陕北煤矿区采动地裂缝对土壤微生物和酶活性的影响

采动地裂缝作为黄河流域中游煤矿区重要的采动损害类型,影响土壤特性的规律和机理成为当前的研究热点。为了探究采动地裂缝对土壤微生物特性的影响,本试验以陕北煤矿区宽度为20～40 cm的采动地裂缝为研究对象,采集裂缝周围(水平距离60 cm以内、垂直深度60 cm以浅)土壤样品,分别采用绝对定量PCR方法和酶标仪法测定土壤细菌、放线菌、真菌的数量和蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶的活性,剖析土壤微生物和酶的空间变化特征,在此基础上结合土壤主要理化特性指标,解译采动地裂缝在小空间尺度上对土壤微生物和酶的影响规律。结果表明:(1)采动地裂缝对土壤微生物和酶活性的负效应主要表现为水平差异特征,且随着水平距离的增加而明显减弱,当水平距离分别超过75,79,91,72,82,89,96 cm时,采动地裂缝对土壤细菌、放线菌、真菌、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶的负影响基本消失,土壤微生物特性的损害主要集中在水平距离1 m以内,可作为陕北煤炭开采损害区土壤微生物精准修复的靶向区域;(2)采动地裂缝周围土壤中有机质、铵态氮、有效磷、有效钾、黏粒、含水率、pH的平均降幅依次为9.51%～28.46%,24.31%～29.31%,12.61%～19.86%,4.11%～6.51%,4.93%～6.46%,2.36%～4.26%,1.98%～3.14%,而土壤有机质、黏粒、铵态氮、有效磷等指标与土壤微生物数量、酶活性在小空间尺度上都存在高度的一致性,相关系数分别超过0.8和0.6,均达到极显著正相关水平(P0.01),土壤有机质质量分数也应作为陕北煤矿区采动地裂缝影响土壤微生物和酶活性的重要指示性因素。越靠近采动地裂缝,土壤微生物和养分特性的自我恢复潜力越小,修复时应着重考虑人工方式,反之应着重考虑自然方式。     

采煤塌陷对毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)根际环境影响

以毛乌素沙地油蒿根际土壤为研究对象,研究了1~3a内塌陷对油蒿根际土壤主要肥力指标(理化性质、根际微生物数量及酶活性)的影响.结果表明:与未开采区相比,采煤塌陷区土壤容重、田间持水量下降,根际土壤速效磷、速效钾、碱解氮含量显著降低(P<0.05),土壤pH值、电导率显著增大.塌陷区表层0~20cm细菌、放线菌数量下降,真菌数量增加;20~40cm、40~60cm层土壤细菌、真菌、放线菌数量较未开采区有所增加.塌陷1~3a区域根际土壤酸性磷酸酶显著高于未开采区(P<0.05);塌陷2a、3a表层土壤蔗糖酶活性显著高于未开采区,深层土壤蔗糖酶活性高于未开采区但未达到显著差异(P>0.05).塌陷3a时土壤速效磷、碱解氮、表层细菌数量、脲酶、蔗糖酶等指标与未开采区无显著差异,而其他指标仍未恢复到未开采前状态.植物根际具有一定的自修复能力,但是恢复到未开采状态下仍需要较长时间.     

地表裂缝对沙柳根际微生物和酶活性的影响

以裂缝未经过的沙柳为对照,通过测定0~10,10~20,20~40 cm土样,利用统计分析方法研究了神东矿区补连塔煤矿有裂缝经过的沙柳根际微生物数量和酶活性的时空演变特征。结果表明：地表裂缝降低了沙柳根际细菌、真菌和放线菌的数量,提高了蔗糖酶、磷酸酶和脲酶的活性,改变了微生物、土壤酶以及微生物与土壤酶之间的内在联系。经过1 a多时间,沙柳根际真菌数量、磷酸酶活性和深层蔗糖酶活性受地表裂缝的影响有所减弱,而细菌数量、放线菌数量、脲酶活性和表层蔗糖酶活性受地表裂缝的影响未见明显减弱,沙柳根际细菌和真菌数量受地表裂缝影响的下降幅度、蔗糖酶活性和磷酸酶活性受地表裂缝影响的上升幅度的垂直分布格局发生了改变。可以得出：地表裂缝对沙柳根际的生物活性造成了一定的影响,沙柳根际的生物活性具有一定的自修复能力,但其完全恢复尚需较长时间。     

