草原露天煤矿土地复垦中表土资源管理研究——以内蒙古呼伦贝尔市伊敏露天矿为例

以内蒙古伊敏露天矿为例,采用野外实地调查的方法,基于研究区对周边环境的影响,针对露天矿开采生产过程中造成的地表破坏,以及表土资源在土地复垦实施过程中的重要性,提出合理可行的表土资源管理措施,即表土剥离、存放以及管护措施,从而确保土地复垦工作的顺利进行。     

保水剂协同外源物添加对矿区复垦地植物生长与土壤养分的影响

为探究有效提高黄土区矿区复垦地的改良措施,设置未添加物与牛粪、鸡粪、绿肥、菌剂4种添加物及其对应添加保水剂10个处理,采用大田试验,通过研究不同处理下植物生长与土壤养分特征,旨在探明保水剂添加是否能够协同外源添加物对矿区复垦产生积极影响。结果表明：大部分外源添加物协同保水剂处理后可不同程度地促进黄芪的生长,保水剂协同牛粪和鸡粪施用均可促进黄芪株高和生物量的增加,而微生物菌剂施用下则相反;保水剂协同鸡粪和绿肥可增大二级根的根径。保水剂协同有机肥可增加土壤有机质与氮含量,而协同微生物菌剂处理不利于增加土壤有机质与氮含量;保水剂配施牛粪和鸡粪降低了土壤全磷含量,保水剂协同绿肥与微生物菌剂可提升土壤全磷含量,对速效磷的影响与全磷相反。综合评价分析可知,保水剂协同绿肥与菌剂对黄芪生长的促进作用较好,而且保水剂协同菌剂对土壤养分的改良作用也较好。未添加保水剂,黄芪大部分生长指标与土壤全磷、速效磷呈负相关关系;添加保水剂处理下,黄芪大部分生长指标仅与土壤全磷呈负相关关系。综上所述,保水剂协同菌剂对黄芪生长与土壤养分改善均具有较好的促进作用,但改良后土壤肥力水平仍较低,建议在实际生产中还应加大外源添加...     

露天煤矿周边不同深度土壤重金属空间变异及分布特征

以准东露天煤矿周边为研究对象,对矿区周围52个土壤样点分别采取0~10、10~20和20~30 cm不同深度的土壤样品,在室内测定了Zn、Cr、Hg和As 4种重金属含量。采用地统计学方法,定量分析了不同深度土壤重金属元素的空间变异性,并通过普通克里金插值深入分析了其水平和垂直方向的空间分布规律。研究表明:土壤重金属元素含量大小顺序为CrZnAsHg,其中Cr、Hg和As的均值分别超过了新疆背景值的0.6倍、2.1倍和1.8倍,超标率均在60%以上,存在较严重的污染。从空间变异性来看,半方差函数符合高斯、指数和球状模型,其块金值均为正值,说明易受正基底效应的影响,而表层和深层土壤重金属元素的块金系数均在25%~75%,呈现中等空间相关性,受随机因素和结构性因素共同作用的影响。重金属元素在水平空间分布具有一定的规律性,其高值密集在矿区周边及工业园附近,而低值出现在研究区南部和古尔班通古特沙漠边缘,总体呈现南北方向递增趋势;而垂直分布上,Zn和Hg元素随深度的增加其含量递减,而As元素在表层和其他两层的空间分布上存在较大的差异。     

露天煤矿排土场边坡表层土壤水分物理性质空间变异特征

为加快海州露天煤矿排土场边坡的水土流失治理进程,同时为同类矿山排土场边坡的有效治理提供理论依据与技术支持,基于GIS原理,采用地统计学与经典统计学相结合的方法开展对排土场边坡表层土壤水分物理性质的空间变异性及其分布特征的研究。结果表明:排土场边坡表层土壤容重表现为弱变异性,饱和导水率表现为强变异性,毛管孔隙度与砾石含量表现为中等变异;毛管孔隙度的相关距离大于容重、砾石含量和饱和导水率,其在坡面分布上的均一性高于其他土壤水分物理性质;土壤水分物理性质具有强烈的空间相关性,其Co/(Co+C)值介于4.88%~15.95%;在排土场边坡不同研究尺度下,同一土壤水分物理性质相关距离范围变化规律较为一致;容重和砾石含量沿坡长方向从上到下表现为先增大后减小的趋势,毛管孔隙度和饱和导水率则为先减小后增大的趋势,土壤水分物理性质在各个坡位的变异程度不一且差异显著。     

