風(fēng)化煤施用對露天煤礦區(qū)復(fù)墾土壤性質(zhì)的影響.pdf

1、由于采礦活動(dòng)對礦區(qū)地表的破壞，黃土高原露天煤礦區(qū)土壤質(zhì)量已發(fā)生根本變化。礦區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建已成為國際土壤污染與修復(fù)領(lǐng)域、土地利用與土壤保護(hù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　目前，通過不同的復(fù)墾措施，煤礦區(qū)退化土地生態(tài)重建已取得了顯著成績，但復(fù)墾土壤物理化學(xué)結(jié)構(gòu)恢復(fù)問題仍未得到實(shí)質(zhì)性的、根本有效的解決。加之復(fù)墾后大部分地塊最終利用方向?yàn)楦?，因此要根本解決這一問題，重構(gòu)土壤生產(chǎn)力不容忽視。近年來，針對農(nóng)田土壤改良已有不少很好的恢復(fù)及保持

2、土地生產(chǎn)力水平的改良方法，但煤礦區(qū)需復(fù)墾土壤面積較大，加之經(jīng)費(fèi)問題、管理問題等多方面因素制約，采用的改良措施無法等同于農(nóng)田土壤的精細(xì)化改良措施。因此，利用礦區(qū)現(xiàn)有自然資源進(jìn)行改良將是首選思路。風(fēng)化煤，由于長期受風(fēng)化作用影響，含氧量增高，發(fā)熱量降低，過去一直未作為有益資源，任其廢棄，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。雖然風(fēng)化煤是煤礦生產(chǎn)的廢煤，但其中的含碳化合物可轉(zhuǎn)化為腐殖酸類物質(zhì)，因而具有吸附、交換和絡(luò)合等性能，能幫助土壤結(jié)構(gòu)形成及恢復(fù)地力。

3、　　本課題選用煤系固體廢棄物——風(fēng)化煤為修復(fù)介質(zhì)，針對我國平朔安太堡露天煤礦區(qū)復(fù)墾土壤存在的問題，研究施用風(fēng)化煤對礦區(qū)復(fù)墾土壤的影響，探明將風(fēng)化煤用于黃土區(qū)煤礦土壤復(fù)墾的效果及可行性，從而提出最佳風(fēng)化煤改良方案，為黃土高原礦區(qū)生態(tài)重建提供理論依據(jù)。主要研究內(nèi)容包括:(1)通過盆栽試驗(yàn)，研究風(fēng)化煤施用對露天煤礦冰草種植區(qū)復(fù)墾土壤理化性質(zhì)、酶活性及微生物群落的影響;(2)通過小區(qū)試驗(yàn)，研究風(fēng)化煤施用對露天煤礦刺槐種植區(qū)復(fù)墾改良地不同土層土壤

4、理化性質(zhì)及酶活性的影響;(3)通過小區(qū)試驗(yàn)，研究風(fēng)化煤施用時(shí)間對露天煤礦區(qū)復(fù)墾土壤理化性質(zhì)及酶活性的影響研究，確定最優(yōu)化施用方案。
　　本課題主要研究結(jié)果有:
　　1種植冰草及施用風(fēng)化煤能有效地改善露天煤礦復(fù)墾土壤物理化學(xué)性質(zhì)，影響土壤酶活性及微生物群落。種植冰草及施用風(fēng)化煤后，土壤團(tuán)聚體含量顯著增加:風(fēng)化煤施加量為10g/kg時(shí)，土壤團(tuán)聚體含量最大達(dá)76.3％，土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒最大達(dá)88％。土壤有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)及陽離子交換量等

5、指標(biāo)，隨著風(fēng)化煤施加量的增加顯著增加，均在風(fēng)化煤施加量為30g/kg時(shí)達(dá)到最高，分別為1.79％，0.11％，9.69cmol/kg。種植冰草及施用風(fēng)化煤可顯著提高土壤養(yǎng)分含量，表現(xiàn)為土壤全氮含量增加為復(fù)墾前土壤全氮含量的14.5倍;土壤速效磷增加為復(fù)墾前土壤速效磷含量的2倍。在風(fēng)化煤施加量為10g/kg時(shí)，脲酶及過氧化氫酶活性最強(qiáng)，分別為6.58mg/g、0.477mL/g。在風(fēng)化煤施加量為20g/kg時(shí)，土壤蔗糖酶活性最高，達(dá)12.

6、33mg/g。種植冰草及施用風(fēng)化煤亦可提高復(fù)墾土壤微生物數(shù)量，并改善其組成。隨著風(fēng)化煤施加量增加，土壤細(xì)菌、放線菌和微生物總數(shù)均顯著增加;對真菌的影響不顯著;土壤微生物類群細(xì)菌所占比例增大，放線菌降低，真菌未見顯著性變化規(guī)律。
　　2種植刺槐及施用風(fēng)化煤可顯著影響各土層土壤的理化性質(zhì)和酶活性。0-20cm土層土壤有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、陽離子交換量、全氮、速效鉀含量以及過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶活性明顯高于20-40cm土層;而0-20cm

7、土層中速效磷及pH則顯著小于20-40cm土層。刺槐的種植可顯著增強(qiáng)土壤過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶活性;過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶的活性變化均與土壤層次密切相關(guān)。
　　3風(fēng)化煤施用對土壤理化性質(zhì)的影響隨風(fēng)化煤施用時(shí)間的變化而顯著變化。相同風(fēng)化煤施加量，隨著施用時(shí)間的增加，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體呈現(xiàn)先增加后趨于穩(wěn)定的規(guī)律;土壤有機(jī)質(zhì)在風(fēng)化煤施加量低于27000kg/hm2時(shí)呈顯著增加;隨著施用時(shí)間的增加，腐殖質(zhì)顯著增加;土壤團(tuán)聚體含量、pH、