黄顶菊入侵对土壤微生物、土壤酶活性及土壤养分的影响

通过采样分析,研究了外来植物黄顶菊入侵对非耕地和耕地,以及对玉米根系土壤微生物、土壤酶活性、土壤速效养分的影响,旨在揭示黄顶菊入侵农田和贫瘠荒地的机制。本试验比较了距根系不同距离土壤的微生态变化;分析了根系土壤3大微生物类群结构、5种土壤理化性质以及5种土壤酶活性之间的相关性。结果表明,非耕地黄顶菊根表土壤速效氮、速效磷、速效钾的含量分别为对照的4.44、6.88、2.64倍,耕地土壤中分别为对照的5.31、13.78、7.56倍;非耕地黄顶菊根表土壤细菌、真菌、放线菌数量分别为对照的13.23、6.67、21.40倍,耕地中分别为对照的9.27、2.15、2.24倍,可见黄顶菊对非耕地土壤中可培养的细菌、真菌、放线菌数量的影响更为明显;非耕地中黄顶菊根表土壤碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、脲酶、脱氢酶、蔗糖酶的活性分别为对照的19.44、5.39、1.64、1.74、4.62倍,说明细菌非常活跃,耕地中分别为对照的2.26、3.45、1.53、0.95、4.89倍。另外在玉米与黄顶菊互作时,其根表土壤速效氮、磷、钾分别为非互作条件下的63.54%、64.70%、80.71%,黄顶菊入侵明显降低了玉米根表速效养分。综上,黄顶菊入侵增加了其根系周围可培养土壤微生物数量、土壤酶活性及土壤速效养分含量,降低了附近玉米根表土壤中可培养微生物数量、土壤酶活性和速效养分含量。     

煤矸石填埋场土壤微生物学特性的时空变异

为了研究煤矸石填埋场土壤微生物学特性的时空变异,以山西长治司马矿煤矸石填埋场为研究对象,通过野外调查和采样分析,对不同复垦年限矸石场的土壤微生物特性进行了分析。结果表明,在垂直方向上,矸石场不同层次土壤的微生物数量以及真菌、放线菌占微生物总数的比例随着复垦年限增加而逐渐增加,而细菌与真菌的比值(B/F值)呈降低趋势。在林木根区水平方向上,随着复垦年限的增加,S1(树基附近)处的细菌占微生物总数的比例逐渐减少,真菌和放线菌占微生物总数的比例逐渐增加。充填复垦5 a后,S1位点的细菌数较S2处(距树干基部约100 cm处)显著低11.70%,真菌和放线菌数量分别较S2处高31.18%和19.08%,B/F值比S2处低19.95%。矸石场各土壤层次的过氧化氢酶、土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性随着复垦年限的增加呈增加趋势。在水平方向上,在充填复垦5 a后,与S2位点相比,S1处磷酸酶和蔗糖酶活性分别降低23.81%和17.95%,脲酶酶活性显著提高19.05%,但S1处的过氧化氢酶活性与S2位点相比没有显著差异。矸石场复垦土壤呼吸速率随着复垦年限的增加,呈增加趋势。在复垦第1年,S1和S2位置土壤呼吸速率没有显著差异。充填复垦3 a后,S2处的土壤呼吸速率显著高于S1,但到复垦5 a后,S1处的土壤呼吸速率较S2显著提高33.33%。     

粉煤灰和菌渣配施对矿井水污染土壤微生物学特性和小麦生长的影响

通过田间试验研究了不同改良措施对矿井水污染土壤微生物学特性和小麦生长的影响。试验以矿井水污染土壤作为对照（CK）,设2个土壤改良处理：T1处理(添加食用菌渣)和T2处理(添加粉煤灰+菌渣)。结果表明：对照相比,2个改良措施均显著提高了0~40 cm土壤层中微生物的数量;T2处理0~40 cm土壤层的的细菌和放线菌的数量均显著高于T1,但真菌数量与T1间没有显著差异;2个土壤改良措施均显著提高了0~40 cm土壤层土壤酶(脲酶、蔗糖酶和磷酸酶) 活性和土壤呼吸速率,土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性及土壤呼吸速率均表现为T2>T1>CK;在两测试时期（拔节期和花期）T2和T1处理小麦的群体数量、株高、叶面积和叶绿素含量均显著高于CK;成熟期T2和T1处理小麦的成穗数、穗粒数、千粒重、产量和收获指数均显著大于对照（CK）。     

