采煤沉陷区不同土地利用类型土壤水分、有机质 和质地的空间变异性

探索采煤沉陷区坡面微地形上土壤水分、养分和颗粒迁移转化的作用机理,为促进矿区生态环境综合整治的科学决策提供重要的理论和实践价值。以焦作九里山矿典型平原型采煤沉陷坑内的耕地和林地为研究对象,对比分析了土壤含水率、有机质含量和质地在不同土地利用类型（耕地和林地）、沉陷坡位（中心、坡底、坡中、坡顶和对照）和剖面深度（0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm）上的空间变异性。结果表明,耕地土壤含水率和黏粒含量较林地显著降低（p<0.05）,而砂粒含量则显著增加（p<0.01）。坡中或坡底处的土壤含水率、有机质和粉粒含量最小,而砂粒和黏粒含量则最大,成为整个沉陷坡面上的极值点。在剖面深度上,土壤含水率、有机质、砂粒含量表现为显著的表层聚集,黏粒含量则为显著深层聚集的特点。通过对土壤含水率、有机质含量和土壤质地在沉陷区坡面微地形空间变异作用机理的分析,建议平原型采煤沉陷区的土地复垦方向应以耕地为主,林地为辅的基本原则,在坡中到坡底的等高段复垦为林灌地,能起到对沉陷区土壤水分与养分流失控制和生态环境效益改善的关键作用。     

采煤沉陷坡面土壤氮磷钾养分有效性的空间变异性

探索采煤沉陷坡面上土壤氮、磷和钾养分迁移转化的作用机理,对促进矿区生态环境综合整治的科学决策有重要理论和实践价值。以焦作九里山矿典型低潜水位采煤沉陷坑内的耕地和林地为研究对象,对比分析了土壤氮、磷和钾全量及有效态养分含量在不同土地利用类型(耕地和林地)、沉陷坡位(中心、坡底、坡中、坡顶和对照)和剖面深度(0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm)的空间变异性。结果表明,沉陷坡面土壤养分含量空间变异性从大到小依次为:有效磷(118%)、有效氮(69%)、全氮(41%)、速效钾(27%)、全磷(19%)、全钾(4%)。相对于耕地,林地全磷和有效磷含量显著(P<0.001)降低,速效钾含量显著(P<0.001)升高。在沉陷坡面上,耕地土壤氮和钾的有效性在坡底凹陷区最大,而磷有效性在坡顶裂缝区最大;林地土壤氮、磷和钾的有效性均在坡底凹陷区最大,在中间坡面区最小。通过对土壤养分有效性在沉陷坡面上空间变异作用机理的分析,提出了低潜水位沉陷区土壤可持续管理的具体区划模式,以实现采煤沉陷区土地复垦改造的最小经济投入目标。     

采煤沉陷地粉煤灰充填复垦土壤元素淋溶特性实验研究

以采煤沉陷地粉煤灰充填复垦土壤的污染问题为研究背景，从措施的实地可操作性出发进行实验设计，采取了灰土，灰矸不同比例混合和隔层排列处理措施，对淋溶液中各检测元素的含量进行了分析和比较。结果表明，粉煤灰中大部分元素在淋溶液中含量高，淋溶作用强烈，在各种元素中，大多数污染重金属元素在淋溶液中的含量极低，只有铬的含量略高。不同处理设施对粉煤灰的淋溶特性有显著影响。     

采煤沉陷区土地复垦与生态修复模式探究

以兰州市窑街三矿矿区为例,结合矿区现状、经济以及社会特点,分析研究在不同条件下采煤沉陷区的土地复垦生态修复模式.为合理利用土地、优化土地利用模式,对采煤沉陷区不同特征地块提出不同模式的修复方案,为构建矿区和谐人居环境与生态环境提供理论指导.     

