黑岱沟矿区排土场不同复垦方式下土壤性质的研究

结合野外调查和室内分析,对黑岱沟矿区排土场不同土地复垦方式下的土壤性质进行了研究。结果表明:除土壤容重和pH值外,不同复垦方式土壤有机质、硝态氮、铵态氮、速效磷、团聚体、脲酶和蔗糖酶含量在整体上较未复垦地土壤有所提高;研究区土壤有机质、硝态氮、脲酶、蔗糖酶等指标间呈显著或极显著正相关,可作为综合指数来表征土壤质量的好坏;以林地为主的混合复垦方式土壤恢复指数较高,表明林地混合复垦方式对黑岱沟矿区排土场土壤修复有重要意义。     

高潜水位平原区采煤塌陷地复垦土壤形态发育评价

土壤的形态特征含有丰富的环境信息,是环境变化与生态重建的重要依据,可以推断土壤发育的强弱。矿山复垦土壤为人造新土壤,可能构造出不同的土壤形态,复垦土壤形态特征的研究对复垦土壤生产力的提高和复垦技术的革新具有重要意义。该文以高潜水位平原区采煤塌陷地复垦土壤为研究对象,探讨定量评价复垦土壤形态发育状况。研究采用实地调查和室内分析相结合的方法,依据中国土壤系统分类用土壤剖面描述标准,构建了复垦土壤形态发育评价体系,进行土壤形态定量评价。结果表明,形态发育指数HI(土层发育指数)和WPDI(土壤权重剖面发育指数)能够较好的反映复垦土壤与当地原状土壤的发育程度差异:复垦土壤土层发育指数HI和土壤权重剖面发育指数WPDI平均值分别为0.57、0.56,而当地原状土壤HI和WPDI的平均值为0.68、0.69,表明复垦土壤形态发育程度相对较弱;HI曲线形状异于原状土壤,表层HI高于其他土层,不同复垦方式的WPDI显示的发育程度序列为:充填复垦(外源土)>挖深垫浅>挖深垫浅(泥浆泵)>充填复垦(粉煤灰、煤矸石等);随复垦时间的延长,复垦土壤发育程度呈现增长趋势。     

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。     

不同复垦方式下土壤无机磷的空间分布特征

以济宁地区引黄充填复垦、引湖充填复垦和预复垦3种复垦方式样地土壤为研究对象,通过分层采样和室内分析,研究不同复垦方式下土壤无机磷(Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca10-P)的空间分布情况,并找出影响复垦土壤速效磷偏低的原因。结果表明:(1)3种复垦方式下的复垦土壤全磷含量在0.42~0.77g/kg之间,土壤速效磷含量在0.65~5.22mg/kg之间,复垦土壤全磷含量丰富而速效磷含量偏低;(2)复垦土壤中各无机磷形态以难被植物利用的Ca10-P和O-P含量最高,易被植物利用的Ca8-P和Ca2-P含量最少,不同复垦方式下的土壤各无机磷形态含量略有差别,与一般土壤相比,复垦土壤中第二磷源Ca8-P含量占到3%,比重相对降低,难利用磷源O-P含量占到32%,比重大幅升高;(3)复垦土壤无机磷总量和各形态无机磷含量在表层积累,随土层加深,其含量和有效性呈逐渐降低的趋势,其中引黄充填复垦和引湖充填复垦无机磷含量和有效性优于预复垦;(4)复垦土壤中速效磷含量与土壤压实度呈显著性负相关,相关系数r=-0.554*(p0.05),与难溶性Ca10-P呈极显著性正相关,相关系数r=0.650**(p0.01)。复垦土壤压实度偏高和有效磷源含量缺乏造成复垦土壤全磷含量丰富而速效磷偏低,比较而言,预复垦方式受到更多的机械碾压而磷素状况更差。     

