干旱区高强度开采地表裂缝对土壤微生物学特性和植物群落的影响

为了研究高强度开采地表裂缝对土壤微生物特性和植物群落的影响,以鄂尔多斯盆地腹地的神府-东胜矿区上湾煤矿开采沉陷区为研究对象,通过野外调查和试验分析裂缝两侧土壤和植物特征.结果表明:裂缝导致其两侧0～120 cm范围内土壤水分和养分流失,距裂缝越近,土壤含水量和w(碱解氮)越低.与距裂缝200 cm处相比,裂缝上0～40 cm范围内土壤含水量和w(碱解氮)分别降低16.8%和29.9%;裂缝下0～40 cm范围内土壤含水量和w(碱解氮)分别降低27.8%和42.2%.地表裂缝显著减少了其两侧0～80 cm范围内土壤中微生物数量,但超过80 cm时则影响不显著.在地表裂缝两侧0～120 cm范围内土壤脲酶和蔗糖酶活性被显著抑制,但当距离裂缝超过120 cm时,裂缝则对两种土壤酶的活性没有显著影响.地表裂缝还会影响植物含水量,距裂缝越近植物含水量越低.与距裂缝200 cm处的植物含水量相比,在裂缝上、下0～40 cm范围内植物含水量分别降低8.4%、4.5%.地表裂缝通过干扰土壤理化性质和植物对水分的吸收,进而影响其生长,距裂缝两侧0～80 cm范围内草本植物的生物量和盖度显著减少,但超过120 cm时裂缝对植物生物量和盖度的影响不显著.      

伤根对谷子水分利用效率的影响

通过盆栽试验，研究了伤根对谷子水分利用效率的影响．结果表明，苗期适度伤根能够提高谷子叶片水分利用效率（WUE），而苗期伤根量较严重或拔节期和孕穗期伤根则会降低谷子叶片WUE．在谷子收获期，除TM（高水分条件下，孕穗期中度伤根）和sl（低水分条件下，拔节期轻度伤根）处理外，其余伤根处理的生物量WUE均高于对照．在高水条件下，伤根处理对谷子籽粒产量WUE影响不显著；而在低水分条件下，前期适度伤根能使谷子籽粒产量WUE显著提高，而后期伤根处理的籽粒产量WUE提高不显著．图3表1参11     

不同改良措施对煤矸石污染土壤上大豆生长的影响

采用盆栽试验,通过添加粉煤灰和牛粪对煤矸石污染土壤进行改良,并研究了不同改良措施对大豆生长、光合特性和产量的影响。结果表明,添加粉煤灰0.07 kg.kg-1(T1)、添加牛粪0.07 kg.kg-1(T2)、添加粉煤灰和牛粪各0.07 kg.kg-1(T3)3种土壤改良措施对大豆的株高、叶面积和单株根瘤数均有显著影响,不同生育期株高、叶面积和单株根瘤数均表现为T3>T2>T1>CK。在花期和鼓粒期,3种土壤改良措施下大豆的叶绿素含量和光合速率均显著高于对照,且T3处理显著高于T2和T1。与对照相比,不同土壤改良措施对大豆的单株荚数、百粒重、单株粒重和产量均有显著影响,T3、T2和T1处理的大豆产量较对照分别提高68.47%、40.99%和30.63%。     

