凍融交替及水分對(duì)風(fēng)化煤改良露天煤礦復(fù)墾土壤及植被恢復(fù)的影響研究.pdf

1、采礦造成煤礦區(qū)土壤結(jié)構(gòu)破壞、養(yǎng)分缺失等嚴(yán)重問題。世界各國，特別是主要的采礦工業(yè)國家都十分重視被采礦工業(yè)破壞土地的恢復(fù)工作。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

2、對(duì)農(nóng)田土壤改良已有不少很好的恢復(fù)及保持土地生產(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，所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礦產(chǎn)資源，任其廢棄，對(duì)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基本上可轉(zhuǎn)化為腐殖酸類物質(zhì)，能幫助土壤結(jié)構(gòu)形成及

3、恢復(fù)地力。
　　本研究選用煤系固體廢棄物----風(fēng)化煤為修復(fù)介質(zhì)，以研究不同風(fēng)化煤改良措施對(duì)復(fù)墾土壤理化性質(zhì)、土壤酶活性及土壤養(yǎng)分的影響為基礎(chǔ)，探討凍融交替作用和水分變化過程對(duì)礦區(qū)復(fù)墾土壤性質(zhì)的影響，提出煤礦區(qū)生態(tài)重建中人工再造土壤的改良方法和對(duì)策，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。主要研究內(nèi)容包括：凍融交替及水分對(duì)風(fēng)化煤改良露天煤礦復(fù)墾土壤理化性質(zhì)的影響研究；水分條件對(duì)風(fēng)化煤改良露天煤礦復(fù)墾土壤理化性質(zhì)、酶活性及

4、植被恢復(fù)的影響研究；凍融交替及水分狀況對(duì)復(fù)墾土壤理化性質(zhì)、酶活性及植被恢復(fù)的影響研究。
　　本研究表明：⑴施用風(fēng)化煤可以有效改善礦區(qū)土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤養(yǎng)分含量，對(duì)土壤酶活性有明顯的促進(jìn)作用。改良后土壤團(tuán)聚體質(zhì)量百分含量最高可達(dá)95.00％;土壤腐殖質(zhì)含量增加到改良前的4-5倍。風(fēng)化煤改良露天煤礦復(fù)墾土壤理化性質(zhì)、酶活性及植被恢復(fù)的影響研究表明，土壤團(tuán)聚體質(zhì)量百分含量最大達(dá)到82.55％;經(jīng)改良后土壤有機(jī)質(zhì)含量較試驗(yàn)設(shè)置有機(jī)質(zhì)含量增

5、加55％-144％;腐殖質(zhì)含量最大值達(dá)到0.25％;脲酶活性最高達(dá)到0.132(NH4-N mg/g/24h)，較對(duì)照(CK)增加74％;經(jīng)歷凍融交替過程后，團(tuán)聚體質(zhì)量百分含量達(dá)到最大值95.80％;腐殖質(zhì)含量最大值達(dá)到0.23％;脲酶活性最高達(dá)到0.181(NH4-N mg/g/24h)，較對(duì)照(CK)增加88％。水分狀況對(duì)于改良礦區(qū)土壤性質(zhì)影響顯著，不同水平間存在顯著差異。凍融交替及水分對(duì)風(fēng)化煤改良露天煤礦復(fù)墾土壤理化性質(zhì)的影響研究

6、表明，土壤水分含量為10％時(shí)土壤各級(jí)團(tuán)聚體質(zhì)量百分含量為39％-48％，明顯低于含水量為15％和20％的土壤;土壤腐殖質(zhì)含量隨含水量增加而降低，含水量為10％及15％的處理為改良前5倍，含水量為20％的處理為改良前4倍。水分條件對(duì)風(fēng)化煤改良露天煤礦復(fù)墾土壤理化性質(zhì)、酶活性及植被恢復(fù)的影響研究顯示，對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量相同的土壤，含水量15％的處理，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分含量值顯著高于含水量5％和10％的處理;相同有機(jī)質(zhì)含量時(shí)，隨含水量增加，

7、土壤腐殖質(zhì)含量顯著增加，含水量為15％時(shí)，腐殖質(zhì)含量達(dá)到最大值0.25％，較相同有機(jī)質(zhì)含量、不同水分狀況的處理，分別增加19.0％（含水量5％）及8.7％（含水量10％）;經(jīng)歷凍融交替過程后，含水量10％處理的土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分含量值顯著高于含水量5％和15％的處理。因此，在礦區(qū)土壤改良措施的實(shí)施中應(yīng)著重考慮水分條件。⑶植物種類的選擇是礦區(qū)植被恢復(fù)成敗的關(guān)鍵因素之一。研究表明，紫花苜蓿（Medicago sativa）在氣候變化方