植被复垦对露天煤矿排土场土壤化学及生物学特性的影响

为探讨农牧交错带煤矿排土场不同植被复垦模式对土壤肥力的影响,以黑岱沟露天煤矿排土场不同植被类型(山杏+苜蓿(A1)、杨树+苜蓿(A2)、杨树+沙棘(A3)、杨树+披肩草+苜蓿(A4)、未复垦(CK))土壤为研究对象,通过简单相关分析和通径分析研究浅层(0—20cm)土壤化学性质和酶活性与土壤微生物量间的相关关系,揭示不同植被复垦下土壤微生物量差异的驱动因子,并采用土壤恢复指数(RI)评价不同植被复垦对露天煤矿排土场土壤质量的影响。结果表明:(1)与未复垦(CK)相比,不同植被复垦样地土壤有机质含量、碱解氮含量、土壤酶活性和微生物量均显著增加(p<0.05),但pH无明显变化规律且差异不显著(p>0.05),并且0—10cm明显高于10—20cm土层。(2)土壤微生物量碳、氮与土壤酶活性和有机质含量呈显著或极显著正相关关系,与pH和有效磷含量则均未表现出相关性。由于土壤微生物量碳和氮对有机质含量和蔗糖酶活性变化比较敏感,因此对土壤性质变化具有指示作用。(3)不同植被复垦土壤恢复指数在0—10,10—20cm土层分别表现为A3>A2>A4>A1和A3>A2>A1>A4。因此,杨树+沙棘(A3)和杨树+苜蓿(A2)复垦方式对矿区排土场土壤质量的改善较好。     

石羊河流域下游退耕地土壤酶活性及土壤肥力因子的相关性

通过对石羊河流域下游不同年代退耕地的土壤养分、土壤酶活性的取样测定,对二者之间的相关性进行了分析。结果表明不同退耕时间土壤养分和土壤酶活性存在显著差异,蔗糖酶与磷酸酶、硝态氮、土壤有机质呈极显著正相关;脲酶与全氮呈极显著正相关,与硝态氮、速效磷及速效钾呈极显著负相关,与全磷呈显著相关;磷酸酶与铵态氮呈极显著正相关;过氧化氢酶与全氮、硝态氮及土壤有机质呈极显著正相关。通过对土壤酶活性和土壤肥力因子进行主成分分析,表明土壤酶活性出现在前三个主成分之中,说明土壤酶活性是表征退耕地土壤生物特性的重要因素,其次全氮、铵态氮和全磷也出现在前四个主成分中,对土壤肥力影响较大。     

海州露天矿排土场不同复垦模式下土壤酶与土壤肥力典型相关分析

为研究露天矿排土场不同复垦模式下多种土壤酶与土壤肥力因子的相关程度,采集阜新市海州露天矿排土场3种复垦模式(刺槐林地、白榆林地、草地)和荒裸地的0～5,5～10,10～20和20～30 cm 4个土层的土壤,利用单因素方差分析和典型相关分析(canonical correlation analysis)法分析排土场3种复垦模式下土壤酶活性和土壤肥力的相关性。3种复垦模式与荒裸地比较,土壤酶活性及土壤肥力显著提高(P0.05)。相同深度白榆林地土壤酶活性显著高于其他复垦模式,且土壤肥力较高;同一样地随着土层深度的增加,土壤酶活性和土壤肥力呈现出逐渐降低的趋势。第1对典型变量相关系数0.998,表明综合土壤酶活性因子与综合土壤肥力因子具有显著的相关性。采用种植白榆的复垦模式对露天矿排土场土壤改良效果较好。不同复垦模式下土壤酶中蔗糖酶、蛋白酶和脲酶与土壤肥力相关性显著。典型相关变量组可以作为海州矿排土场土壤酶和土壤肥力指示因子。     

