我国煤矸石山水分研究进展

水分是煤矸石山生态恢复最重要的限制因子。对煤矸石山水分的科学研究,将为其植被恢复与生态重建提供科学的依据。从水分特征、入渗规律和立地条件等方面,介绍了我国煤矸石山的水分研究进展,指出了我国现有的煤矸石水分研究中存在的问题和亟待研究的方面。     

煤矸石山生态恢复理论研究和工程实践的进展初探

我国煤矸石山的生态恢复研究开展了近30年,取得了巨大的成就。通过对煤矸石山生态恢复的背景理论以及煤矸石山立地条件方面所进行的研究进行分析,结合我国工程实践应用,指出煤矸石山生态恢复仍需在以下几个方面作进一步的研究,即:煤矸石山植被恢复体系的构建、立地条件的系统研究、煤矸石山植被恢复的演替规律研究以及生态治理的评价体系构建。     

晋华宫矿煤矸石山植物群落分布特征及驱动因素

为明确煤矸石山植物群落分布特征及其环境驱动因素,以山西省大同市晋华宫矿自然恢复煤矸石山(恢复年限约50~60年)为研究对象,对该煤矸石不同部位植物群落的空间变化及土壤驱动因子进行了分析。结果表明,该煤矸石山共分布有9科14属18种植物,优势种为万年蒿,亚优势种为白茅、狗尾草和猪毛菜;煤矸石山不同部位间植物群落的生物量、密度和盖度差异均达到显著水平,植物总生产力、总盖度和总密度从煤矸石底部到顶部呈现逐渐降低的趋势,表明植物群落存在明显的空间变异;有机质是影响植物群落多样性及生产力的主要环境因子,土壤含水量、速效磷和AM真菌是影响植物群落的重要因素。相关结果可为今后煤矸石山的生态恢复提供理论参考。     

乌海矿区矸石山边坡植被重建初期物种多样性及群落稳定性

[目的]针对西北干旱区煤矸石山边坡植被重建初期,探究不同建植年限群落特征的变化规律,为乌海市矿区生态重建的中、后期工作提供依据。[方法]以乌海市矿区美方煤矸石山为研究对象,采用野外样方调查取样的方法,对比分析了矸石山植被重建初期的植物生长状况与群落稳定性。[结果]①研究区植被重建过程中,物种数量明显增加。自然侵入植物种在重建2 a时仅有4种,建植3 a增加至6种,建植4 a已增加至7种。不同植被重建年限群落中白茎盐生草(Halogeton arachnoideus)均处于优势地位,表明群落正在进行正向演替过程。②随重建年限从2 a增加至4 a,植被平均盖度、地上生物量、群落丰富度指数均增加了1.5倍左右,表明群落结构逐步稳定。③煤矸石山,在植被重建2~4 a时,群落正处于演替初期,群落相似性系数逐年降低,群落结构趋于复杂化,但仍处于不稳定状态。[结论]在矸石山后续的恢复中,在种植矿区典型复垦植物种,例如豆科、禾本科、菊科等植物时,应适当促进适应当地条件的本地物种自然定植,并且通过种植演替后期的本土植物种类在煤矸石山保留当地基因库。     

温度对煤矸石山水分及植物生长的影响——以山西省阳泉市煤矸石山为例

 采用野外调查试验、取样和室内分析的方法,研究煤矸石山温度对水分及植被生长的影响。结果表明:煤矸石山温度在垂直方向随着深度的增加有上升趋势,与自然黄土荒坡变化趋势相反,且覆土后的煤矸石山较自然恢复煤矸石山温度变化剧烈;在垂直0～80cm的范围内,自然恢复、覆土50 cm和覆土100cm煤矸石山相邻土层（10cm）温度升高值分别为0.68、2.20和2.97℃;覆土煤矸石山水分含量在垂直方向因温度升高逐步下降,其水分含量较自然恢复煤矸石山平均高出10%～15%;在山西省阳泉市煤矸石山适宜生长的耐高温植物有灰绿藜、茵陈蒿、蒺藜、马齿苋、臭蒿、狗尾草、沙打旺和鬼针草,4种植物对温度敏感程度由高到低依次为紫穗槐>刺槐>臭椿>侧柏。     