高潜水位采煤沉陷区土地损毁程度评价

土地损毁程度评价是采煤沉陷区土地复垦方案编制和受损农民补偿标准制定的重要依据。该文以东滩煤矿为例,在系统梳理已有研究的基础上,构建评价指标体系,划分评价单元,采用基于模糊意见集中决策的序关系分析法(G1法)确定指标权重,针对高潜水位矿区的特点,将极限条件法和可拓评价方法相结合,对其2014—2018年开采造成的采煤沉陷区的土地损毁程度进行评价,结果表明:拟损毁的土地面积总共为1 675 hm~2,其中轻度损毁面积为968.2 hm~2,中度损毁面积为379.53 hm~2,重度损毁面积为327.27 hm~2。与简单的以积水状况确定损毁程度的经验方法比较表明,经验做法往往低估了高潜水位采煤沉陷区土地的损毁水平。该研究为东滩煤矿科学合理编制土地复垦方案、确定受损农民补偿标准提供了支持,为同类型的其他高潜水位采煤沉陷区土地损毁程度的评价提供了借鉴。     

西部风沙区不同采煤沉陷区位土壤水分中子仪监测

为探究西部风沙区采煤沉陷对土壤水分的影响,选取大柳塔某工作面为研究对象,采用中子仪法,对沉陷盆地的盆底区、边缘区和未受开采影响的未开采区2 m以内土壤含水量进行为期2 a的定位动态监测(包括采前—采中—采后0.5 a—采后1 a—采后1.5 a—采后2 a)。研究表明:1)研究区2 m内土壤含水量具有明显的分层特征,在10~60 cm内含水量呈线性增加,60~200 cm内基本稳定;2)采煤沉陷对土壤水分的影响具有明显的分区分层特征,使盆底区土壤含水量在10~130 cm内减小,130~200 cm内含水量增加,使边缘区含水量在2 m内均减小;整体而言,对边缘区的影响大于盆底区;3)采后盆底区土壤含水量呈现自我恢复现象,采后1 a土壤含水量便可恢复到采前水平,采后1.5 a和2 a,表现出高于未开采区的特点;边缘区含水量自我恢复效果不明显,采后2 a 10~130 cm土层内仍没达到未开采区的水平。因此,在对西部风沙区采煤沉陷地进行土地复垦和生态修复时,要分区治理,盆底区要充分依靠土壤水分的自我恢复能力,对边缘区要施以人工修复措施,使含水量及时恢复,满足植物生长的需要;这样尽量依靠自然的力量,有针对性、有重点的治理,既可以减小人工修复带来二次扰动的可能性,又可以减少生态修复成本。     

采煤沉陷对土壤侵蚀与土地利用的影响预测

中国新建和将建的煤矿区主要集中分布在生态脆弱的晋、陕、蒙区,生态环境压力大。正确预测采煤沉陷引发的人为加速土壤侵蚀与土地利用变化,可为生态脆弱煤矿区的生态恢复和重建提供依据。该文采用RS、GIS为手段进行信息提取和图形叠加,结合类比法和专家咨询法等,研究了山西大同塔山矿采煤沉陷引发的土壤侵蚀和土地利用的变化。结果表明：1)采煤后88.80%土地发生不同程度的沉陷。2)沉陷后土地年土壤侵蚀总量增加42.32～79.05万t,单位面积年侵蚀量增加了246.01～464.56 t/km²,侵蚀模数为2321.78～4335.64 t/(km²·a),部分地块沉陷后土壤侵蚀强度上升了一个等级。3)地表移动变形产生的裂缝、陷坑、塌方或小滑坡等,使农用地被分割而破碎、地块变小,其中,沉陷后旱地最小斑块面积为7.72 m²,有林地最小斑块面积为72.95 m²,灌木林地最小斑块面积为6.71 m²,疏林地最小斑块面积为75.79 m²,中覆盖度草地最小斑块面积为14.81 m²,低覆盖度草地最小斑块面积为9.44 m²。局部裂缝密集带,可造成土地毁坏。4)除工交用地和居民点用地外,原地貌沉陷后土地利用率,较原地貌降低10%的比例为14.05%,降低10%～20%(含10%)的比例为85.18%,降低20%(含20%)以上的比例为0.77%。     