永利露天煤矿排土场不同植被类型下土壤理化性质和酶活性研究

以鄂尔多斯市准格尔旗永利露天煤矿排土场不同植被类型(苜蓿、沙打旺、沙打旺+油松)土壤为研究对象,以复垦1a土壤为对照(CK),探讨了永利煤矿排土场不同植被类型条件下土壤理化性质和酶活性变化特征,以及两者之间的相关关系,为该区露天煤矿排土场的植被恢复工作提供理论依据。结果表明:矿区复垦对土壤质量有一定的改善,表现为沙打旺苜蓿沙打旺+油松CK,土壤酶活也得到了一定改善。0—10cm土层,沙打旺的有机碳为5.18g/kg,显著高于其他植被恢复措施,沙打旺对于改良土壤有一定的优势;土壤有机碳、全氮、酶活性随着土层深度的加深而降低,土壤酶活性与土壤养分之间存在不同程度的相关性,土壤磷酸酶、蔗糖酶与土壤容重呈显著正相关关系;不同植被类型间土壤酶活性亦存在显著差异,土壤蔗糖酶表现为沙打旺苜蓿沙打旺+油松CK,沙打旺脲酶显著高于其他植被类型及CK。     

内蒙古黑岱沟矿区排土场土壤质量评价

以内蒙古黑岱沟露天煤矿北排土场土壤为研究对象,选择土壤容重、孔隙度、饱和含水量、毛管持水量、田间持水量、pH值、速效氮含量、速效磷含量、速效钾含量、有机质含量以及Shannon-wiener多样性指数共11项指标进行土壤质量评价,研究排土场不同复垦类型对土壤质量的影响。结果表明,经过多年人工复垦,排土场土壤质量较自然恢复状态下有了明显的改善;各样地按土壤综合质量评价值排序为杨树×沙棘样地>紫花苜蓿×沙打旺样地>沙棘×紫花苜蓿样地>杨树×油松样地>杨树纯林样地>紫花苜蓿×披碱草样地>对照样地,且随土层深度的增加土壤质量综合评价值降低。乔灌混交模式对该地表层土壤质量的提高有较好的作用,沙棘、沙打旺、紫花苜蓿对提高土壤质量有显著作用,适宜在该地区种植。     

草原区露天煤矿排土场复垦土壤质量演替规律与模型

土壤质量变化是衡量排土场复垦土壤生产力大小和土壤环境质量优劣的量度。该文通过典型小区调查的方法,总结了内蒙古伊敏矿区排土场不同复垦年限土壤质量(体积质量、有机质、有效磷、速效钾、全氮、碱解氮、pH值、电导率)的动态演变规律,并运用指数和法构建了研究区土壤演替模型。结果表明:研究区土壤中有机质、速效钾、全氮、碱解氮的含量均呈递增趋势,土壤质量逐渐接近原地貌含量。运用指数和法得出的土壤演替模型表明研究区土壤质量状况已得到改善,逐渐接近原地貌土壤质量。该研究可为草原生态脆弱矿区露天矿排土场土地复垦与生态恢复提供理论依据。     

安太堡露天矿不同复垦基质和植物中重金属含量及污染评价

以山西省平朔安太堡露天煤矿为研究对象,对矿区4种复垦基质、7种复垦植物及原地貌农田和林地2种土壤及4种植物的重金属含量进行比较分析与评价。结果表明:不同复垦基质各重金属全量均未超出国家土壤环境质量二级标准,重金属水溶态均低于地表水环境质量标准Ⅲ类水质指标,不会对矿区环境造成危害;重金属全量与水溶态呈一致趋势,即单项污染指数除Cd外,Pb、Cu、Cr和As等元素最高含量均出现在风化煤矸石,综合污染指数均为新鲜煤矸石>风化煤矸石>原地貌农田土壤>南排土场1380平台复垦土壤>南排土场1420燃烧区残留物>原地貌林地土壤;各样点Cd的全量与水溶态达显著相关水平,样点Pb、Cu、Cr和As的全量与水溶态达极显著相关水平;矿区植物中重金属Cd、Pb、Cu和As含量均未超出正常植物的含量标准,但所有植物中Cr含量均超出正常植物的含量标准,因此,矿区植物体中Cr的污染不可忽视。     

