抚顺矿区不同复垦年限土壤的养分及有机碳特性研究

以素有煤都之称抚顺矿区复垦土壤为例,对不同年限不同深度的土壤进行分析,揭示了抚顺煤矿区土壤养分的时空演变规律。结果表明,随着复垦年限的增加,与未曾复垦的矸石相比,矿山复垦土壤pH值逐年降低,pH值的变化范围在9.95~6.58之间,其最大值出现在未曾复垦的矸石,最小值出现在复垦60年的土壤中,其pH值已经达到适合植物生长的范围;全氮、有效磷、碱解氮等呈现逐年增加的趋势,土壤中钾含量较高,可以满足植被生长所需,矿山复垦土壤中由于排弃的矸石中含有一些含碳矿物和少量煤块的原因导致总有机碳含量较高;随着土层深度增加,pH值逐渐升高,全氮、有效磷、碱解氮等逐渐降低。短时间的矿区复垦土壤需要使用相应的肥料保证植物的正常生长。矿山复垦土壤中有机碳随着复垦年限的增加及自然、人为活动影响,碳黑、颗粒状碳趋向于减少,而易氧化碳的数量增加。     

不同复垦模式及复垦年限对土壤微生物的影响

为了研究不同复垦年限及复垦植被模式对复垦土壤生物肥力的影响,通过野外调查和采样分析,对平朔安太堡露天煤矿不同复垦年限及复垦植被模式下和原地貌（对照）土壤中细菌、放线菌和真菌3种微生物的数量及变化进行了研究。结果表明：1）从微生物总数来看,随着复垦年限的增加,微生物总数呈增加的趋势,复垦13a的土壤微生物总数达到了624.35×105～1 448.19×105 cfu/g,平均可达1 183.01×105 cfu/g（除自燃地外）,最高的和原地貌已相当。2）在不同复垦年限及复垦模式复垦地0～20 cm表层土壤微生物三大类区系组成中,细菌数量占绝对优势（95%以上）,放线菌数量次之,真菌数量最少。3）不同复垦植被配置方式对复垦土壤微生物数量的增加作用不同。在同一地点不同复垦模式复垦7 a的土壤中微生物数量的变化趋势是紫穗槐＞沙枣＞沙棘。不同复垦模式复垦13 a,从微生物角度评价它们的生态效益是：云杉×油松×落叶松＞刺槐×油松×榆树＞刺槐×柠条＞冰草×刺槐×柠条。4）从土壤微生物与复垦土壤养分的相关系数来看,细菌数量和微生物总数与土壤有机质、碱解氮含量呈显著正相关。     

不同年限日光温室土壤盐分及养分动态研究

以青海省西宁市城北区大堡子乡日光温室土壤为研究对象,分析了种植年限分别为1年、3～4年、6年、8年、15～18年、21年、30年日光温室土壤的盐分和养分含量情况。结果表明:随着日光温室种植年限的增加,盐分含量较对照增加13.40%～287.50%,pH值较对照下降10.13%～1.27%,两者呈相反趋势。随着日光温室种植年限的增加,土壤中有机质、全氮、全磷含量明显高于对照,分别较对照增加11.31%～145.24%、44.60%～172.47%、30.29%～191.70%;碱解氮含量较对照增加14.07%～122.28%;温室土壤中有效磷含量呈波动变化,波动范围为21.88%～218.75%。     

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。     

不同种植年限大棚蔬菜地土壤养分状况研究

以江苏省苏南地区大棚蔬菜地土壤为例,研究了种植年限分别为1~2年、5年左右、10年左右大棚土壤的养分变化情况。研究结果显示随着种植年限的增加,土壤有机质、全N、全P、速效P含量逐渐增加;土壤盐分、NO3--N也随着种植年限的增加而逐渐增加,5年左右的大棚土壤含量最高,之后逐渐降低;而土壤pH、全K随着种植年限的增加缓慢降低。     

