扎赉诺尔露天煤矿排土场复垦与土壤微生物反馈响应

以扎赉诺尔露天煤矿排土场边坡与平台区域的复垦土壤为研究对象,通过对土壤理化性质测定、土壤菌群结构分析,以及与环境因子相关性分析,将其与未复垦的土壤进行比较,探究排土场复垦与土壤微生物的反馈响应。研究发现:复垦土壤的理化性质差异主要与试验区域土壤深度有关,深度为0~10 cm的土壤相比10~20 cm的土壤理化性质变化更大,其中土壤容重、机械组成和pH对复垦土壤的影响作用明显高于土壤有机碳、土壤总氮和碳氮比,对照组土壤的pH为8.87和8.76,远高于复垦土壤的pH。排土场复垦前后土壤菌群结构差异大,复垦有助于改善土壤微生物菌群结构,且土壤中有机碳和总氮含量增加对其有促进作用。     

东部平原矿区三种复垦方式复田土壤理化性状对比分析

在我国东部平原矿区,煤矸石充填复垦、粉煤灰充填复垦和泥浆泵复垦等三种土地复垦方式得到了广泛的应用。通过对比、分析了三种复垦方式对土壤的理化性状及耕作效果的影响,结果表明：①不同复垦方式对土壤理化性状及耕作效果产生明显的差异;②泥浆泵复垦地力恢复周期长,而煤矸石复垦、粉煤灰复垦地力恢复周期相对较短;③泥浆泵复垦土壤耕性较差,但无污染风险;煤矸石、粉煤灰复垦土壤耕性较好,但存在一定污染风险。结论：在现有的经济技术条件下,煤矸石、粉煤灰充填复垦方式更适合在我国东部平原矿区应用;但需对复垦方式进行一定改良。     

煤矸石充填复垦地土壤理化性质的时空变化特征

为研究煤矿区煤矸石充填复垦地土壤理化特性的时空变化,以淮南张集矿煤矸石复垦区为研究对象,采取室外田间小区试验和室内试验分析方法,选取不同覆土厚度80 cm(依次命名为A~E)共5类试验地块,分别于2012年与2016年对复垦区土壤容重、水分、pH值、养分等因素进行研究,并分析煤矸石作为充填基质的复垦效应,采用模糊综合评判法评判各复垦地块土壤质量。结果显示:土壤容重随复垦时间增加呈现下降趋势;土壤含水量随时间呈上升趋势;2016年各地块土壤pH值较2012年皆呈现下降趋势,且复垦地养分含量普遍高于2012年对应的复垦地;从2012—2016年,复垦地块各理化指标变异系数显著减小;2016年A、D两地块的土壤质量综合指标值较2012年分别下降了38.7%、13.12%,B、C、E则上升了68.71%、9.61%、27.0%。     

采煤塌陷区湖泥充填复垦土壤的营养元素研究

试验比较了某矿区原地貌样地与塌陷样地以及湖泥充填复垦5a、12a样地土壤有机碳、全氮、全磷、全钾含量以及pH值的变化过程。测量的土壤深度为60 cm,每20 cm一层,比较了4个样地0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土壤养分的变化。结果表明:4个样地土壤剖面各层从上到下SOC、土壤全氮、全磷、全钾含量均呈递减趋势。0～20 cm,湖泥充填复垦12年样地土壤剖面各层SOC、土壤全氮、全磷、全钾含量均优于原地貌样地。20～40 cm、40～60 cm湖泥充填复垦12年样地土壤剖面各层SOC、土壤全N、全P、全K含量基本能够达到原地貌样地含量水平。湖泥充填复垦5年样地土壤剖面各层SOC、土壤全氮、全磷、全钾含量均低于原地貌样地,但相对矿区塌陷样地有很大改善。4个样地的土壤表层pH值差异不明显且均在中性范围内,适合植物和微生物的生长发育。     

煤矸石充填不同复垦年限土壤细菌群落结构及其酶活性

基于徐州市3块煤矸石充填复垦地(复垦时间分别为2015、2010和2001年)的土壤样本,采用Illumina PE250测序方法测定微生物群落组分,以未受采煤塌陷影响区的土壤样本为对照地,对比分析充填复垦区细菌群落的垂直结构及其时间变化.结果表明:(1)与对照地相比,复垦土壤在各个分类水平的细菌种类数量减少,群落多样性降低.随着复垦年限的增加,复垦地与对照地的贴近度越高.(2)厚壁菌门、变形菌门是复垦土壤中门水平的优势菌,厚壁菌门在复垦土壤中优势地位上升,有从20~40cm土层向0~20cm土层转移的趋势.(3)芽孢杆菌纲在纲水平占绝对优势,在复垦土壤0~20cm土层中的数量多于对照土壤,在复垦土壤20~40cm土层的数量随年限增加而减少.(4)乳杆菌目、芽孢杆菌目在目水平是优势菌,除硫单胞菌目对重金属污染修复有重要作用,然而在复垦土壤的0~20cm土层中的数量比正常农田土壤少74.81%~99.59%.(5)芽孢杆菌科、肠球菌科、链球菌科是科水平的优势菌,芽孢杆菌属、肠球菌属、乳球菌属是属水平的优势菌,芽孢杆菌属-JH7、屎肠球菌、乳球菌属-piscium是种水平的优势菌,3大类在复垦土壤中的数量比例大于正常农田,且在0~20cm土层中的差别更明显,在复垦土壤的20~40cm土层的数量随年限增加而减少.(6)脱氢酶活性与厚壁菌门下的多种细菌的数量呈显著负相关,与放线菌门的数量呈显著正相关,与γ-变形菌纲的数量呈极显著正相关.随着复垦年限的增加,土壤优势菌群的类型没有变化,但是数量结构在变化.厚壁菌门在缺水和极端环境下适合生长,变形菌门有助于土壤氮素以及能量的循环.采用微生物修复技术,调整土壤细菌群落结构,可以改善土壤质量,缩短土壤恢复年限.     

