矿区废弃地土壤重构与性能恢复研究进展

土壤重构是土地复垦研究的核心内容。本文从生物种类与活性、土壤理化性质与矿物学特性、土壤重构新技术的使用等三个方面综述了当前国外进行矿区废弃地土壤重构研究现状;同时从土壤理化性质与土壤养分、土壤微生物及生化特征、土壤剖面重构等三个方面对国内矿区土壤重构研究进展进行了阐述。     

基于CT分析露天煤矿复垦年限对土壤有效孔隙数量和孔隙度的影响

露天煤矿排土场由于排土过程中大型机械压实等作用会对土壤的孔隙结构产生影响,重构适合于植被生长的土壤孔隙结构是排土场土地复垦的重要工作。为对排土场重构土壤孔隙结构进行定量分析,该文采用高精度无损计算机断层扫描技术(CT)对山西平朔矿区安太堡露天煤矿排土场平台全黄土母质覆盖的不同复垦年限(0、20、23 a)以及原地貌的土壤进行分层扫描成像,并利用Photoshop和Arcgis软件对扫描图像进行处理和统计分析,探讨了排土和复垦对土壤孔隙数量和孔隙度的影响,分析了排土场重构土壤大、中和小孔隙的变化。结果表明:原地貌土壤孔隙数量和孔隙度最大,其次是复垦23和20 a的土壤,排土后未复垦土壤孔隙数量和孔隙度最小。采矿和排土等活动由于大型机械压实作用降低了土壤孔隙数量和孔隙度,尤其是大孔隙数量和大孔隙度;土地复垦对增加土壤孔隙数量和孔隙度有一定的作用,但是过程比较缓慢。采矿和排土等活动对表层土壤孔隙数量和孔隙度的影响要高于底层土壤。该研究可为黄土区大型露天煤矿排土场重构土壤结构的优化与土地复垦措施选择提供依据。     

采煤塌陷地复垦土壤质量研究进展

土地复垦是补充耕地的重要措施,同时也是改善煤矿区生态环境的主要途径。该文对复垦土壤质量进行了综述,主要对土壤重构的方法;重构土壤的物理、化学性状的变化;重构土壤生物活性等方面进行分析。目前土壤重构的方法分为充填重构和非充填重构,非充填重构包括土地平整、修筑梯田、挖深垫浅、深沟台田等方法;充填重构根据充填材料的不同分为粉煤灰、煤矸石、河湖泥和垃圾充填。重构土壤的理化性状的变化主要集中在土壤容重、含水率、结构和主要养分变化的研究上,在粉煤灰、煤矸石充填的土壤上有重金属污染的可能性。部分研究证明重构土壤的微生物     

矿山废弃地土地复垦与生态恢复研究进展

矿山开采破坏环境、挤占耕地,诱发严重的社会问题.近几十年来,矿山废弃地土地复垦和生态恢复已成为跨学科研究热点,然而,和欧美发达国家相比,我国矿山废弃地工作存在土地复垦比率低与复垦质量差的特点.矿山废弃地土地复垦和生态恢复主要包括3方面:土壤重构、生物恢复和废水控制与处理.土壤重构技术主要包括物理、化学和工程措施,目标是重构适宜的土壤剖面和理化性质,重金属污染去除技术也是土壤重构的重要内容.生物修复可以划分为植物修复、土壤动物修复、土壤微生物修复以及菌根生物修复技术.就生态恢复和土地复垦的内涵、目标、基础理论和技术体系展开评述,并指出建立健全管理机构、明确资金来源对矿山废弃地复垦的重要性.同时认为应当加强矿山废弃地生态环境影响机制机制研究,采用3S技术和信息系统技术监测、评估和监管复垦工作,努力实现矿山废弃地环境损害减缓技术突破,建立矿山废弃地土地复垦和生态恢复的理论体系与技术规范.     

引黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地技术的试验研究

为探寻适合中国东部高潜水位平原矿区的土地复垦新技术,该文选取济宁市北部试验场为研究对象,介绍了引黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地的新技术,包括技术工艺流程、复垦后地貌景观、复垦土壤剖面状况、复垦土壤理化性状以及复垦农田生产力。结果表明:1)短距离引黄河泥沙充填复垦技术在济宁市北部试验场得到了成功应用,土地复垦率为100%,耕地面积恢复率达95%,证明了引黄河泥沙充填复垦技术的可行性;2)黄河泥沙充填复垦土壤剖面的保水保肥性能存在一定的不足,复垦农田的表层(0~20 cm)、中层(20~50 cm)和底层(50~80 cm)土壤的含水量、全氮、速效钾、有机质含量以及表层(0~20 cm)土壤的有效磷含量均小于对照农田相应层的含量,且复垦农田土壤全氮和有机质较为缺乏,限制了农作物的生长;3)实地测产发现充填复垦农田的产量只有对照农田的一半左右,说明需要对充填复垦工艺进行革新和复垦土壤进行改良。论文在分析引黄充填技术可行性的基础上,提出了未来需要革新的4个方面:复垦土壤剖面重构的革新、水沙快速分离的充填排水工艺革新、动水条件下高效取沙设备的优选与革新以及远距离管道输沙技术参数优选。引黄河泥沙充填复垦技术对滨黄河流域的河南、山东等省很多矿区的采煤沉陷地都具有推广应用价值。     

黄土高原矿区复垦土地土壤监测分析

随着煤矿开发活动的加剧,矿区水土流失问题日益突出,对采空沉陷区、排矸场、废弃厂区等区域进行土地复垦和生态重建意义重大。重构土壤是保障生态重建的基础内容之一,以山西省乡宁县毛则渠矿区复垦土地为研究对象,分别对其中的耕地、林地、草地进行了3个周期的监测,从土壤水分、土壤容重、全氮、全磷、全钾等方面分析和讨论了重构土壤特性在监测周期内的变化。总体而言,随着复垦时间的延长,土壤含水量会逐渐增加且高于原地貌水平,土壤容重逐年降低,土壤中有机质含量有不同程度的增加,全磷、全钾、全氮含量呈上升趋势。     

采煤塌陷对土壤理化性质影响的研究进展

煤矿开采导致地表塌陷,并改变原有土壤理化性质。为了更好地开展矿区土地复垦,进行土壤重构,必须要对塌陷区土壤理化性质进行分析研究。本文综述了塌陷对土壤理化性质的影响以及土壤理化性质空间变异的国内外研究现状,总结当前研究存在的问题,并提出以后塌陷区土壤理化性质研究方向,为塌陷区土壤理化特性变化机理揭示提供指导。     

高潜水位采煤塌陷区重构土壤水分运移规律模拟研究

以江苏省徐州市贾汪矿区为研究区,通过野外采样与室内土柱试验模拟不同土壤重构模式,对固定地下水位不同重构模式下土壤水分运移过程进行了观测。试验设置土柱上层0—50cm为土壤充填,50—80cm为不同表土替代物充填。按照下层50—80cm充填物的不同,设置4组处理,其中处理1为对照组(土壤充填),处理2(粉煤灰充填)、处理3(煤矸石充填)、处理4(煤矸石-粉煤灰混合物充填)为试验组。结果表明:(1)重构土壤上层含水率与下层相比变化明显,底层含水率临近于饱和含水率,变化微小;(2)在不同充填物的分界线处含水率变化明显,充填物类型对土壤水分垂直变化有较大影响;(3)煤矸石、粉煤灰混合物充填重构模式含水率变化规律与土壤充填模式最为一致,且饱和含水率最为接近,具有良好的保水、透气性,是高潜水位采煤塌陷区土地复垦最理想的土壤重构模式。本研究可以为高潜水位采煤塌陷区土地复垦的土壤重构以及盐渍化控制等提供一定的理论依据和技术支撑。     