黄土丘陵区4种典型植被对土壤养分及酶活性的影响

土壤酶积极参与土壤系统的生物化学过程,是联系"植物-土壤酶-土壤养分"的关键纽带。为探讨植被类型对黄土高原丘陵区土壤养分及酶活性的影响,以黄土丘陵区4种典型植被(荒草地、文冠果林地、柠条灌丛、沙棘林地)为研究对象,通过采集0—10,10—20,20—40 cm层土壤样品,测定和分析土壤养分(碳、氮、磷)及土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶)的变化特征。结果表明:文冠果林地0—40 cm层土壤有机碳和全氮含量比荒草地、柠条灌丛、沙棘林地高出了19.42%和35.15%、82.98%和40.49%、67.27%和24.12%,土壤全磷含量最大值(沙棘林地)比最小值(柠条灌丛)高出了12.45%。随着土层深度的增加,土壤有机碳、全氮、全磷含量在柠条灌丛中呈现"升-降"的变化规律,在其他3种植被类型中均呈逐渐减小的趋势。4种植被类型下土壤淀粉酶、脲酶和蔗糖酶活性差异显著(P0.05),土壤酶活性随着土层深度的增加逐渐减弱。其中土壤淀粉酶最大值出现在荒草地,脲酶和蔗糖酶活性最大值为文冠果林地,3种酶的最小值均出现在柠条灌丛。相关分析表明,土壤有机碳与全氮、蔗糖酶、脲酶极显著正相关(P0.01)。土壤全氮与脲酶在0.01水平上极显著正相关,与全磷、蔗糖酶在0.05水平上显著正相关。土壤全磷与硝态氮呈极显著的负相关(P0.01),与蔗糖酶呈极显著的正相关(P0.01),与淀粉酶呈显著正相关(P0.05)。因此,植被类型是影响黄土高原土壤酶活性和养分变化的重要因素。     

长期培肥对烤烟-小麦轮作红壤各级团聚体氮及其酶活性的影响

以云南省烟草农业科学研究院研和试验基地13年长期定位试验为平台,以化肥配施有机肥(CFM)、单施化肥(FM)和不施肥(CK,对照)3种处理土壤为研究材料,利用干筛法分离土壤团聚体,研究长期培肥对烤烟-小麦轮作红壤团聚体、有机质、氮含量、酶活性的影响及其相关性。结果表明:长期化肥配施有机肥有利于大团聚体的形成,2～1mm团聚体土壤的分配率显著高于单施化肥和对照;使耕层土壤有机质、各形态氮(全氮、碱解氮、硝态氮和铵态氮)及酶活性大幅度改善,并且,除硝态氮以外,各级团聚体土壤有机质及各形态氮含量变化趋势为CFM>CF>CK;化肥配施有机肥各级团聚体土壤蛋白酶、脲酶、蔗糖酶、脱氢酶活性明显高于单施化肥和对照,其中脲酶、蔗糖酶活性与土壤有机质和4种形态氮呈显著正相关,蛋白酶和脱氢酶与上述营养呈负相关,但不显著。化肥配施有机肥有利于增加土壤大团聚体的分配率,提高土壤有机质、全氮及碱解氮等的含量及酶活性,对烤烟、小麦生长意义重大。     