黄土区大型露天矿复垦地土壤对植物多样性的影响研究——以平朔安太堡露天矿排土场为例

采用样方调查法及SPSS分析法,对安太堡露天矿开采后排土场植物的生长、多样性的变化及其立地条件等环境因子进行了调查和分析。结果表明,复垦地土壤的改良和植物的恢复都需要时间的积累;立地条件在一定程度上影响着植物的生长,立地条件好,含有一定量石砾的样地,植物生长就较好,多样性指数较高;植物均匀度与土壤容重呈极显著负相关,与总孔度呈极显著正相关,植物香农-威纳指数与土壤速效Cu呈显著正相关;草灌乔配置模式为植物的生长提供了更大的生态位,其样地内的植物多样性指数较高。     

大不列颠露天煤矿土地复垦

露天挖坑采煤,在美国叫做剥离采煤,而大不列颠叫露天开采,这种采煤方式自从第二次世界大战初期一直在大不列颠应用。受当时战争时期对煤炭的大量需求的影响,露天开采在大不列颠已发展成为一种经济而有效的采煤方式。而今露天开采在大不列颠的规模并不大,但却是采煤工业十分重要的组成部分。 二次世界大战末期,对采矿废弃的土地复垦工作取得进展。土地尤其是那些具有生产力的土地,在大不列颠几世代以来总是满足不了人们的需要,而露天开采区分布在人口密度较高的地区,因而露天开采区土地的复垦工作显得异常紧迫。目前,国家煤炭委员会与农业部和林业局合作,并做了极大的努力,设法使露天开采后的土地恢复到原来的生产力。     

黄土区露天煤矿排土场重构土壤颗粒组成的多重分形特征

排土场复垦土壤是由人为方式通过不同重构工艺构成的复杂整体,其由不同颗粒组成、具有不规则形状的特性,其核心工作是重构一个适合植被生长的土壤结构。为了更好地对排土场重构土壤结构进行定量表征,该文通过引入土壤多重分形理论,对山西平朔矿区安太堡露天煤矿排土场4种重构土壤方案(含砾石黄土母质覆盖、含煤矸石黄土覆盖、全黄土母质覆盖、含料姜土黄土覆盖)的2 mm以下土壤粒径分布进行了多重分形参数计算,计算参数包括广义维数谱D(q)、多重分形奇异性指数α(q)以及多重分形谱函数f(α(q))等,并对不同分形参数之间的关系进行了计算。通过研究发现:该研究区大型露天煤矿排土场重构土壤颗粒组成具有明显的多重分形特征,D(0)、D(1)、D(1)/D(0)、Δα和Δf反映了土壤颗粒分布的非均匀质特征;该研究区黄土重构剖面的土壤粒径分布范围较小、测度集中程度较高、离散程度较小,土壤粒径组成非均匀性低;多重分形参数之间具有较好的相关性,可以简化选择D(0)、D(1)/D(0)和Δα或D(0)、D(1)和Δf 3个参数实现对黄土区重构土壤颗粒组成分布的定量表征;黄土重构剖面0～90 cm内土壤多重分形参数变化明显,黄土区表层土壤覆盖厚度应在90 cm以上,煤矸石和砾石对重构土壤颗粒的离散程度有一定的影响,应排弃在90 cm以下土层。该研究可为黄土区露天煤矿排土场土地复垦以及重构土壤质量的量化提供理论依据。     

