张集矿区复垦土壤养分变化研究及评价

煤炭开采引发土地沉陷,耕地资源严重破坏,土地复垦是恢复耕地的重要措施。开展矿区复垦土壤养分变化研究及评价,对于指导矿区土地复垦工作有着重要意义。以淮南张集矿区不同复垦年限的土壤为对象,系统研究了土壤养分的变化。结果表明：随着复垦时间的增加,土壤的有机质、全氮、速效磷和速效钾呈现增加趋势;复垦土壤在垂直层次上表现出随深度的增加,土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾有下降的趋势;以正常耕地土壤养分水平作为评价标准时,复垦土壤养分恢复指数呈现增加趋势。     

煤矿微生物复垦区灌木林下土壤养分的空间异质性

微生物复垦技术近年来已成为矿区土地复垦新的研究方向,微生物复垦多年后,新的人工生态系统已建立,其灌木林下土壤养分的空间异质性研究成为关注的重点。选择神东大柳塔采煤沉陷地微生物复垦地为研究区,利用经典统计学、地统计学和协同克里金插值方法,研究采煤沉陷地微生物复垦区灌木林下土壤全氮、有机质和速效磷的空间异质性及其影响因素。结果表明:研究区土壤全氮、有机质和速效磷的含量均值分别为0.50 g/kg,11.93 g/kg,2.24 mg/kg,均呈现出中等强度变异,存在空间自相关性。选择能表征丛枝菌根真菌特性的关键因子土壤菌丝密度,发现土壤菌丝密度与土壤全氮、有机质和速效磷含量呈极显著正相关性。以土壤菌丝密度为协变量的土壤全氮、有机质和速效磷的最优模型分别为高斯模型、球状模型和高斯模型,决定系数分别为0.709,0.757和0.467,均高于单一变量的土壤全氮、有机质和速效磷的决定系数。以菌丝密度为辅助变量的土壤全氮、有机质和速效磷均呈现强空间自相关性,有机质的变程较长,空间连续性较好;土壤全氮空间分布呈块状分布,对空间依赖性较强;土壤速效磷呈不规则斑块状,破碎化程度高。以菌丝密度为辅助变量进行协同克里格插值能够显著提高土壤全氮、有机质和速效磷含量的预测精度。     

基于熵权-VIKOR法的重构土壤配比筛选研究

土地复垦对于矿区植被恢复至关重要,重构土壤能够有效解决表土资源稀缺问题。针对某矿区排土场存在的土壤贫瘠及大量矸石难以实现资源化利用的难题,通过将煤矸石生态骨料与表层土按照不同的比例进行混合,制备5种重构土壤,测定其pH及有机质、全氮、有效磷、速效钾含量,分析煤矸石生态骨料占比对各指标的影响,并基于熵权-VIKOR评价法筛选出最优配比。研究结果表明：随着煤矸石生态骨料占比的提高,不同配比的重构土壤pH逐渐降低并接近于中性;煤矸石生态骨料占比对有机质、全氮、速效钾含量的影响显著,对有效磷含量的影响不显著,且随着煤矸石生态骨料占比的提高,不同配比的重构土壤有机质、全氮、速效钾含量均呈下降趋势,有效磷含量呈先上升后下降的趋势;30%煤矸石生态骨料+70%表层土为最优配比。研究成果可为解决矿区排土场土壤贫瘠、表层土稀缺、土地复垦难开展等问题提供新思路。     

河北省主要铁矿迹地复垦区土壤肥力现状调查分析

为了明确铁矿复垦后的土壤养分的恢复状况，对河北省8个地市17个县区的54个铁矿区的原生地貌和复垦区土壤进行现场采样并进行养分分析。结果表明：无论原生地貌还是复垦区的土壤有机质含量大多数区域处于稍缺、缺乏或极缺水平。原生地貌土壤碱解氮含量除了秦皇岛、承德、张家口外，其他区域均处于稍缺以下；速效磷含量中等或稍缺；速效钾含量在区域间差别较大，从丰富到极缺。复垦后铁矿土壤碱解氮均处于缺乏与极缺水平；速效磷属稍丰与中等水平；速效钾除了秦皇岛外均处于稍缺到极缺。总之，河北省铁矿区复垦后土壤速效氮、速效磷、速效钾含量均处于较低水平，该结果为后续矿区复垦后土壤的肥力提升提供理论基础。     

平原矿区采煤沉陷地复垦耕地生产力评价

针对采煤沉陷区复垦耕地质量不高和缺乏科学合理的验收标准问题,从土壤学、植物学角度选取了与复垦耕地生产力密切相关的有机质、pH、全氮、速效磷、速效钾等土壤养分指标和与农作物生长密切相关的土层厚度、地下水埋深、农田水利、坡度等外部环境指标共同构建复垦耕地生产力评价指标体系,并建立了评价模型,在兖州采煤沉陷区对该评价模型进行了实地应用验证,评价结果与实测结果相关性显著,表明建立的耕地生产力评价模型可用于高潜水采煤沉陷区复垦耕地生产力的评价定级。     