陕北不同地貌类型区采煤沉陷对土壤微生物和酶活性的影响

深刻认识采煤沉陷的衍生生态损害效应已经成为当前修复西部煤矿区生态环境采动损害的关键基础科学问题和研究热点。掌握不同地貌类型单元采煤沉陷对土壤微生物和酶活性的影响规律有利于西部采煤沉陷区的生态环境保护与修复。以陕北煤矿区榆树湾井田（风沙地貌）、柠条塔井田北翼（黄土地貌）的典型沉陷坡面土壤为研究对象,分别采集不同坡面部位（垂直深度为0～60 cm）的土壤样品,分别采用绝对定量PCR方法和酶标仪法测定土壤细菌、放线菌、真菌的数量和蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶的活性,细致分析土壤微生物数量和酶活性在沉陷坡面上的空间变化特征,综合土壤主要理化特性,揭示不同地貌类型下采煤沉陷对土壤微生物和酶活性的影响规律。结果表明：(1)风沙地貌类型单元和黄土地貌类型单元的采煤沉陷都会导致沉陷坡面土壤微生物数量和酶活性显著降低,土壤微生物数量的降幅分别达到8.27%～42.39%和11.53%～45.95%,土壤酶活性的降幅分别达到6.52%～39.83%和9.09%～42.42%;随坡面部位由坡顶到坡中再到坡脚的转换,该效应对于土壤3种微生物和4种酶呈现出不同的变化特征;(2)黄土地貌类型单元的采煤沉陷对“...     

宝日希勒矿区煤炭资源开发的生态环境影响评价

针对呼伦贝尔地区草原生态环境保护和煤炭资源开发的双重需求,以宝日希勒矿区为例开展了煤炭资源开发生态环境影响评价研究,确定了宝日希勒露天煤矿对周边草原生态的影响方式和范围。研究分析了30余年来呼伦贝尔草原生态的演化特征,认为水分是草原植被退化的首要限制因子,全球气候变化带来的气温升高、过度放牧、城镇化、矿产开发、农业生产等因素也直接和间接地造成草原植被退化与逆向演替。根据宝日希勒矿区的特点,基于草原区生态本底与景观生态服务功能,建立了草原区景观生态健康CVORE评价模型与景观干扰识别方法,发现放牧对区域景观生态健康的影响比煤炭开采更为显著,露天煤矿对草原区景观生态健康程度的影响距离为1～2 km;获取了煤炭开采对典型生态因子的影响范围,认为煤炭开发对地表生态变化的影响强度大但范围有限,对植被指数、植物优势物种等指示生态因子的最大影响范围为2 km,且植被密度、有机质和速效磷含量均服从正态分布,其中矿区植被密度空间变异受资源开发利用、放牧等随机因素影响较大,受地形、成土母质等结构性要素影响较小;对土壤养分及土壤湿度的影响距离为1 km,且表层土壤中细菌总量和放线菌数量显著降低、真菌数量变化不明显,短时间干扰仅显著影响过氧化氢酶的活性。     

鞍山铁矿露天采坑废弃地的土壤动物群落研究

鞍山市大孤山露天铁矿山已有80多年的开采历史，矿山开采对周边和采坑的土地造成了不可避免的生态环境影响。近年来，关于矿山采坑废弃土地的生态环境受到了广泛的关注，而其中土壤动物的种类和数量问题却没有得到应有的重视。通过对鞍山市大孤山铁矿露天采坑不同段阶上废弃地土壤动物的调查研究，查明了自然恢复过程中土壤动物演替的基本生态特征，并对比研究了在人工扰动条件下和自然恢复过程中，土壤动物丰度的特点，总结了自然恢复条件下土壤动物演替的规律性。     