新疆煤矿土地复垦为草地的适宜性评价方法与应用

土地复垦适宜性评价是土地复垦工作的基础,其评价结果直接决定将来土地复垦的方向和类型。该文以新疆15个煤矿为研究背景,选取了土地待复垦单元土地损毁后的地面坡度、损毁土地深度或压占区堆积物平整量、土地损毁后复垦土源保证率、土壤中黏粒含量、土壤有机质含量、覆土厚度和土地复垦单元可用于灌溉的地表径流量等7个因素作为土地复垦适宜性评价因子,构建了适合新疆煤矿土地复垦为草地的适宜性评价指标体系;以15个煤矿的76个待土地复垦单元作为学习样本,首先采用Q型聚类分析方法将76个样本划为4类,将分类结果与以往结合规范分类结果进行对比,其结果唯一,符合实际且更加精确;然后采用判别分析方法对76个样本进行训练,建立了相应的评价模型,采用回代估计方法对样本逐一进行检验,正确率达到98.7%。将该评价模型应用到新疆尼勒克科尔克煤矿和新疆皮里青煤矿,对2个煤矿的11个待土地复垦单元其复垦为草地的适宜性进行评价,评价分类结果与神经网络模型、因子和聚类联合分析的分类结果一致,分类结果符合规范分类结果范围且更加精确和符合实际。该评价指标体系和评价模型可为新疆煤矿土地复垦工作提供参考。     

煤矿区复垦土壤压实时空变异特征

为了揭示煤矿区复垦土壤压实状况的时空变异规律,该文以未塌陷土地为对照,通过实地测定,分析5个复垦年限水平和垂直方面的土壤压实度变异特征。结果表明：复垦土壤表层压实度以复垦1 a（正在复垦）的最大,达到 2050 kPa,随着复垦年限增加逐渐减少,复垦5 a的最小（50 kPa）,基本达到未塌陷土地的压实度。表层土壤压实度空间变异最大的是复垦5 a的土地（变异系数为68.40%）,其次是未塌陷土地（52.58%）,最小的是正在复垦的土地 （22.01%）。从各层的变异情况看,正在复垦的土地各个层次土壤压实度都较大且变异系数较低,其他复垦年限土壤压实度上面3层较小但变异大,至第4层（22.86～30.48 cm）达到较高值,且变异较小,之下压实度基本稳定。     

两种利用类型煤矸山复垦重构土壤贮水特性研究

土壤贮水能力是复垦地植被恢复和生态重建的基础。因此开展煤矸山复垦重构土壤贮水能力研究对于指导煤矸山植被复垦具有重要意义。以长治王庄煤矸山复垦6 a的林地（SL）和草地（GL）为对象,分析了2种利用类型煤矸山复垦重构土壤1 m土层贮水状况。结果表明:（1）复垦林地（SL）和复垦草地（GL）土壤容重分别较普通林草地（CK）高12.7%和19.0%（p > 0.01）。两种复垦地土壤容重的剖面变化有别于普通农地,并且其差异主要体现在60 cm以上土层。（2）SL样地和GL样地土壤总孔隙度分别较CK样地低20.5%和30.9%,非毛管孔隙度分别较CK低80.0%和74.9%,而土壤毛管孔隙度分别较CK样地高14.1%和2.4%,因此,两种复垦地土壤饱和贮水量和非毛管贮水量明显低于普通农地,但毛管贮水量高于普通农地。（3）SL样地和GL样地1 m土层土壤平均含水量和总贮水量分别较CK样地高7.8%,12.3%和23.5%,34.9%,但两种复垦地与普通农地1 m土层含水量和贮水量的差异在60—100 cm最大。     

不同利用方式和开垦年限下红壤水稳性团聚体及养分变化研究

本文就不同开垦年限下旱地、水田、菜园和荒地土壤水稳性团聚体、有机C和各养分的变化规律及其相互关系进行了研究.结果表明,荒地开垦为旱地、水田和菜园后,>5 mm的水稳性团聚体含量迅速下降,但随着利用年限的延长,>0.25 mm的水稳性团聚体总量呈增加趋势.旱地和菜园土壤有机C的积累速度高于全N,而水田土壤中全N和有机C含量同时迅速上升.土壤全P含量随开垦年限增加快速升高,但土壤K素淋失严重,随着熟化程度的提高而降低.红壤各粒级水稳性团聚体含量与有机C和全N含量之间均达到了显著相关关系,而与全P和全K间相关性不显著.可见,土壤团聚体稳定性程度保持在何种水平,主要取决于农田有机C库及N的平衡状况.     