基于最小数据集的黄土高原矿区复垦土壤质量评价

矿产开发影响了土壤质量,特别是在黄土高原生态脆弱地区。通过植被恢复能够改善矿区复垦土壤质量。为了揭示矿区复垦土壤质量在植被恢复过程中的变化,该文以黑岱沟矿区排土场不同恢复年限不同植被类型、未复垦地和周边自然植被恢复区为研究对象,选取21项理化生指标作为总数据集(totaldataset,TDS),运用主成分分析(principal component analysis,PCA)结合Norm值构建评价指标最小数据集(minimum data set,MDS),通过非线性(non-Linear,NL)和线性(linear,L)两种评价方法对研究区土壤质量进行了评价。研究表明:黄土高原北部典型矿区复垦土壤质量评价指标MDS包括粉粒百分比、有机质、速效磷、钠吸附比和微生物碳;2种评价方法下,植被恢复均对复垦土壤质量指数(soil quality index,SQI)有了显著提升(P 0.05),复垦20 a灌木SQI高于复垦10 a灌木SQI,复垦12 a草本SQI高于复垦20 a草本SQI,然而所有复垦土壤SQI均未达到自然植被恢复土壤SQI;由于非线性土壤质量评价方法(SQI-NL)具有更大的土壤质量指数变化区间和变异系数,此外,在SQI-NL和线性土壤质量(SQI-L)评价两种方法下,MDS和TDS之间决定系数分别为0.911和0.866,因此,非线性土壤质量评价方法在该区域具有更好的适用性,并且最小数据集能够较准确地进行土壤质量评价。     

基于加权Topsis法综合评价典型滩涂围垦区土壤质量演变

滩涂是我国重要的后备耕地资源,为探究围垦开发对沿海滩涂土壤环境的影响,对浙江省慈溪市不同围垦年限多种土地利用方式下的276个土壤/沉积物样品试验检测,结合Norm值优化主成分分析,筛选出有机质(OM)、氧化钙(Ca O)、硫(S)、溴(Br)、硼(B)、铅(Pb)、镉(Cd)7项指标的最小数据集,采用极差标准化和变异系数定权的Topsis法评价土壤质量,为揭示阻碍研究区土壤质量提升的障碍因子提供参考。结果显示:276个土壤/沉积物样本土壤质量综合指数为44.6~74.1,受围垦时间影响差异显著,呈前20 a逐步提高—20~30 a相对平稳—30~50 a急剧提高的趋势。从利用方式来看,土壤质量呈菜地果园农田林地养殖潮滩荒地的趋势。农业活动导致的增肥脱钙脱盐是围垦区土质提升的根本原因,但研究区土壤质量整体仍处于中度贫瘠水平,一级土壤仅占研究区总面积的7.1%,质量较差的四、五级土壤面积超一半。较低的OM和较高的Ca O、Cd是限制垦区土质提升的主要障碍因子。因此,土壤培肥时,合理施用化肥农药是进一步提升滩涂围垦区土壤质量的关键。     

不同植被对晋陕蒙矿区排土场土壤养分16 a恢复程度的影响

为评价晋陕蒙矿区排土场土地复垦过程中不同植被措施对土壤肥力的恢复作用及程度,在内蒙古准格尔旗黑岱沟煤矿东排土场,分别选取已恢复16 a的7种不同人工植被(沙打旺、长芒草、紫穗槐+长芒草、刺槐林、沙棘林、杨树林、樟子松),并以周边原地貌条件下两种植被(退耕梯田长芒草、自然坡地沙棘林)为对照,分析了不同植被条件下0~10、10~20、20~40 cm土层土壤全氮、有机碳、硝态氮以及铵态氮的含量及其差异。结果表明:1)9种植被配置中除樟子松地和沙打旺草地外,土壤养分含量均随深度增加而递减。2)经过近16 a植被修复后,7种人工植被不同程度地改善了土壤肥力状况,其中刺槐纯林配置的恢复效果最佳,土壤肥力恢复程度接近或超过原地貌条件下植被的50%,沙棘次之。杨树和樟子松两种配置对土壤全氮、有机碳、硝态氮恢复效果相对较差,恢复程度均不超过40%。7种不同植被措施对土壤铵态氮的恢复程度相对较好,分别恢复到自然植被长芒草样地和自然植被沙棘样地的79.50%~93.77%,89.47%~105.70%。土壤全氮、有机碳、硝态氮恢复程度则相对较低,分别恢复到自然植被长芒草样地的24.70%~44.15%、25.09%~44.65%、47.25%~85.33%;分别恢复到自然植被沙棘样地的33.52%~56.85%、32.83%~54.82%、47.18%~84.66%。总之,尽管经过近16 a的复垦,7种人工植被下的土壤养分状况尚未完全恢复到该地区自然水平,但仍可认为该地区进行生态修复时可优先选择以刺槐为主的豆科乔木、以沙棘为主的灌木、以及长芒草等草本植物,并进行适当的套种、间种,以增强复垦效果。     