采煤沉陷区复垦对土壤细菌群落组装及固碳功能的影响——以东滩矿区为例

复垦能有效提升矿区生态服务功能,但复垦土壤功能重建的微生物学机制尚不清晰。厘清复垦如何影响土壤细菌群落特征、组装机制及固碳功能,对重塑矿区生态自维持能力至关重要。为此,结合零模型分析,采用MiSeq高通量测序及q PCR芯片技术,探索东滩矿区9 a、12 a、15 a和18 a等4个复垦年限土壤细菌群落组装过程及固碳功能变化。结果表明：(1)复垦和复垦时间对土壤理化和酶活性影响显著,复垦土壤pH、铵态氮（AN）、过氧化氢酶（CAT）及磷酸酶（PO）随复垦时间增长呈显著增加（P<0.05）,有机碳（SOC）、有效磷（AP）、硝态氮（NN）及脲酶（UE）、β-葡萄糖苷酶（BG）、蛋白酶（PRO）则相反（P<0.05）;(2)随机性过程主导了复垦土壤细菌群落的组装过程,且扩散限制的贡献最大;(3)有机碳、硝态氮、铵态氮、有效磷、β-葡萄糖苷酶及过氧化氢酶与碳循环功能基因丰度有显著性相关,复垦改善土壤理化从而增强固碳功能;(4)结构方程模型显示,复垦年限增加直接影响土壤理化性质,进而间接影响土壤微生物群落的组装过程,这可能是导致碳循环功能基因丰度变化的主要原因。研究结果为矿区复垦土...     

井地层析成像法地震勘探在神宝能源公司露天煤矿的应用

神宝能源公司露天煤矿由于历史原因,地方小窑无序滥采滥挖,且开采方式为不负责任的"扒大窑"式的开采,顶板没有任何支护。随着时间的推移,一部分采空区顶板在各种压力的作用下自然塌陷,在地表形成漏斗状的塌陷坑,而一部分采空区依然"悬而未漏",这些采空区无任何资料记载,且位于露天煤矿采场内及端帮运输道路上,严重威胁着神宝能源公司露天煤矿的安全生产,主要论述了井地地震层析成像技术在神宝能源公司露天煤矿采空区勘探的应用。     

库米什露天煤矿3~#采区安全高效开采设计方案优化

如何实现深凹露天采坑安全高效开采,始终是露天煤矿开采的中心工作。本文通过对3#接续采区设计方案的优化,阐述了方案设计的重要性。     

黄河中游煤矿区沉陷黄土坡面土壤养分空间变化规律研究

为了解决煤炭开采沉陷土壤养分损害及修复问题,通过室内外实验和数据分析等方法,以黄河中游煤矿区陕北张家峁井田沉陷黄土坡面土壤为研究对象,分析土壤养分空间变化特征与规律。研究结果表明,沉陷坡面土壤的有机质、铵态氮、速效钾含量在不同坡面、不同土层垂直深度存在明显差异,且呈现出不同的空间变化规律,但速效磷含量差异不明显;开采沉陷会造成土壤有机质、铵态氮、速效磷等养分全坡面性的损失,速效钾局部性损失和富集;在沉陷坡面修复过程中,坡顶和坡中土壤的养分最为贫瘠,应以人工修复为主,而坡脚土壤养分较丰富,应以自然恢复为主;坡顶20～40 cm土层、坡脚0～10 cm土层、坡中40～60 cm土层、全坡面0～10 cm土层应依次作为沉陷坡面土壤有机质、铵态氮、速效磷、速效钾修复的重点部位。     

凹陷型露天煤矿疏干防治水措施研究

根据凹陷型露天煤矿特点,结合内蒙古自治区草原盆地地形地貌和自然条件,通过分析典型露天煤矿开采开拓方式,论述了露天煤矿硫干防治水工作的重要性,计算了矿床疏干水量、采坑排水量和地面防水量,同时提出了适应于该区露天煤矿防治水工程的详细方案,并进行了工程量测算。     