不同耕作措施对采煤沉陷区坡耕地玉米产量和水分利用效率的影响

针对采煤沉陷区坡耕地的水土流失问题,通过田间试验,以平作为对照(CK),研究平作+残茬覆盖(T1)、横坡垄作(T2)和横坡垄作+残茬覆盖(T3)对坡耕地夏玉米籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明,从苗期到拔节期,残茬覆盖明显降低了土壤水分的无效蒸发,2个残茬覆盖处理(T1和T3)0~100 cm土壤含水量显著高于CK(P0.05);到拔节期时,T1和T3处理土壤含水量分别比CK提高9.64%和9.74%。玉米拔节后降雨增多,与CK相比,T1、T2和T3处理地表径流减少,坡耕地的保水保肥能力提高。T1、T2和T3处理还显著提高了玉米的产量、水分利用效率、降雨利用效率和氮肥偏生产力(P0.05),其中T3处理保水保肥和增产效果最好,其玉米的产量、水分利用效率、降雨利用效率和氮肥偏生产力分别较CK提高16.59%、31.20%、16.55%和16.59%。通过横坡垄作并附以秸杆覆盖是适用于采煤沉陷区坡耕地的有效农耕措施。     

矿粮复合区土壤-作物系统重金属污染风险性评价

为分析矿区污染农田农作物生产的生态安全性,以焦作市中马村矿区的典型农田为例,对矿区农田土壤及植物中Zn、Cr、Cd、Cu和Pb等重金属的质量分数进行了测定,并对重金属污染风险进行了评价。结果表明,根据重金属的单项污染指数,在矿井水污灌农田（F1样地）土壤中Zn和Cd的质量分数达到中度污染水平,Cr的质量分数达到轻微污染水平,Cu和Pb元素质量分数未达到污染水平。在煤矸石污染农田（F2样地）土壤中Zn、Cr和Cd的质量分数达到轻度污染水平,Cu和Pb元素质量分数未达到污染水平。在矿区公路侧农田（F3样地）土壤中各元素质量分数均未达到污染水平。采用潜在生态风险指数法对土壤重金属污染的生态风险进行评价,F1和F2样地综合生态风险指数分别为239．60和178．42,达到中等水平,F3样地土壤达到轻微生态风险水平。采用单项污染指数和综合污染指数法对小麦（Triticumaestivum）籽粒中重金属风险进行评价,在F1和F2样地中,小麦籽粒中Cu质量分数均未达到污染水平,Pb、Cd和Cr质量分数均达到重度污染水平。Zn质量分数在Fl样地中达到轻度污染水平,在F2样地中达到中度污染水平。在F3样地中,小麦籽粒中Cd和Cu质量分数未达到污染水平,Zn质量分数达到轻度污染水平,Pb、Cr质量分数达到重度污染水平。从综合污染指数评价来看,F1、F2和F33个样地小麦籽粒中重金属污染综合指数均达到重度污染水平。评价结果对科学治理矿区污染土壤,确保矿区农田生态安全、粮食生产安全具有重要意义。     

根修剪对冬小麦根系效率、水分利用及产量的影响

通过盆栽试验研究了根修剪对冬小麦根系效率、水分利用及产量形成的影响.结果表明,在不同水分条件下,根修剪均减少了小麦的根量及根呼吸速率,但对根冠比没有显著影响.在湿润和中度干旱条件下,根修剪提高了小麦花期的光合速率和根系效率;在严重干旱胁迫条件下,根修剪小麦的光合速率显著下降,但根系效率与对照相比没有显著差异.在湿润条件下,小剪根处理对籽粒产量并没有显著的影响,而大剪根处理小麦的籽粒产量显著下降;在中度干旱胁迫条件下,小剪根处理小麦的产量(25.18 g pot-1)显著高于对照(22.31 g par-1),但大剪根处理小麦的产量(18.34 g pot-1)显著下降;在严重干旱条件下,两个剪根处理小麦的产量均显著下降.在湿润和中度干旱胁迫条件下,小剪根处理籽粒产量水平的水分利用效率(分别为1.57 g kg-1和1.85 g kg-1)显著大于相应的对照处理(分别为1.46 g kg-1和1.55 g kg-1),但大剪根处理水分利用效率和对照相比没有显著差异;在严重干旱条件下,各剪根处理的水分利用效率和对照相比没有显著差异.可见,在湿润和中度干旱条件下进行的适当根修剪根对作物生产是有利的.图1表3参15