高潜水位采煤沉陷区复垦与湿地生态保护——以徐州九里高潜水位采煤沉陷区治理为例

高潜水位煤矿开采导致开采区地表沉陷、积水,其生态系统由原有的陆生生态系统演替为水陆相互作用的综合生态系统。采煤沉陷区治理需要兼顾开发复垦和矿区生态保护的要求,结合挖深垫浅、疏排积水等复垦方式增加耕地,同时要维护、增强采煤沉陷湿地的生态功能,以建立采煤沉陷区资源开发、土地复垦、生态保护统一的综合利用体系。     

采煤沉陷区冻结滞水消融过程中土壤水分变化规律

冻结滞水的倒置富水性和双向融化特性,使其消融过程中土壤水分迁移动向发生变化。采用烘干法,对采煤沉陷区不同立地类型冻结滞水消融过程中的土壤含水率进行了测定。结果表明:(1)随着融化时间的延长,采煤沉陷区阴坡土壤含水率峰值沿着垂直方向逐渐向下推移。冻结滞水融化第2天和第5天,土壤含水率峰值出现在0~10 cm土层;融化第8天土壤含水率最大值出现在20~30 cm土层;融化第11、14和17天土壤含水率最大值均出现在50~60 cm土层;(2)采煤沉陷区沟坡地冻结滞水融化第2天和第5天土壤含水率峰值均出现在20~30 cm土层;融化第8、11、14和17天土壤含水率最大值均出现在30~40 cm土层;(3)采煤区和非采煤区的冻结滞水含水率峰值在冻土层之下。     

采煤沉陷区土地利用变化及其景观异质性分析——以山西省东大煤矿为例

以山西省东大煤矿为例,对采煤沉陷区沉陷前后土地利用状况的变化以及景观异质性进行了初步研究。主要分析了不同土地利用类型斑块数量、面积的变化,以及景观破碎度、多样性、均匀度、优势度等指标。研究结果表明,采煤沉陷造成地表移动变形产生的裂隙、陷坑、塌方或滑坡等,致使土地被分割破碎,斑块数量增加而面积减小,植被毁坏,生态环境向着不合理的方向发展。     

铁法煤矿采煤沉陷区土地复垦综合治理模式初探

位于松辽平原辽宁省铁法市的铁法煤矿是全国八大煤炭基地之一 ,该矿于 5 0年代开采 ,6 0年代出现沉陷 ,现已达到稳定沉陷期。最大沉陷深度为 12m ,≥ 3m的沉陷坑共有 2 0 0 0余个 ,分布面积 2 0km2 。因采煤沉陷的面积还在不断扩大 ,人均耕地面积越来越少 ,制约了当地农业的发展。沉陷区复垦成为当务之急。通过分析沉陷区自然条件和社会条件 ,提出综合治理的实施方案 :积水深坑建鱼池 ,土地复垦成方田 ,堤路植树防风固沙绿化环境 ,排灌结合保丰收。历经 3a的综合治理 ,总投资 12 0 0万元 ,动用土石方 10 6 .6 1万m3 ,积水深坑新建鱼池 32个 ,面积4 5 .5 5hm2 ,既解决积水深坑填平恢复耕地的困难 ,又增加了经济效益 ;土地复垦成方田 16块 ,净增耕地面积 2 6 6 .2 7hm2 ;综合治理后 ,基本形成了粮、油、果、菜、鱼齐发展的新局面。     

王庄煤矿采煤沉陷区充填复垦现状及改进措施

山西省王庄煤矿主要位于农耕区,采煤导致土地大面积沉陷,耕地数量减少,且质量下降,单产锐减,致使矿群关系恶化。在煤炭开采和洗选加工过程中产生的煤矸石以及电厂发电排放的废渣粉煤灰是王庄煤矿的主要固体废弃物,煤矸石和粉煤灰平地起堆不仅压占了大面积土地,还污染了生态环境。以潞安集团王庄煤矿为例,分析了王庄煤矿采煤沉陷区充填复垦工作现状及不足,并提出了具体改进措施:一是运用化学方法改变土壤的酸碱性,以适于植物生长;二是优化施工工艺,降低对土壤的破坏;三是优化充填工艺,防止煤矸石、粉煤灰中有害物质的迁移及对周围环境造成污染;四是优化充填方法,对作为建设用地的充填地基实施加固处理。     