溶磷细菌对复垦土壤养分、酶活性及磷解析的影响

为了探索溶磷细菌在复垦土壤上对磷素的作用效果,采用室内摇瓶培养的方法,研究了磷细菌及其组合对磷酸三钙的溶解能力,确定了最佳组合磷细菌。拉恩式菌(W2)+荧光假单胞菌1(W3)+荧光假单胞菌2(W4)培养液的有效磷含量最高,为609.1mg/L,故最佳磷细菌组合为W2+W3+W4。将筛选出的最佳组合磷细菌在采煤塌陷地复垦土壤上进行玉米大田试验,研究其对土壤养分、酶活性、磷解析特性及玉米产量的影响。结果表明:磷细菌可以增加土壤养分含量和改善土壤酶活性;磷细菌处理土壤有效磷和速效钾含量,以及磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性分别比基质对照处理增加了2.80,25.43,7.41,4.21,7.15mg/kg;与空白处理相比,磷细菌处理土壤最大吸磷量和吸附常数降低幅度最大,分别显著减少114mg/kg和0.021(p0.05);磷细菌处理土壤平均解吸率为14.7%,显著高于其他处理;磷细菌处理玉米产量最高,为8 036kg/hm~2,显著高于其他处理。因此在复垦土壤上施用磷细菌,可以改善土壤磷素解析特性,有利于土壤快速培肥,对作物增产也有积极作用。     

安太堡煤矿区不同复垦年限和复垦模式土壤氮矿化及硝化特征

为揭示煤矿复垦区土壤氮素内循环中的矿化及硝化特征,探索不同复垦模式与不同复垦年限下复垦土壤的氮素转化效率,采集山西安太堡露天煤矿中复垦3年、9年、21年苜蓿地及3年荞麦地表层（0~20 cm）土壤,并以3年自然恢复和未复垦新排土为对照,采用间歇淋洗好气培养法与恒温培养法研究各采样地土壤矿化与硝化过程,利用一级反应动力学模型与Logistic方程对有机氮素的矿化与硝化数据进行拟合。结果表明,3年苜蓿地的矿化速率最高,21年苜蓿地的矿化速率最低,且土壤氮素快速矿化主要在培养前7 d,之后逐渐平缓,并在28 d趋于稳定。经一级动力学方程拟合可知,氮矿化势（N_o）的变化范围为89.28~124.51 mg·kg^-1,21年苜蓿地 > 3年自然恢复地 > 3年苜蓿地 > 3年荞麦地 > 未复垦新排土 > 9年苜蓿地;矿化速率常数（k）的变化范围为0.022 6~0.051 9,3年苜蓿地 > 9年苜蓿地 > 未复垦新排土 > 3年自然恢复地 > 3年荞麦地 > 21年苜蓿地。氮矿化势与土壤有机质含量显著正相关（r=0.91）。复垦区各土壤随培养时间的延长硝态氮含量大致为"S"型曲线且可分为3个阶段：前期阶段（0~5 d）-上升阶段（5~14 d）-稳定阶段（14~28 d）;Logistic方程拟合结果显示：复垦年限显著影响硝化高峰出现的时间（不同复垦年限苜蓿地最大相差6.85 d）,21年苜蓿地硝化过程剧烈而短促,3年自然恢复地的硝化过程缓慢而漫长;耕地较草地有更大的硝化速率与更长的硝化时间。长期的种植苜蓿复垦显著提高了土壤的氮库容量,矿化过程更为平稳。     

乔灌草治理年限对红壤区土壤养分的影响

以退化红壤区4个不同治理年限的乔灌草混交治理措施的马尾松林地和未被治理的严重侵蚀退化马尾松林地为研究对象,研究不同治理年限的乔灌草治理措施对土壤养分特征的影响。研究表明:(1)土壤有机质、全N、全P含量变化范围分别为0.81~28.10g/kg,0.18~1.15g/kg,0.03~0.18g/kg,均随治理年限的增加呈上升趋势,增速规律为先快后慢;土壤全K含量变化范围为0.92~4.65g/kg,治理13年后全K含量最高在40—60cm土层,增速规律为先慢后快。(2)土壤养分与治理年限相关性分析显示,土壤有机质含量、全N含量与治理年限存在显著相关关系(P0.05),土壤全P含量与治理年限存在极显著相关关系(P0.01),土壤全K含量与治理年限没有相关性。研究认为,乔灌草混交治理措施下的马尾松林地土壤养分含量与治理年限具有相关性,可为生态治理与恢复提供科学依据。     

柳新国家复垦示范区充填复垦土壤性质及其分类建议

研究了徐州柳新采煤塌陷地充填复垦土壤的pH值和全氮全磷以及有效钾的的性质,并对复垦土壤的分类提出建议。结果表明,该区充填复垦土壤受地下水碱性影响严重;复垦土壤养分中氮和磷含量受影响较大;土壤养分变化受种植作物影响最大,其次是复垦时间长短;充填物性质在短期内对表层土壤性质无明显影响。建议在系统分类中增加复垦表层,扩充人为新成土亚纲的内涵,增设复垦人为新成土土类。     