河南平顶山煤矸石山植被恢复的适宜性评价研究

煤矸石山植被恢复适宜性评价是对煤矸石山植被恢复适宜程度进行的评价,同时是开展煤矸石山植被恢复的工作基础。以河南平顶山一矿煤矸石山为评价对象,将不同海拔高度、不同光照条件下的矸石山划分为6个单元,因地制宜地选择了土层厚度、田间持水量等7个评价因子,应用主成分分析法对研究对象进行植被恢复适宜性评价。评价结果表明：一矿煤矸石山植被恢复的主要限制因子为土层厚度、田间持水量和有机质含量,各评价单元适宜性得分分别为：A1区域为2.68、A2区域为1.84、B1区域为2.97、B2区域为1.98、C1区域为3.11、C2区域为2.97,由此得出海拔低的区域比海拔高的区域更适宜植被恢复,矸石山阴面区域比阳面区域更适宜植被修复的结论。     

北方无自燃煤矸石山生态治理技术初探

长期露天堆放的煤矸石山,不仅污染空气,破坏景观,还存在一定的安全隐患。基于煤矸石山堆积体本身不稳定、松散、易发生沉降、滑坡等特点,就北方无自燃煤矸石山生态治理"柔性防护"技术措施进行了探讨,具体有顶部机械平整、坡体调整;构建柔性截、排水系统;构筑柔性坡脚防护体系、坡面防护体系;构建人工土壤层、植被层;铺设保护层等,旨在为煤矸石山生态治理措施设计提供一些参考。     

阜新矿区煤矸石山植被恢复土地适宜性评价

以阜新矿区孙家湾煤矸石山为评价对象,运用主成分分析法确定权重,采取指数和法计算综合指数,对不同排矸年限的立地单元进行植被恢复适宜性评价,结果表明:经过多年风化样地的植被恢复适宜性高于风化年限较短的样地,阴坡的适宜性好于阳坡,与实际情况基本相符,为当地煤矸石山植被恢复的适宜性评价提供了一种方法和思路.     

不同复垦年限煤矸山土壤微生物功能菌变化及其影响因素

研究不同复垦年限煤矸山土壤微生物功能菌差异及其影响因素有助于揭示煤矸山复垦土壤质量变化情况,为煤矸山植被复垦提供理论指导。以山西省曹村煤矿复垦4 a（R_4a）,6 a（R_6a）和8 a（R_8a）煤矸山为研究对象,分析了3种复垦年限土壤好氧固氮菌、氨化细菌、纤维素分解菌、有机磷细菌和无机磷细菌数量变化及其与土壤理化性质的关系。结果表明:随着复垦年限的增加,功能菌总量呈增加趋势;好氧固氮菌、氨化细菌、有机磷细菌、无机磷细菌均呈增加趋势,但纤维素分解菌呈先升后降的趋势。相关分析表明,氨化细菌和纤维素分解菌受土壤理化性质的影响最大;主成分分析结果表明,有效磷、碱解氮、含水量是影响微生物功能菌的主要因子。     

不同恢复方式煤矸石山植物群落差异及影响因子

为探究不同恢复方式下煤矸石山植被恢复情况,选取大同市晋华宫人工修复煤矸石山和自然恢复煤矸石山以及忻州窑自然恢复煤矸石山为研究对象,对三座煤矸石山的植物群落状况进行调查分析,并探讨其土壤方面的驱动因素。结果表明,晋华宫人工修复煤矸石山分布有4科4属4种植物;晋华宫自然恢复煤矸石山分布有6科10属10种植物;忻州窑自然恢复煤矸石山分布有5科7属8种植物;由置换多元方差分析和非度量多维度分析结果可知,忻州窑自然恢复煤矸石山的植物群落与晋华宫人工修复、晋华宫自然恢复煤矸石山植物群落差异显著,而晋华宫人工修复和自然恢复煤矸石山间植物群落差异不显著,晋华宫人工修复和自然恢复煤矸石山优势植物均为中华草沙蚕,忻州窑自然恢复煤矸石山的优势植物为菊叶香藜,表明地理位置显著影响煤矸石山的植物群落构建;人工修复10～20年的植物群落可达到与自然恢复50～60年较一致的效果,即人工修复可以缩短煤矸石山植物群落恢复的时间;土壤全氮、有效磷和丛枝菌根真菌孢子密度是影响植物群落差异的重要因素。     