复垦土壤细菌群落结构及其与土壤肥力的关系

为了解两淮煤矿区复垦状况及其对土壤微生物的影响机制,合理人工干预,快速有效提高复垦土壤生产力,本研究以煤矸石充填复垦土壤为研究对象,通过野外调查与采样分析,采用Illumina MiSeq 高通量测序分析土壤细菌特定基因片段V4 区域,基于非度量多维尺度分析、冗余分析、方差分析、肥力指数、回归模型方法,对矸石充填土壤不同复垦方向的土壤细菌优势群落和生物多样性进行了探索,明晰土壤细菌群落及其与土壤肥力的响应作用。研究结果表明：细菌群落组成上,不同复垦方向对细菌优势群落分布并无显著性影响,变形菌门、酸杆菌门和放线菌门菌群为主要优势菌群。土壤微生物多样性层面上,表层土壤微生物有较高的丰富度和多样性,均匀度并无显著性差异。微生物多样性在不同复垦方向不存在显著性差异,Shannon_Wiener指数介于5.23～6.91之间,Chao1指数为867.1～5436,Pielou指数介于0.79～0.84之间,表中层同深层土壤的细菌群落结构具有差异性。TN、SOM、AP和AK是影响土壤细菌群落的主要肥力因子,土壤肥力质量指数与奇古菌门相对丰度呈显著正相关（P＜0.01）,同链霉菌属呈显著负相关（P＜0.05）,在一定程度上可将二者的相对丰度作为评价复垦土壤肥力状况的重要生物指标。研究成果可为两淮矿区矸石充填复垦土壤在微生物层面提高肥力质量提供理论支持。     

我国中亚热带缓丘区红粘土红壤肥力的演化Ⅱ.化学和生物学肥力的演化

本文着重探讨红粘土红壤化学和生物学肥力在利用过程中的演化特征,并通过聚类分析筛选出评价红壤化学和化学肥力演化的指标,并进行了相应的评价。结果表明：红粘土红壤的要草地及荒地系统由于长期受侵淋溶等退化过程的影响,土壤养分水平已跌至“保底”值．垦殖利用后,其化学肥力随着耕垦熟化过程不断提高,表现为土壤中各种速效养分及交换性Ｃａ、Ｍｇ含量均增加,而交换性Ａ１含量降低。同样,林草地系统红粘土红壤的生长学肥力     

黄土丘陵区空心村土地复垦后不同年限土壤肥力评价

为提升空心村土地整治质量,科学指导复垦耕地培肥及管理,以陕西省渭南市澄城县空心村为研究对象,采集了不同复垦年限村庄复垦前后土壤及周边荒草地土壤样品,选取物理、化学等8个评价指标,采用层次分析法确定因子权重,构建评价模型并进行了土壤肥力评价。结果表明:(1)复垦前后及周边荒草地土壤肥力指标的权重分别为容重0.028,质地0.75,pH值0.016,电导率0.041,有机质0.303,全氮0.159,速效磷0.159,有效钾0.159,CR<0.1,符合一致性检验;(2)村庄复垦前平均肥力指数为57.67,复垦后最高肥力指数为72.91,平均值达到68.59,不同利用的土壤综合肥力指数表现为:空心村复垦后>荒草地>空心村复垦前;(3)空心村复垦后土壤综合肥力指数与复垦年限正相关,复垦后肥力改良指数平均值为20.08%;(4)有机质对土壤肥力影响最大,与土壤综合肥力的指数相关系数R 2为0.5246,因子间影响大小表现为:有机质>速效钾>有效磷>全氮>电导率>pH值。综上,复垦可提升空心村土壤肥力,在复垦过程中调控有机质含量可较快提升土壤肥力。     