兰州新区不同土地利用类型对土壤有机质和养分及酶活性的影响

研究了兰州新区3种不同土地利用类型(农耕地、城市绿地、未利用地)的土壤,测定了土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性及土壤有机质和养分含量,分析了不同土地利用类型对土壤有机质和养分及酶活性的影响。土壤有机质和养分测定结果表明,农耕地表层土壤有机质、全氮和水解氮含量最高,与其相比城市绿地分别低14.7%、12.2%和13.0%,未利用地分别低57.7%、46.3%和26.2%,有机质、全氮及水解氮含量皆呈农耕地城市绿地未利用地的趋势;而城市绿地表层土壤有效磷和速效钾含量最高,与其相比农耕地分别低14.2%和18.4%,未利用地分别低84.7%和30.7%,有效磷和速效钾含量皆呈城市绿地农耕地未利用地的趋势。土壤酶活性测定结果表明,表层土壤中脲酶活性为农耕地(1.15 mg·g-1)城市绿地(0.82 mg·g-1)未利用地(0.35mg·g-1);过氧化氢酶活性为农耕地(1.90 mL·g-1)城市绿地(1.62 mL·g-1)未利用地(0.79 mL·g-1);蔗糖酶活性为农耕地(13.02 mg·g-1)城市绿地(11.64 mg·g-1)未利用地(8.61 mg·g-1)。同一土壤深度垂直剖面的脲酶、过氧化氢酶及蔗糖酶活性皆呈农耕地城市绿地未利用地的趋势;上述3种土壤酶活性皆呈随土壤垂直剖面加深而降低的趋势,且0～20 cm层显著高于40～60 cm层。在兰州新区城市化进程中,土地利用类型的改变对土壤有机质和养分及酶活性有显著影响,并且影响基本上是有利的。     

基于面向对象的GF-1遥感影像采煤沉陷区湿地分类

为掌握采煤沉陷区湿地的类别和分布,促进矿区土地的复垦、规划和管理,该文以兖州煤田为例,探讨了基于GF-1遥感影像的面向对象的采煤沉陷区湿地分类方法。对河流湿地和景观湿地的影像进行基于矢量的棋盘分割,采用标准最邻近法进行分类。水产养殖湿地、植被型湿地、未复垦的常年积水湿地和未复垦的季节积水湿地的影像采用基于矢量的多尺度分割,通过反复试验获取最优分割参数,进而进行综合分析得到局部最优分割参数,由此确定分类层次,选取易于区分各类型湿地的影像特征建立分类规则,采用模糊分类法进行分类。选取141个样本点进行实地验证,结果表明分类精度达到96.95%,Kappa系数为0.958 4。该研究为采煤沉陷区湿地的分类提供了借鉴。     

采煤沉陷区不同裂缝处小叶杨根系损伤特性

[目的]探究矿区采煤沉陷对小叶杨(Populus simonii)根系的损伤程度,为后期小叶杨人工林治理恢复提供理论依据。[方法]观测记录李家塔采煤沉陷区不同坡位处不同裂缝间小叶杨根系的损伤状况,运用数理统计软件分析根系损伤率、损伤类型与坡位、裂缝类型、错位差、裂缝宽和根距裂缝水平距离间的关系等反映小叶杨根系损伤特性。[结果](1)小叶杨水平根主要分布在0—60 cm土层内,0—10 cm土层内根数最多,占40.1%～43.2%,50—60 cm内根数最少,占0.63%～3.71%。根系数量随土层深度增加而逐渐减少。(2)塌陷型和滑动型裂缝处伤根类型有扯断、扭曲、皮裂和拉出,其数量表现为：扯断>皮裂>扭曲>拉出,而拉伸型裂缝处无拉出损伤根系,表现为：皮裂>扭曲>扯断,塌陷型裂缝处根系损伤最严重。(3)根系损伤数量随着根系径级增粗呈现逐渐递减的趋势。根径<2 mm近乎全部扯断,<5 mm损伤以扯断为主,>5 mm以皮裂为主,扯断次之。根越粗扯断越少,皮裂越多。当根径>11 mm时皮裂根数急促地增多。(4)根据相关性由大到小,造成根系损...     