不同种植年限日光温室土壤盐分和养分变化研究

以山西省临汾市不同种植年限的蔬菜日光温室土壤为研究对象，分析了土壤有机质、碱解氮、硝态氮、速效磷、速效钾等养分指标的累积状况以及温室土壤电导率、可溶性盐、pH值的变化情况。结果表明，与大田土壤相比，温室土壤电导率和可溶性盐含量逐年增加，pH值下降，种植8a的日光温室土壤盐分累积量已接近黄瓜的生育障碍临界点；土壤养分均有不同程度的累积，尤其是土壤速效磷、硝态氮的累积严重；日光温室特殊的环境条件以及过量施用化肥是土壤盐分累积和养分富集的主要原因。     

开垦年限对黄河三角洲盐碱地土壤质量的影响

以黄河三角洲开垦年限5 a、10～15 a、20～25 a、30～35 a、50～60 a的小麦/玉米连作土地利用类型为研究对象,从土壤物理、化学、生物学指标出发,选取容重、有机质、全氮、有效磷、速效钾、全盐、pH、蔗糖酶、碱性磷酸酶等9个土壤质量指标,通过主成分分析,计算土壤质量综合指数(Soil Quality Index,SQI),定量评价不同开垦年限土壤质量变化过程。结果表明:土壤质量随开垦年限的增加呈增加的趋势,与未开垦荒地相比,开垦5 a、10～15 a、20～25 a、30～35 a、50～60 a的SQI在0～20 cm和20～40 cm土层分别提高了36.70%～161.49%和164.44%～444.40%。SQI在不同开垦年限期间表现出不同的上升程度,与未开垦荒地相比,开垦初期(5 a)0～20 cm和20～40 cm土层SQI分别提高了36.70%和164.44%,开垦10～15 a后,SQI较开垦初期(5a)分别提高了38.27%和18.18%,开垦20～25 a后较10～15 a分别提高了10.37%和39.35%,30～35 a较20～25 a分别提高了24.42%和24.79%,50～60 a较30～35 a分别提高了0.74%和0.17%。开垦5 a、10～15 a、20～25 a、30～35 a、50～60 a的0～20 cm土层分别较20～40 cm土层SQI提高了65.69%、93.85%、53.53%、53.08%、86.95%。表明开垦种植作物会提高黄河三角洲盐碱地土壤质量。     

黄河流域矿区充填复垦泥沙供需状况及输沙路径分析

引黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地是减轻黄河淤积和提升矿区复垦率的有效途径,有助于改善区域生态环境。该文以黄河主要淤积河段及沿岸150km范围内的23个国家规划矿区为研究区,分别采用沙量平衡法和开采沉陷预计法估算了黄河流域矿区充填复垦泥沙的供给量和需求量,初步分析了适宜引黄充填复垦矿区并设计了概略输沙路径。研究结果表明:1950—2013年,黄河主要淤积河段的总泥沙淤积量约为144.31亿t;截至2013年,各规划矿区充填复垦总需沙量约为225.12亿t;综合考虑泥沙供需状况和输沙距离2个因素,包头、义马、焦作、郑州、肥城、黄河北、淄博7个近距离矿区和乌海、平顶山、晋城、鹤壁、新汶5个中距离矿区适宜黄河泥沙充填复垦,需沙量和需调用水量分别为90.19和148.81亿t;各适宜充填复垦矿区的概略输沙路径长度处于21.98～109.02km,总长度约为643km。研究成果可为黄河泥沙充填复垦技术推广提供前期专题性基础数据,为后续可行性研究、规划设计及充填复垦等相关政策制定提供参考。     