复垦土壤盐分污染的微波频谱分析

复垦工程完成后，复垦土壤的结构、层次等受到破坏，易发生盐碱化，微波的穿透性为土地质量的监测提供可能。该试验通过对复垦土壤在不同水分条件下，不同盐分污染程度的探地雷达探测，旨在揭示盐分污染下，微波信号的变化规律。结果表明：中心频率为400 MHz的天线在不同程度的盐分污染下，主频发生偏移，出现在250 MHz。随着盐分污染的加重，出现双峰现象，次主频出现在530 MHz，且随着盐分污染的加重次主频的相对振幅逐渐加强，不同的水分含量系列下，出现相同的现象。由于探地雷达可以快速、大面积的无损探测，因此，能够及时提供复垦土壤盐分变化的信息，可以对复垦土地的质量实时监测、及时治理。     

我国中亚热带缓丘区红粘土红壤肥力的演化Ⅰ.物理学肥力的演化

我国东南丘陵区有丰富的气候和生物资源,红壤肥力是限制其潜力发挥的重要因子。本文着重探讨中亚热带红粘土红壤物理学肥力在不同利用过程中的演化特征,然后通过数理统计分析筛选出评价指标,确定各自的权重系数,最后对土壤的物理学肥力进行了评价。结果表明．与林草地土壤相比,耕垦后表层红粘土红壤的物理学肥力在江西发生退化,表现在土壤结构遭破坏,大团聚体和微团聚体数量减少,土壤通气和气管孔隙减少,毛管孔隙分布不均匀     

宁夏黄土区不同植物群落土地利用方式对土壤质量的影响

本文研究了宁夏南部山区典型植物群落土地不同利用方式下土壤质量的变化。结果表明:（1）典型长芒草群落土地,开垦地比封禁地土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾养分含量明显降低,降低幅度分别为19.5%、20.1%、17.6%、13.0%、77.8% 和47.5%。脲酶活性为开垦地封禁地,蔗糖酶则表现为封禁地开垦地,中性磷酸酶差异不明显。（2）铁杆蒿群落土地三种利用方式下:放牧地土壤有机质、全氮、全磷、速效钾等养分含量较封禁地与开垦地有一定幅度的增加;放牧地的土壤脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性均高于封禁和开垦的同土层土壤,封禁地的脲酶和蔗糖酶次之,开垦地的脲酶和蔗糖酶活性最小,开垦地的中性磷酸酶活性高于封禁地。脲酶活性在土层之间变化较小,最高为放牧地表层177.6 mg/(kg.h),最低为开垦地表下层114.5 mg/(kg#8226;h),蔗糖酶活性层次之间变化明显,其中放牧地表层为表下层的3倍左右。长芒草群落土壤表层各级微团聚体表现为封禁地远大于开垦地,铁杆蒿群落土地不同利用方式下各级微团聚体表现不同,结构系数表现为表层表下层,保持率则为表层表下层。结构系数与保持率均表现为封禁地放牧地开垦地。（3）在轻度放牧条件下,土壤养分状况、酶活性有所提高,但土壤微团聚体中的结构系数与保持率则明显降低。     

神府东胜煤田复垦区土壤入渗特性的试验研究

土壤入渗性能是最基本的土壤物理特性之一。复垦区土壤的结构组成复杂,入渗特性有别于非矿区土壤。本文以神府东胜煤田马家塔复垦区为研究对象,利用圆盘入渗仪分别测定了复垦区乔木、林地、荒地、灌木林地和草地的土壤入渗特性,用经典统计学方法对复垦区土壤入渗性能的空间变异性进行了分析。实测结果表明,不同土地利用方式下的土壤入渗特性有较大的差异;在测定范围内,乔木林地、荒地、草地和灌木林地的稳定入渗率均表现出0 cm>—3 cm>—15 cm的规律性,其中草地稳定入渗率随吸力的变化更明显。研究表明:乔木林地稳定入渗率和累积入渗量的变异系数分别为0.58和0.49.属于中等变异。