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。     

荒漠地区土地开垦对土壤团聚体稳定性及碳固定的影响

[目的]研究土地开垦前后土地利用方式对该地区土壤团聚体稳定性及有机碳的响应机制,为艾比湖湿地保护区的荒地开垦和植被恢复及农业生产提供科学理论依据。[方法]选取新疆艾比湖流域未开垦的天然林地(CK)和开垦后人工种植的枸杞地、葡萄地、棉花地、苜蓿地共5种不同土地利用类型下,探究荒漠生态系统土地开垦后的土壤结构和有机碳含量的变化规律。[结果]荒漠地区土地开垦对土壤团聚体稳定性及碳固定有显著的影响。土地开垦后,人工种植地块大团聚体(>0.25 mm)含量和团聚体稳定性均显著高于CK,其中棉花地力稳性大团聚体含量最高(>87%);枸杞地水稳性大团聚体含量最高(>79.7%),不同人工耕作模式均增加了大团聚体含量。0—30 cm土层人工种植地块不同团聚体粒级有机碳含量分别为5.91～15.46,5.50～10.70,8.12～16.11,6.90～13.67 g/kg,均显著高于CK(3.91～8.73 g/kg),主要分布在0.25～0.5 mm粒级,各人工土地利用方式下土壤团聚体有机碳含量均显著增加,且枸杞地有机碳含量增加最显著。[结论]该区域土地开垦后种植枸杞的耕作模式更有...     

基于Hydrus-1D的黄河泥沙充填复垦土壤夹层结构优化

中国东部矿区煤粮复合区面积大,因采煤沉陷积水,导致大面积的耕地破坏,采煤沉陷地复垦成为中国亟待解决的问题,黄河泥沙夹层式充填复垦技术对实现采煤沉陷地复垦具有积极意义.为优化黄河泥沙充填复垦夹层式土壤剖面设计,该研究采用Hydrus-1D模拟分析了在充填复垦土壤总厚度一定的情况下,不同夹层厚度、位置和数量对重构土壤入渗和...     

空心村整治不同还田材料对冬小麦越冬前土壤水分的影响

在进行空心村整治复垦的同时,需添加适当的材料来提高其可耕性,通过研究不同还田材料在冬小麦越冬前的土壤水分含量及剖面储水状况,来选择保水性较好的材料进行空心村整治还田。采用烘干法,分别在无还田材料,有机肥（鸡粪）还田,粉煤灰还田,有机肥+粉煤灰还田四种处理下,在冬小麦的出苗期、三叶期和分蘖期测定土壤剖面105 cm内水分含量,每15 cm测定一次,并计算各个生育期的土壤储水量。结果表明:用不同材料进行空心村整治还田的土壤水分含量不同,在冬小麦越冬前,用有机肥加粉煤灰还田后土壤0—105 cm剖面各土层平均含水量为18.69%,比单独用有机肥还田高出1.72%,比单独用粉煤灰还田高出1.07%,比无还田材料高出2.84%。土壤剖面储水量也以使用有机肥加粉煤灰还田后的为最大,为239.01 mm,高于单独用有机肥的18.17 mm,高于单独用粉煤灰还田处理的18.92 mm,高于无还田材料的26.05 mm。因此,在对空心村进行整治复垦为耕地时,就水分利用及储水保水性而言,用有机肥加粉煤灰进行空心村整治还田处理时土壤水分状况最佳。