不同植被措施对露天煤矿排土场边坡径流产沙影响

以内蒙古准格尔旗永利露天煤矿排土场边坡为研究对象,采用野外放水冲刷的试验方法,研究不同放水流量下（5,10,15,20 L·min^-1）沙打旺（Astragalus adsurgens Pall）条播、沙柳（Salix cheilophila）方格+沙打旺撒播、沙打旺撒播、草木樨（Melilotus suaveolens Ledeb）撒播和紫花苜蓿（Medicago sativa）撒播等植被措施对边坡径流产沙的影响。结果表明：植被措施坡面入渗率较裸地增大7.55%~192.19%,沙打旺条播和沙柳+沙打旺撒播的入渗率随放水流量的增加而增大,而裸地、沙打旺撒播、草木樨撒播、紫花苜蓿撒播入渗率随着放水流量的增加先增大后减小再增大。植被措施坡面的径流量较裸地减少0.97%~90.49%。放水流量为5~15 L·min^-1时,沙打旺减水效果最好,流量为20 L·min^-1时,撒播紫花苜蓿减水效益最高。各植被措施的径流量与放水流量均呈显著的幂函数关系。植被措施坡面的产沙量较裸地减小63.45%~93.27%,撒播紫花苜蓿的减沙效果最佳,条播沙打旺次之。各植被措施的产沙量与放水流量均呈显著幂函数关系。结果可为风蚀水蚀交错区露天煤矿排土场边坡植被防护措施的优化配置提供科学指导。     

抚顺西露天矿生态恢复区土壤养分评价

矿区是当前退化最严重的生态系统之一,土壤是生态系统恢复的先决条件,因此明确矿区的土壤基础特性是科学制定矿区生态系统恢复策略的依据。以抚顺西露天矿生态恢复区为研究对象,参考《全国第二次土壤普查养分分级标准》选取土壤pH、有机质、全氮、有效氮、全磷等8指标构建评价指标体系,应用修正的内梅罗综合指数法对矿区土壤展开综合评价,并通过半方差函数对土壤综合养分系数进行拟合,得到最佳的理论模型及其相应的参数,运用Kriging插值法绘制各层次土壤综合养分分布图。结果表明:抚顺西露天矿排弃物综合养分质量处于Ⅱ级,人工客土综合养分质量处于Ⅱ级,生态恢复区0～10cm层次土壤综合养分质量处于Ⅲ～Ⅴ级,平均为Ⅳ级;10～20cm层次土壤综合养分质量处于Ⅱ～Ⅳ级,平均为Ⅲ级;20～30cm层次土壤综合养分质量处于Ⅱ～Ⅳ级,平均为Ⅲ级,土壤养分质量的限制性因子主要为有效氮和有效磷。生态恢复区各层次土壤综合养分系数符合高斯模型,块金系数均小于25%,其空间上大体呈由北帮和南帮向东、西两个方向递减蔓延式分布,南帮部分地区出现养分突变。除20～30cm层次外,矿区各层次土壤养分质量在空间上均表现为:北帮>南帮&...     

干旱矿区排土场不同边坡生态修复模式下减流减沙效益

为探究不同生态修复模式对露天矿区排土场边坡产流产沙规律的影响，采用野外径流小区试验方法，对矿区排土场边坡不同生态修复模式的产流产沙进行了1个雨季的连续观测。结果表明：（1）研究区降雨年内分配不均，主要集中在汛期7—9月，该时期降雨量占到年均降雨量的77.03%，是年内径流泥沙损失最多的时期。（2）不同生态修复模式与对照（只撒播灌草种子）相比均具有减流减沙效果，但是不同生态修复模式的减流减沙效益有显著差异，减流效果从大到小依次为沙柳网格模式（64.35%）>生态棒模式（56.56%）>生态袋模式（52.74%）>铁丝石笼模式（48.70%）>植物篱模式（45.51%）>土壤改良模式（35.89%）>无纺布覆盖模式（33.97%）>砾石压盖模式（8.19%）；减沙效果依次为沙柳网格模式（69.41%）>生态棒模式（61.28%）>生态袋模式（55.09%）>铁丝石笼模式（52.43%）>植物篱模式（48.72%）>土壤改良模式（42.09%）>无纺布覆盖模式（38.31%）>砾石压盖模式（19.34%）。（3）不同生态修复模式产沙量对产流量响应特征均呈极显著正相关（P<0.05，r>0），沙柳网格模式产沙量对产流量响应程度较小，生态棒模式次之，对照产沙量对产流量响应程度最大。