高潜水位煤矿区完整复垦周期的土壤碳演变特征

在济宁高潜水位矿区的充填复垦区内,分析完整复垦周期的土壤碳演变特征。通过从塌陷地(M1)、复垦年限为0,3年的复垦耕地(M2、M3)以及正常耕地(M4)采集土样并检测土壤全碳(TC)、有机碳(SOC)、有机碳密度(SOCD)、有机碳组分(WDOC、POC、MOC、LFOC、HFOC、MBC)及稳定性同位素(δ13C),研究不同复垦周期阶段下土壤碳空间特征的变化情况。研究表明:(1)塌陷地的TC、SOC、SOCD和各有机碳组分含量较低。经过复垦措施期后,SOCD在复垦当年就恢复到正常耕地的水平,TC和SOC含量随着复垦年限不断增加。WDOC、POC、LFOC、MBC等组分恢复速率较快,MOC和HFOC恢复周期较长。(2)TC、SOC、SOCD和各有机碳组分的恢复速率随着土层深度的增加逐渐减缓。(3)复垦土壤的δ13 C均值在不同深度间的差异较小,而标准差和变异系数偏大,说明复垦土壤层次不明显且同一层次间土壤来源混乱。从整个复垦周期来看,复垦工作虽具有碳汇作用,但会对土壤层次造成破坏。建议进行塌陷地治理时,尽量采用对土层扰动较小的复垦方式,对表土剥离和回填工序进行优化和监督,从而达到更好的恢复效果。     

矿区复垦土壤养分变化趋势研究

系统研究了孝义露天铝矿不同复垦年限的土壤养分变化 ,结果表明 :随着复垦年限的增加 ,复垦土壤有机质、全氮、有效磷均呈逐年增加趋势 ,土壤容重逐年下降 ,土壤全磷、全钾、速效钾、土壤 pH、交换量和Cu、Zn、B、Mn、Fe等微量元素的有效态含量变化不明显。研究证明通过种植牧草和大量施用有机肥和化肥 ,可加速复垦土壤的熟化、土壤理化性状逐年改善 ,土壤生产力逐年提高。     

矿区复垦对土壤养分和酶活性以及微生物数量的影响

[目的]研究矿区复垦对土壤养分和酶活性以及微生物的影响,并揭示其时空演变规律。[方法]以安徽省庐江钒矿区碳质页岩风化物区域的复垦土壤为对象,采用野外调查和室内分析的方法,对矿区复垦下的土壤养分、酶活性及微生物数量展开调查。[结果]随着复垦年限的增加,土壤电导率、含水量和全盐含量均明显增加,土壤容重、pH值和总孔隙度则明显降低;随着复垦年限的增加,土壤全钾和有效钾含量均降低,有机质、全氮、碱解氮、微生物量碳和微生物量氮增加,而全磷和有效磷并没有明显的变化趋势,其中土壤微生物量的变化幅度最大,对复垦的响应最为敏感;随着复垦年限的增加,矿区土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性和微生物数量均有所增加,但其增加幅度逐渐减小,细菌数量处于绝对优势地位,占到微生物总数的99.3%以上;随着土层深度的增加,土壤酶活性、微生物数量和土壤养分均呈降低趋势,表现出明显的"表聚性",同层相比,基本呈现出:60a40a20a5a规律,局部有所波动。[结论]矿区复垦能够改善土壤质量和土壤肥力;矿区复垦过程中通过影响土壤微生物活动和代谢进而影响土壤养分及酶活性,同时土壤微生物与养分和酶活性等地下生态指标之间在复垦过程中具有统一性。     

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。     

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。     

重金属污染矿区复垦土壤微生物生物量及酶活性的研究

对铜矿废弃地复垦土壤微生物生物量及酶活性研究结果表明 ,与对照土壤相比 ,矿区复垦土壤微生物生物量C、N和P均有所降低 ,微生物商Cmic Corg可作为矿区重金属污染土壤微生物学敏感指标之一 ;酶活性变化与此相似 ,脲酶、脱氢酶和酸性磷酸酶与对照差异显著 ,其他则与对照差异明显 ,一定程度削弱了矿区土壤中C、N营养元素周转速率和能量循环     

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。     

不同灌溉方式和作物类型对西北干旱区耕地土壤盐渍化的影响

土壤盐渍化是西北干旱区耕地发展的主要限制因素之一。近10年来,新疆石河子垦区耕地的灌溉方式和作物类型都发生了很大的变化,并对耕地土壤的盐渍化产生了影响。为此,基于不同作物类型、不同灌溉方式下典型耕地地块的实验数据,采用配对T检验、曼-惠特尼U检验等统计分析方法,研究了垦区灌溉方式和作物类型对耕层土壤盐分的影响。结果表明：（1）漫灌相对于滴灌来说,会降低土壤耕层的总含盐量,但是却使得耕层表层盐分积聚;漫灌条件下盐分在水平方向分布比较均匀,而滴灌条件下其分布离散程度较高。（2）作物类型对土壤耕层总含盐量及盐分在耕层土壤中的水平和垂直分布影响均不显著,短期的作物改种（棉地改为玉米地）对土壤耕层盐分含量没有明显影响。     

