煤矸石山生境空气相对湿度变化研究——以阜新矿区孙家湾矸石山为例

实地观测结果表明:煤矸石山生境在昼间的空气相对湿度呈“V”字型变化趋势。在生长季内,月平均空气相对湿度由高至低的次序为8月>7月>9月>6月>5月。对于同一坡向,排矸年限较长、植被状况较好样地的月平均相对湿度高于排矸年限较短、植被状况较差的样地;对于排矸年限相同、坡向不同的样地,阴坡的月平均相对湿度高于阳坡。整个生长季中,阴坡排矸25 a~45 a样地的月均相对湿度比排矸8 a以下样地高4.4%;阳坡排矸25 a~45 a样地比排矸8 a以下样地高5.5%,植被的存在对于改善干热的矸石山小气候起至关重要的作用。     

煤矸石山不同植物根际土壤AM真菌群落多样性分析

为探讨不同植物类型对煤矸石山丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza, AM)真菌群落的影响,本研究通过高通量测序的方法,调查了禾本科、菊科、豆科和藜科植物根际土壤的AM真菌群落结构及多样性,以期为煤矸石山生态修复中植物种类的选择提供理论依据。结果表明：4科植物共获得球囊菌门(Glomeromycota)OTU数454个,分属于5目7科7属41种,禾本科和藜科植物的OTU数量较多。禾本科AM真菌α多样性中的Chao1指数和Shannon指数最高,藜科组成较为单一,豆科植物根际土壤菌群多样性较低。RDA分析表明,土壤有机质和pH值对AM真菌群落影响作用较大,不同植物AM真菌生态网络关系差异显著,禾本科和黎科植物网络连接密集程度更高且核心物种组成更丰富。研究认为：煤矸石山恢复初期,不同科植物根际AM真菌群落多样性不同,禾本科植物通过与不同种类AM真菌形成良好的共生关系,促使其在煤矸石山恢复早期占据优势地位。     

利用煤矸石制作水稻育苗基质的研究

以配置合格水稻育苗基质为目标,针对现有水稻育苗基质的生产原材料多以草炭为主对环境影响大的问题,探索利用煤矸石作为水稻育苗基质的可行性研究,在生产育苗基质的同时做到固体废弃物的资源化利用。通过对试验原料进行前处理和各项理化性质的测定及试验前进行的配比试验,确定了适合水稻育苗基质的4个处理作为试验组与对照组进行了水稻育苗试验。结果表明：（1）煤矸石可作为水稻育苗基质的材料;（2）煤矸石的最大添加量可达到80%（体积比）,但需要进行活化处理;（3）不经活化处理的煤矸石也可用于水稻育苗,生长情况也较好,但煤矸石的添加量缩减至38%（体积比）。     

The vegetation classification in coal mine overburden dump using canopy spectral reflectance

The canopy spectral characteristics of typical plants in the overburden of the Fuxin coal mine dump were measured and analyzed. The reflectance of Leymus chinensis was affected by the soil, with a slight shift from green (550 nm) to the near infrared (NIR) region. Changes in chlorophyll and water absorption were not significant in the red (670 nm) and NIR bands, respectively. The reflectance curve trend for Artemisia lavandulaefolia was similar to those of Sophora japonica and Ulmus pumila, while the reflectance of S. japonica and U. pumila fluctuated in the NIR region (760-1200 nm), especially with greater water absorption around 930 and 1120 nm. In contrast, the reflectance of A. lavandulaefolia fluctuated slightly around 930 nm and a significant peak appeared at 1127 nm. In addition, the spectral reflectance of S. japonica was lower than for the other species in the visible band (400-700 nm). However, it was higher than for L. chinensis in the NIR region (780-1200 nm). Three classifiers, the self-organizing map (SOM), learning-vector quantization (LVQ), and a probabilistic neural network (PNN), were used to classify the vegetation and the results of all classifiers were compared based on total spectral reflectance data from 400 to 1200 nm. The PNN was the best classifier in terms of training and testing accuracy. The first difference reflectance was calculated, and the red edge parameter was able to classify the herbs (L. chinensis and A. lavandulaefolia) and the arbores (S. japonica and U. pumila) with an accuracy of 77 and 84%, respectively, although it did not perform as well for detail species. A mixing parameter matrix was built based on the sensitive wavelengths (550, 674, 810, 935, and 1125 nm), the vegetation indices (SAVI and NDGI), and the water absorption slope. High classification accuracy was obtained by applying the mixing parameter matrix. This method could be used for revegetation monitoring and in decision making.     

