互独立的塌陷回填区已有汇合的趋势,说明塌陷区的恢复治理速度明显加快。     

黄土高原植被建造的潜势分析

通过野外综合考察,以２０万年以来为时间尺度,在黄土高原不同纬度和生物气候带内选择武功、洛川和安塞三个典型黄土剖面,以土壤微形态方法为主,结合理化、矿物和孢粉分析,依据黄土剖面中古土壤发生学特征、孢粉组合及理化、矿物特性,探讨黄土高原在地质历史时期森林植被的时空分布特征及其发育、发展和退化的演替规律,分析黄土剖面的物质组成、结构特征、孔（空）隙分布等要素,探讨黄土剖面的水文地质特性。结果表明,黄土区具有森林植被发育的地质水文条件,曾多次出现过茂密的森林景观和草原景观,森林植被的发育与黄土层的厚度无关。黄土高原植被建造应以现有次生林区为中心,向四周渗入扩散,逐步恢复森林植被。