复垦不同年限煤矸山土壤重金属污染状况评价

为研究复垦年限对煤矸山土壤重金属的影响,以山西省霍州市曹村煤矿煤矸山复垦3 a,5 a,7 a和9 a农田为研究对象,对复垦地土壤重金属Hg,Cd,Pb,As和Ni的质量分数及其污染状况进行了分析。结果表明:（1）煤矸山复垦农田0—20 cm和20—40 cm土层土壤重金属质量分数有随复垦年限增加而增加的趋势,其中Pb,Cd表现最明显,而Hg的增加趋势主要出现在20—40 cm土层;同时,煤矸山复垦农田土壤重金属质量分数均不同程度地高于当地普通农田,尤其在20—40 cm土层表现更明显;（2）单因子污染指数表明,Hg和As在0—20 cm和20—40 cm土层污染程度随年限没有变化,分别为重度污染和轻微污染,Pb和Cd在0—20 cm也没有变化,分别为轻微污染和轻度污染,但在20—40 cm土层随年限增长达到轻度污染和中度污染;综合污染指数表明,复垦农田在0—20 cm和20—40 cm土层污染指数均表现为随复垦年限增加而增加的趋势,4种复垦年限农田均达到重度污染。研究结果有助于指导煤矸山植被恢复和复垦地的合理利用。     

煤矸充填复垦土壤可溶性镉的分布特征与运移模拟

在现场调查研究煤矸石充填复垦地上覆土壤可溶性镉含量的基础上,应用田间小区试验,模拟土壤可溶性镉的迁移特征。结果表明,土壤可溶性镉在时间和空间维度上都具有明显的分布特征：可溶性镉浓度沿剖面深度逐渐递增,即离煤矸石层越近,浓度越高;随时间推移,土壤下部接近煤矸石处,可溶性镉浓度的富集现象存在。模型模拟结果显示,由于土壤毛管力作用,接近煤矸石层的土壤可溶性镉浓度每年可增加10%左右,但表层土壤（0~40cm）增加速度缓慢或反而有所下降。尽管如此,由于植物根系活动,煤矸石中镉析出具有一定的生态环境风险。     

煤矸石重金属释放活性及其污染土壤的生态风险评价

通过野外采样与室内实验分析煤矸石重金属的释放活性,并利用潜在生态风险评价法分析煤矸石山周边土壤污染及其潜在生态风险特征。结果表明,实验用煤矸石中重金属主要以残渣态存在,Cu、Zn、Pb、Cr和Cd的残渣态分别占其总量的56.86%,53.27%,72.01%,68.61%和75.93%,不易发生释放迁移,但少量酸溶态和氧化物结合态重金属易被淋溶后在矸石山周围土壤中累积并造成重金属污染。煤矸石山周边土壤重金属含量随着距离的增加呈现减少趋势,表明周边土壤受到煤矸石重金属污染,并且在土壤表层重金属含量最高,加大了重金属进入食物链危害人体健康的风险。通过潜在生态风险评价研究,采样区属于重金属Cd和Pb风险突出区,煤矸石距离5～10 m处潜在生态风险指数为272.34和164.34,属于中等潜在生态风险,其他各点潜在生态风险指数范围为94.62～141.79,属于轻微生态风险。     

抚顺西露天矿大型煤矸石山及其周边土壤重金属污染研究

对抚顺西露天矿煤矸石山表层及其周边0～1500m范围土壤进行多点分层取样,分析测定土壤样品中Cd、Cr、Cu、Pb、Ni等重金属元素含量。结果表明:矸石山碳质页岩与绿色泥岩重金属Cd含量较高,表层风化物中Cd、Ni含量较高,超过土壤环境质量2级标准,其中一些样点超过3级标准。随着与矸石山距离的增加,周边西南部风向方向上土壤Cd、Cr、Ni、Cu含量呈现规律性递减趋势。重金属Cd、Cr、Ni在20～40cm含量大于0～20cm含量,表明其具有一定的纵向迁移性。矸石山表层与周边邻近土壤pH较高,可有效减低重金属污染风险。     