煤矸石山不同坡面土壤营养元素与植被配置模式研究

煤矸石是煤炭生产和加工过程中主要的固体废物,堆积在矿区附近形成煤矸石山。由于煤矸石山体不同坡面上水分、温度等环境因子和土壤营养元素含量不同,导致不同坡面适宜的植物配置模式也不同。选取山西省阳泉市280煤矸石山阳坡、半阳坡、阴坡、半阴坡和平台共5种坡面,研究其土壤中营养元素的差异,并进行植被调查,分析在不同坡面上适宜采用的植物配置模式,为矿区的修复奠定基础。研究结果表明,阳坡与半阳坡上适宜种植乔灌草相结合的配置模式,阴坡与半阴坡上适宜种植以草本为主的配置模式,而平台上适宜种植以灌木和草本相结合的配置模式。     

煤矸石对混凝土宏微观性能的灰熵分析

为解决固体废弃物煤矸石的大量堆积对环境带来了巨大挑战,将煤矸石作为粗骨料替代普通碎石,基于此研究了煤矸石掺量(0,10%,20%,30%)对混凝土抗压强度的影响,通过核磁共振技术测试不同掺量煤矸石混凝土各龄期微观孔隙发育规律,同时结合灰熵法探究不同掺量煤矸石孔隙结构参数与抗压强度的关系,并结合灰色系统理论建立GM(1,4)灰色预测模型.结果表明:煤矸石的掺入会降低混凝土抗压强度,T₂图谱面积随煤矸石掺量增加而增加,小、微小孔隙占比较普通混凝土有所增加; 根据灰熵关联度研究,煤矸石混凝土强度与孔隙结构中束缚流体饱和度、孔隙率和孔径0.1~1.0 μm孔隙占比关联程度最高,分别为0.999 16,0.989 44,0.995 93,所建立的灰色关联模型GM(1,4)试验值与预测值相对误差均值为1.97%,具有良好的预测精度.研究可为煤矸石作为粗骨料应用于实际工程提供参考依据.     

山西平朔露天矿区复垦农用地表层土壤质量差异对比

以复垦农用地为研究对象,以原地貌未受损农用地和排土场未复垦地作为对照,共选择18个样地,对比研究复垦农用地、未复垦地及原地貌未受损农用地的土壤容重、田间持水量、pH值、有机质、全氮、全钾、有效磷、速效钾的差异,揭示复垦农用地土壤重构的过程及变异的规律。结果表明：（1）复垦农用地土壤容重、田间持水量、pH值、全钾、有效磷、速效钾的均值都略高于未受损农用地;而复垦农用地有机质、全氮的均值都略低于未受损农用地。（2）复垦农用地和未受损农用地在0~10 cm的土壤容重及pH值均略低于10~20 cm土层;0~10 cm的土壤肥力指标均值略高于10~20 cm土层。（3）在0~10 cm土层,复垦耕地和复垦林地的相关土壤理化性质要优于未受损耕地;在10~20 cm,复垦林地土壤理化性质基本上优于未受损耕地。（4）复垦13年的耕地土壤容重、速效钾与未受损耕地差异不显著;复垦22年林地的单个土壤理化指标基本上优于复垦19年林地,复垦19年林地的单个土壤理化指标基本上优于未受损林地。     

京津冀地区矿山排渣场植被演替规律

植被自然恢复演替过程对矿山废弃地人工辅助植被恢复设计与实施效果评价均具有重要的借鉴价值。为了探索京津冀地区矿山排渣场植被演替规律,以京津冀地区典型矿山为例,运用典型样地和样方法,在详细调查获取数据的基础上,分析矿山排渣场自然恢复50年内的植物多样性变化特征。结果表明：当年内植物多样性指数变化呈波浪状,先增加后减少,然后再增加;先锋植物为一年生草本植物,植物种群从藜→蒿草;植物种群变化可划分为6个阶段：一年生草本阶段→多年生草本阶段→灌草阶段→灌木阶段→灌木与林木混合阶段→林木阶段。可见,矿山排渣场植被自然恢复具有较强的规律性,基于植物自然演替规律,首年内宜种植一年生草本类植物,有利于促进矿山废弃地植被恢复进程。     

草原露天矿区重构土壤典型物理性质与生物量的关系

以内蒙古锡林郭勒盟胜利矿区一号露天煤矿为例,将南、北排土场复垦地作为研究对象,以未损毁地作为对照,采用方差分析和Pearson相关性分析的方法,研究复垦地重构土壤典型物理性质（土壤容重、土壤含水率）与植被地上生物量的关系,以期为草原矿区土壤重构与植被重建提供实践支撑。结果表明：（1）复垦地土壤容重与含水率相关性强度略低于未损毁地,复垦时间越长重构土壤容重与含水率的负相关性越显著;（2）复垦地植被生物量的均值都高于未损毁地,复垦后的土壤环境因子促进了排土场生态系统的重建;（3）在0~10 cm土层,土壤容重与含水率呈负相关性,生物量与容重相关性极弱或无相关,但生物量与含水率呈强的显著正相关关系,说明表层土壤含水率是影响植被生物量的重要因子。     

河南平顶山煤矸石山植被恢复的适宜性评价研究

煤矸石山植被恢复适宜性评价是对煤矸石山植被恢复适宜程度进行的评价,同时是开展煤矸石山植被恢复的工作基础。以河南平顶山一矿煤矸石山为评价对象,将不同海拔高度、不同光照条件下的矸石山划分为6个单元,因地制宜地选择了土层厚度、田间持水量等7个评价因子,应用主成分分析法对研究对象进行植被恢复适宜性评价。评价结果表明：一矿煤矸石山植被恢复的主要限制因子为土层厚度、田间持水量和有机质含量,各评价单元适宜性得分分别为：A1区域为2.68、A2区域为1.84、B1区域为2.97、B2区域为1.98、C1区域为3.11、C2区域为2.97,由此得出海拔低的区域比海拔高的区域更适宜植被恢复,矸石山阴面区域比阳面区域更适宜植被修复的结论。