复垦尾矿库土壤生态系统服务价值评估

在测定不同复垦年限尾矿库土壤理化性状的基础上,从侵蚀控制、肥力保持和物种保育3个方面揭示不同复垦年限尾矿库土壤生态服务价值量变化情况。研究结果表明:1)随着复垦年限的增加,土壤侵蚀模数逐年降低,复垦12年后土壤侵蚀模数降低至12.67 t/(hm~2·a),有效控制了土壤侵蚀,保育了土壤;2)随着复垦年限的增加,土壤理化性质得到了有效改善,土壤生态系统服务价值总体增加,保育物种功能价值比重显著提升。     

黑岱沟露天煤矿排土场不同植被复垦土壤酶活性及理化性质研究

以黑岱沟露天煤矿排土场不同植被恢复方式下复垦土壤为研究对象,主要分析了沙棘、紫穗槐、杨树和沙棘杨树混交林以及玉米这5种人工植被下土壤的基本理化性质和蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶这3种水解酶的活性,并通过简单相关分析和通径分析研究了土壤基本理化性质与酶活性之间的相关关系,揭示了不同植被恢复下土壤酶活性差异的驱动因子,为该区复垦植物的选择及复垦效果评价提供科学合理的建议与参考.结果表明:15种人工植被恢复下排土场土壤基本理化性质得到改善,土壤酶活性有一定提高,但仍未达到天然草地的水平;2沙棘的有机碳和全氮含量最接近草地,达到草地的54.22%和70.00%,且其容重比最大容重紫穗槐的低17.09%,表现出复垦优势;与沙棘林相比,杨树林的土壤有机碳和全氮比沙棘分别低35.64%和32.14%,容重比沙棘林高16.79%;3不同植被间土壤碱性磷酸酶活性差异不大,而土壤脲酶活性能更敏感地反映不同植被恢复对土壤性质的影响.4排土场复垦土壤有机碳和全氮含量的提高,是排土场肥力恢复和生物活性提高的主要原因.     

不同覆土厚度的煤矸石充填复垦区土壤生产力评价

以淮南矿区新庄孜煤矿采煤塌陷区土地复垦区为研究对象,调查了不同覆土厚度的煤矸石充填复垦区土壤生产力状况,发现在以煤矸石充填为基底,上覆不同表土厚度的区域土壤生产能力差异较大,其中覆土较厚的地块小麦产量达到5 770 kg/hm2,覆土较薄的地块只有4 736 kg/hm2。运用了复垦土壤生产力指数的修正模型（MPI）对不同覆土厚度的复垦地块生产力进行评价。结果表明,覆土75 cm和90 cm的地块的水解性氮和速效钾的适应性接近于对照地块,速效磷和有机质的适应性稍微偏低,生产力水平接近于对照地块;覆土40 cm和60 cm的地块土壤的养分普遍偏低,限制了农作物的生长;通过对评价结果的误差分析显示,本次评价的最小误差为1.65%,最大误差为4.33%,运用MPI模型对煤矸石复垦土壤生产力的评价具有较高的精确度。     

塌陷地粉煤灰充填复垦土壤的污染性分析

从粉煤灰的污染潜势分析入手,通过复垦土壤的测试分析、淋溶试验和种植试验,揭示了粉煤灰充填复垦土壤的污染性.研究表明,粉煤灰中重金属的水溶性差,同时因pH值高,抑制了作物对高含量污染重金属的吸收;淋溶试验也表明重金属元素的淋溶性弱;温室盆栽与大田作物籽实样品分析表明,样品中重金属含量符合国家有关标准,说明尽管复垦土壤存在重金属污染,仍然可以种植某些作物.     

平顶山市煤矿矿区土地复垦煤灰充填后土壤的污染性分析

从粉煤灰的污染潜势分析入手,通过复垦土壤的测试分析、淋溶试验和种植试验,揭示了粉煤灰充填复垦土壤的污染性.研究表明,粉煤灰中重金属的水溶性差,同时因pH值高,抑制了作物对高含量污染重金属的吸收;淋溶试验也表明重金属元素的淋溶性弱;温室盆栽与大田作物籽实样品分析表明,样品中重金属含量符合国家有关标准,说明尽管复垦土壤存在重金属污染,仍然可以种植某些作物.