采煤扰动下矿区土壤质量时空变化规律研究

为了研究我国西部煤矿高强度开采扰动下,土壤质量变化规律,以纳林河二矿为研究对象,选取10cm、20cm和30cm表层土壤的含水率、pH、碱解氮、有效磷、速效钾和有机质作为土壤环境质量的评价指标,分析高强度煤炭开采对土壤质量时空变化规律的影响。结果显示：各深度未采区含水量均高于沉陷区,1年沉陷区在10cm深度土壤含水量略高于2年沉陷区,而在20cm、30cm深度含水量则低于2年沉陷区,表明2年沉陷区含水量与1年沉陷区相比有所恢复|区域内pH变化幅度较小,采煤沉陷对土壤pH影响较小。从空间分布上来看,pH较小区域主要分布在2年沉陷区与其他两区域的交界处,这与采煤巷道的方向一致|采煤扰动对土壤肥力的影响较小。碱解氮、有效磷、速效钾、有机质空间分布具有一致性,低值区域主要集中在未开采区中部和1年沉陷区的西北部、中部和南部,高值区域主要集中在2年沉陷区与1年沉陷区和未采区的交界处,但覆盖面积有所不同。     

煤矿充填开采塌陷区地表环境损害评价研究

应用模糊数学与综合评价相结合的方法,建立煤矿充填开采塌陷区地表环境损害综合评价指标体系,并以安徽五沟煤矿充填开采工作面地表塌陷区为例,进行试验研究。结果表明,塌陷坡地土壤损害轻微,地表设施毁坏程度较低,地表塌陷范围小、深度浅,塌陷区域中心为季节性降水,且深度较浅;煤炭开采对土壤含水量保持能力的影响不大,对土壤结构的破坏程度轻微;土壤铵态氮含量有小幅、缓慢的下降趋势,有效磷和速效钾含量虽有波动,但总体上保持现有水平,也即流失的可能性很小,这其中耕作因素起重要作用。     

复垦方法对矿区土壤微生物的影响

为了研究复垦耕地土壤微生物种群特征,采用随机取样法对不同复垦方法、复垦的耕地和林地进行取样,采用计数法对土壤细菌、放线菌、真菌进行了定性和定量分析,结果表明:复垦林地的细菌数量显著高于复垦耕地和对照耕地,而放线菌和真菌数量则与此相反;在几种复垦耕地中,土壤细菌、放线菌、真菌数量排序基本一致,都表现为对照耕地大于就地取土复垦耕地大于煤矸石充填复垦耕地。说明复垦耕地的土壤环境与对照耕地相比,还有一定差距,特别是煤矸石充填法复垦的耕地土壤更需进一步改良。     

倾斜煤层露天煤矿开采境界的圈定

露天煤矿开采境界的确定,直接影响露天煤矿的可采原煤量、平均剥采比及露天煤矿的经济效益。露天煤矿开采境界确定的原则一般相同,但对于不同赋存特征的露天煤矿,开采境界确定原则的侧重点也有差异。以某倾斜煤层露天矿为例,分析倾斜煤层露天煤矿开采境界确定的原则及依据,总结分析倾斜煤层露天煤矿开采境界确定的侧重点,对优化倾斜煤层露天煤矿开采境界的求解具有积极意义。     

三道岭露天煤矿排土方式选择和排土场规划

通过对露天煤矿实行分区开采,把坑下采场划分为3个采区,对各采区排土场进行了平面规划和竖向规划,合理的对3个采区剥离流向进行了安排。提高了排土技术工作的管理,进而对露天煤矿的生产效率的发挥提供了保证。     

煤炭开采沉陷与积水对土壤特性的影响研究

在高潜水位矿区,研究煤炭开采造成的土壤退化规律为耕地报损提供理论参考。通过野外原位监测和室内实验分析,对开采沉陷水域周围不同位置土壤的含水率、p H值、养分含量、酶活性进行了研究。结果表明:采煤沉陷水域周围土壤受到地下水和侧渗水的侵蚀,同时又处于沉陷坡的底部,土壤肥力呈现沉积效应;土壤的物理化学特性影响着土壤的酶活性,土壤蔗糖酶与有机碳、脲酶与全氮表现出相同的规律性;开采沉陷与积水改变了土壤的特性。该研究对于指导矿区土地复垦和维护国家粮食安全具有重要的意义。