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。     

基于黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地覆土材料的优选

黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地需要覆盖足够厚度的土壤以保证农作物生长,针对济宁市部分采煤沉陷地可取土量不足问题,该文提出利用当地表土、心土和黄河泥沙组配作为覆土材料研究,以达到增加覆盖土壤厚度和改良当地土壤质地的目的。研究表明,覆土材料有利于玉米生长发育,表土、心土和黄河泥沙组配(质量比)为1:1:1.33~1:1:2的覆土材料玉米苗期生物量显著高于对照土壤;组配为1:1:0.86~1:1:2的覆土材料质地为壤土,是较为理想的土壤类型;组配为1:1:0.86~1:1:2的覆土材料容重为1.38~1.41g/cm3,密度为2.64~2.68g/cm3,较为适宜农作物生长。覆土材料可以显著降低当地土壤p H值和电导率,对农作物不产生盐害作用;其入渗性能提升,增加了土壤储水能力,组配为1:1:0.86~1:1:2的覆土材料入渗能力接近多年耕种农田;其水分特征曲线左移,毛管孔隙度、有效水孔隙度和水分常数基本呈现下降趋势,持水和供水能力下降。根据尽量增加黄河泥沙充填层上覆土材料厚度原则,优选出表土、心土和黄河泥沙组配为1:1:2的覆土材料作为黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地的覆土材料,可在大田试验中进行进一步的验证。     

高潜水位平原采煤沉陷区耕地损毁程度评价

中国煤炭与耕地分布复合区面广量大,煤炭开发不可避免地造成耕地减产或绝产。该文针对高潜水位平原型采煤沉陷区,在明确评价单元的目的性和尺度差异性基础上,基于农用地分等理论并兼顾采煤沉陷特点,构建了包括耕地土壤特征、耕地环境变化和耕地配套设施3个准则层、15个指标的评价指标体系;基于最差因子判别法与综合指数法,提出了耕地损毁指数模型。通过案例进行应用与验证,结果表明:沉陷盆地上坡、中坡、下坡及坡底的损毁指数分别为0.081、0.190、0.248和1,耕地损毁程度分别为轻微、轻度、中度和极严重损毁,在全面反映耕地损毁状况的同时,评价结果也能与农用地等级更新有效衔接。     

黄土丘陵区土壤水分时空变化特征对采煤沉陷的响应

神府-东胜煤田采煤沉陷区土壤水分补给以降水为主,土壤水分是维系该地区植被发育主要的限制因子。以大柳塔煤矿为例,利用中子仪对不同年份沉陷区及未采区不同坡位、层次土壤水分动态进行了对比研究。（1）未采区与沉陷区土壤水分在垂直方向均呈现先增大后减小态势,基于标准差和变异系数两个指标的定量方法,土壤水分在垂直方向划分为水分速变层、活跃层、稳定层。与未采区相比较,沉陷区土壤含水量均显著低于未采区。（2）土壤含水量由大到小顺序依次为5月、8月、6月、7月。（3）与未采区相比较,沉陷区坡顶、坡中处土壤水贮量损失均高于未采区,而坡底处土壤水贮量损失低于未采区。采煤沉陷造成土壤水分显著减小。     

风沙采煤沉陷区小叶杨下生物结皮空间分异规律

为了解小叶杨林下生物结皮分布状况及其影响因素,从而能够为风沙采煤沉陷区小叶杨植物群落演替和植被恢复提供理论基础,以风沙采煤沉陷区小叶杨林下生物结皮为研究对象,采用样线法对小叶杨林下生物结皮分布进行调查,测定了小叶杨林下生物结皮的分布半径和厚度,分析了小叶杨林下生物结皮在东南、东北、西南和西北4个方向的分布特征.结果 表...