黄河泥沙充填复垦中土工布排水拦沙效果的模拟试验

为验证土工布用于加速引黄河泥沙充填采煤沉陷地的后期侧向排水及降低排水中泥沙含量的效果,在室内进行了基于土工布的泥沙充填排水模拟试验。该试验在玻璃槽内完成,设计3个试验处理,分别为ZT-250(整个断面开口+铁丝网+ZW-250土工布)、ZT-300(整个断面开口+铁丝网+ZW-300土工布)以及CK(断面中间部分开口+可调节高度的塑料板)。测定了3个处理的排水含沙量及泥沙粒径、玻璃槽内表层泥沙粒径以及充填表层和底层泥沙含水率随时间的变化。结果表明:1)3种处理排水含沙量整体差异较小,但使用土工布处理的排水含沙量随时间的延长逐渐降低,而对照处理排水含沙量随时间的延长逐渐增大;2)排水初期和中期,对照CK的排水中泥沙的黏粒含量均高于使用土工布的2个处理。排水后期CK的黏粒含量介于处理ZT-250和ZT-300之间。随着试验的进行,使用土工布的2个处理排水中泥沙的黏粒含量逐渐升高,粉粒含量逐渐降低,而对照处理呈现相反的变化趋势。使用土工布的2个处理拦沙效果较为稳定。3)3种处理充填表层泥沙粒径级配无明显差异,但使用土工布处理充填的表层泥沙的极细砂粒含量较高。4)3种处理充填泥沙表层和底层含水率变化存在差异,使用土工布可以加速泥沙中过饱和水的排除,其中处理ZT-250排水效果最好。该研究可为中国东部高潜水位平原矿区采煤沉陷地引黄河泥沙充填复垦的快速排水工艺革新提供依据。     

黄河中游多沙粗沙区粗泥沙输沙模数区域分布及产沙量分析

通过对黄河中游多沙粗沙区中d≥0.05 mm和d≥0.10 mm不同粗泥沙年输沙模数级的区域分布及产沙量的分析,得出d≥0.05 mm粗泥沙年输沙模数大于等于2 500、5 000和10 000 t/km2的粗泥沙来源区面积分别为5.82万、1.97万和0.22万km2,对应区域产生的全沙量分别占黄河中游多沙粗沙区全沙量的80.0%、35.6%和5.9%;d≥0.10mm粗泥沙年输沙模数大于等于350、700、1 400和2 800 t/km2的粗泥沙来源区面积分别为5.80万、3.94万、1.88万和1.17万km2,对应区域产生的全沙量分别占黄河中游多沙粗沙区全沙量的79.8%、58.3%、34.5%和24.2%。研究不同输沙模数级的区域分布、面积及产沙量,为粗泥沙集中来源区界定提供支撑。     

略论黄河中游水沙变化及水土保持减沙效益

该文评述了８０年代黄河中游水沙变化情况，水沙变化原因，水土保持减沙效益，及水沙变带来的某些影响，并对今后水沙变化应进一步深入研究的问题提出了初步意见。     

宁夏灌区不同类型农田土壤氮素累积与迁移特征

在宁夏灌区选择设施菜田(n=4)和水旱轮作大田(n=4),通过田间多点取样观测和室内分析的方法,研究了2种类型农田土壤氮素累积与分布特点,以及其迁移对浅层地下水的影响。结果表明,设施菜田0~150 cm土壤剖面溶解性总氮(TSN)、硝态氮(NO3--N)和溶解性有机氮(SON)含量都显著高于大田,前者分别是后者的1.5~5.6、1.5~3.4倍和1.6~9.8倍。设施菜田土壤氮素主要累积在0~5 cm和5~20 cm土层,而大田主要在40~100 cm土体。设施菜田和大田土壤溶解性总氮占全氮比例分别在5.4%~11.5%和2.2%~4.9%之间,前者的淋失风险较高。设施菜田各形态氮素累积量表现为SONNO3--NNH4+-N,大田为NO3--NSONNH4+-N。设施菜田浅层地下水中TSN、NO3--N和SON含量也都显著高于大田,前者平均含量分别是后者的9.5、13.8倍和7.0倍。因此,硝态氮和溶解性有机氮都是2种类型农田氮素累积的主要形态,也是浅层地下水污染的重要来源。     

黄河中上游地区水利水保措施蓄水拦沙作用分析评价

对黄河中上游地区水利水保措施的蓄水拦沙作用分析的结果表明,现阶段水保措施年均蓄水量为10亿m~3,年均拦沙量3亿t,支流水库和淤地坝的拦沙量占水保措施拦沙量的77.8％。这种蓄水拦沙作用是在80、90年代降雨量减少的情况下得出的,由于前期积累、隐蔽、潜伏着许多泥沙问题,某些支流遇到较大暴雨产沙量激增,这对黄河下游可能会造成一定影响。当前应当把更多的精力和投资放在沟道的整治和利用上,大力修建控制性的大型骨干水库或淤地坝。