北京山区典型植被类型土壤饱和导水率及其影响因素

研究典型植被类型的土壤饱和导水率(K_s)分布及其影响因素,可为北京山区植被建设提供有力借鉴,同时加深对于土壤水分运动的理解。选取北京山区最具代表性的4种植被类型,获取不同类型、不同层次的土壤饱和导水率,调查土壤理化性质与根系生物量、石砾体积,利用Pearson相关性分析、多元逐步回归、通径分析,明晰了北京山区典型植被类型下的土壤饱和导水率分布及其影响因素。结果表明:(1)土壤饱和导水率介于0.05~2.23 mm/min,属于高度变异,随土层向下不断减小,侧柏×灌木混交林、侧柏纯林与侧柏×五角枫混交林的土壤饱和导水率存在显著差异(p＜0.05)。土壤饱和导水率与土层深度之间的关系符合对数函数关系式y=±aln x+b,R²≥0.858。(2)相关性分析结果表明,土壤饱和导水率与容重、总孔隙度、毛管孔隙度、根系生物量、有机质含量均呈极显著相关关系(p＜0.01),与非毛管孔隙度、自然含水率呈显著相关关系(p＜0.05)。(3)逐步回归分析得Y=3.42X₂+0.78X₆-1.333,R²=0.862。进一步通径分析可知,根系生物量主要通过直接作用影响土壤饱和导水率,而总孔隙度通过间接作用影响土壤饱和导水率。可知,侧柏×灌木混交林的导水性能最佳,后续的植被建设应重点考虑侧柏×灌木混交林,以达到减少径流、涵养水源的目的。     

国内外矿区土地复垦研究进展

人类对矿产资源的大规模开采导致的矿区土地受损及环境恶化一直是国内外研究关注的热点,矿区土地复垦和生态环境恢复也一直受到世界相关国家的高度重视。本文在概括国内外土地复垦历程及阶段特征的基础上,介绍了世界发达国家土地复垦新进展及我国在土地复垦理论、方法和技术方面取得的成绩;针对我国新发布的《土地复垦条例》,借鉴国外先进土地复垦的理论和技术,探讨了我国矿区土地复垦未来的研究方向。     

洛惠渠灌区典型样区地下水位与电导率关系研究

洛惠渠灌区位于陕西省关中平原东部,由于不同区域的积盐过程不完全相同,针对洛惠渠灌区地下水的盐分变化情况,采用Morlet小波分析了灌区76#井的电导率和水位周期变化规律。结果表明,电导率变化和水位变化有很好的相关关系。小尺度上,水位变化周期和电导率的基本相同;大尺度上,水位约为电导率变化周期的2倍。两者变化存在明显的逆向位。该地区含有大量可溶性盐层,地下水电导率本底值较高。由于大气降水补给,电导率值随水位变化在一定的范围内波动。研究结果可为该灌区地表生态环境的改善提供依据。     

矿区生态修复过程中不同立地类型土壤水动力学特性

[目的]揭示矿区不同立地土壤水动力学特性及其影响因素,为矿区生态环境恢复治理提供科学依据。[方法]基于矿区不同立地类型土壤水分特征曲线、非饱和导水率、孔隙度与紧实度等监测试验,揭示不同立地类型土壤持水性、有效水含量和导水特性等变化规律。[结果]土壤持水性和供水性在受损区<修复3a区<修复5a区<修复10a区<修复15a区<未干扰区,但修复区20—40cm土壤持水性、供水性较0—20cm土壤低,修复效果不明显;土壤结构改善效果遵循受损区<修复区<未干扰区的变化规律,且修复区亚表层土壤结构改善效果不明显。采用指数函数拟合吸力和非饱和导水率效果较好(r2>0.95),相同吸力下,容重大而非饱和导水率较小;非饱和导水率和容重呈负相关,和孔隙度呈正相关且相关性随吸力增加降低。矿区0—20cm易有效含水量呈现受损区<修复3a区<修复5a区<修复10a区<未干扰区<修复15a区,但修复区20—40cm土层易有效水含量较0—20cm小。[结论]土壤易有效水含量和容重、紧实度呈负相关关系,与总孔隙度、黏粒含量呈正相关关系。修复后土壤结构有所改善,持蓄调节水分能力有所提高。