复垦煤矸山不同利用类型土壤微生物群落分析

土壤微生物是表征土壤质量状况的重要指标,因此研究其群落特征对指导煤矸山植被恢复具有重要意义。以山西霍州曹村矿煤矸山为对象,分析了农田(WL)、果园(PO)和草地(GL)3种土地利用类型0~10 cm和10~20 cm土层土壤微生物群落结构。结果表明:(1)3种复垦样地土壤微生物总数、微生物总浓度和微生物群落浓度均低于普通农田(CK),表明该煤矸山复垦地土壤质量状况仍未达到与普通农田相当的水平。(2)从土壤微生物群落结构看,3种土地利用类型中革兰氏阳性菌、细菌和放线菌所占比例无显著差异,而革兰氏阴性菌和真菌占比有显著变化。(3)在3种样地中,WL和PO样地中的优势菌种均为细菌16∶0、真菌18∶1 w9c和革兰氏阳性菌i15∶0、a15∶0;而GL样地中的优势菌种为细菌16∶0、真菌18∶1 w9c和革兰氏阳性菌i15∶0。     

鸡西矿区矸石山基质改良研究

以黑龙江省鸡西煤矿区为研究区,利用鸡西本地河道清淤土和电厂粉煤灰两种固体废弃物作为改良剂进行矸石山基质改良研究。结果表明:改良后基质的pH值平均由对照的8.26下降到6.90;饱和含水率平均比对照提高了59.84%,持水时间比对照延长了11.5 d;速效氮含量达到316.05 mg/kg,比对照提高了4.38倍;速效磷含量达到24.224 mg/kg,比对照提高了43.53倍;对家榆、紫穗槐、紫花苜蓿的高生长、地径生长和冠幅增长等都有显著的促进作用。利用河道清淤土和电厂粉煤灰联合配施具有良好的基质改良效果,为东北地区矸石山基质改良提供了一条有效途径,也为固体废弃物合理再利用提出新的途径。     

煤矸石对盐碱土壤绿化和土壤微生物的影响

为探究煤矸石对盐碱土壤绿化的改良效果和对土壤微生物的影响,将不同用量(0,10%,20%,30%,40%,50%)和不同粒径(小粒径1mm,中粒径1～5mm,大粒径5mm,以及小中大粒径等比例的混合粒径)煤矸石施用于盐碱土壤,进行紫花苜蓿盆栽试验,测定紫花苜蓿株高、生物量以及土壤微生物量和酶活性指标。结果表明,不同粒径煤矸石处理的土壤微生物量碳氮,土壤的脲酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性,以及紫花苜蓿株高、生物量均随着煤矸石用量的增加呈先增大后降低的趋势,混合粒径、小粒径、中粒径、大粒径煤矸石处理的盐碱土上述指标分别在20%,20%,30%,40%用量下达到峰值。其中,20%用量的混合粒径煤矸石在盐碱土壤的绿化方面应用效果最好,将紫花苜蓿株高和鲜重分别显著提高了34.86%和45.28%。因而,一定用量的煤矸石可以改善盐碱土壤的生态质量,20%用量的混合粒径煤矸石可以作为盐碱土壤绿化的改良剂。     

力捍水土保持法的威严──铁岭县查处辽宁省交通厅修建高速公路造成水土流失案

力捍水土保持法的威严──铁岭县查处辽宁省交通厅修建高速公路造成水土流失案徐国秀，刘洪生（辽宁省铁岭县水土保持监督站，１１２０００）辽宁省铁岭县位于沈阳北４０ｋｍ处，全县总面积２２８０ｋｍ２，其中水土流失面积８１０ｋｍ２。辽宁省交通厅修建的京哈高速公路...