人工林树种对矿区复垦土壤肥力质量影响及评价研究

为探究人工林对复垦土壤肥力水平的影响,以淮南矿区潘一矿复垦区杨树林、女贞林和桧树林3种典型人工林分为研究对象,通过实地采样和室内试验,测定林地不同深度土壤的容重、p H值、有机质、总氮、速效氮、总钾、速效钾、总磷、速效磷等9项指标,利用灰色关联度方法定量分析3种林地土壤肥力状况,并进行了综合评价排序。结果表明:①单因素方差分析表明,3种林地土壤的pH值、总氮、总磷、总钾等4项肥力指标在不同树种间差异不显著(P0.05),土壤容重、有机质、速效氮、速效磷、速效钾等5项肥力指标在不同树种间差异显著(P0.05)。②对照全国第2次土壤普查养分分级标准和2009年该复垦区土壤肥力指标监测结果,容重、有机质、速效磷、总钾、速效钾等5项指标肥力水平显著提高。pH值、总氮、速效氮和总磷4项指标肥力水平与2009年该复垦区土壤水平较一致。总磷和速效氮可以作为复垦区土壤肥力提升的限制因子。③3种林地土壤加权灰色关联度综合评价值大小排列顺序为:杨树纯林桧树纯林女贞纯林,其中杨树林地土壤属于Ⅰ级(优)水平,桧树林地和女贞林地属于Ⅱ级(良),表明杨树林土壤最肥沃。因此,杨树具有改良土壤肥力、改善环境和保持水土等重要功能和作用,可以作为复垦区造林树种的优势树种,为煤矿沉陷区复垦土壤进行可持续利用及生态修复提供科学的理论依据。     

风沙区采煤扰动下土壤养分含量的演变特征

为揭示超大工作面开采过程中采煤沉陷对土壤养分影响的演变特征,并为矿区生态自修复研究提供理论参考。选择大柳塔矿某综采工作面,分别对开采前、开采过程中、开采结束及地表稳定后这一煤炭开采全周期的对照区及沉陷区进行取样,对比分析土壤养分含量。结果表明:土壤pH值随开采进度呈增大趋势,地表稳定后逐渐降低;有机质、速效磷及全氮随开采程度呈先降后增的趋势;速效钾一直呈增大的趋势,与有机质、全氮及速效磷变化趋势不一致。地表稳定后土壤养分含量与对照区基本趋于一致,表明沉陷区土壤养分具有一定的自修复特征。     

淮南市大通矿区煤矸石充填复垦地修复效果研究

为研究废弃矿区煤矸石充填复垦地复垦效果,选取淮南市大通废弃矿区复垦地为研究试验区,对大通矿区复垦地及周边未塌陷地土壤理化性征开展研究,同时分析两地自然生长的一年蓬、葎草、蒺藜、苘麻4种苗木叶片中叶绿素总量、可溶性蛋白质、脯氨酸、过氧化氢酶含量的差异,运用主成分分析法对各植物生长状况进行综合、定量评价。结果表明：大通矿区复垦地区和未塌陷地土壤容重、含水量、微量、中量元素差异较大;大通复垦区与未塌陷地土壤有机质皆处于6级水平;大通复垦区速效氮、速效磷含量处于6级水平,速效钾含量处于5级水平;未塌陷地速效氮含量处于5级水平,速效磷、速效钾处于4级水平;由植物生长主成分得分可知,未塌陷地区葎草、蒺藜、苘麻生长状况皆好于复垦区,未塌陷地一年蓬生长位次低于复垦区一年蓬生长位次。     

粉煤灰充填复垦土壤理化性状研究

为了进一步搞清粉煤灰充填复垦构成的复垦土壤的理化性质，指导今后的复垦工作，通过选取不同时间、不同地点复垦土地的样点，采用室内外测化验手段，对其进行了细致的研究。结果认为：复垦土壤入渗率小于农业土壤，土壤容重和土壤含水量大于农业土壤；复垦土壤PH值大于8，碱性过强，土壤有机质含量低，全氮含量低，速效磷含量低，全钾含量和速效钾含量充足。     

东部草原露天开采对植被与土壤养分空间异质性影响

东部草原露天煤矿开采多年后，矿区周边草原生态系统植被种群与土壤养分逐渐发生变化，为揭示矿区周边植被种群密度与土壤养分的空间异质性分布规律，以宝日希勒露天矿坑周边2 km为半径的草原草场为研究区，在矿坑周边不同方向布设了4条采样线，运用经典统计学和地统计学方法对矿区植被种群密度和土壤有机质、速效磷、速效钾含量的空间异质性进行了分析。研究结果表明：矿区周边天然草地土壤有机质的平均含量为56.44 g/kg；速效磷的为7.89 mg/kg；速效钾的为181.50 mg/kg；植被种群密度的平均值为198.13株/m2；有机质、速效磷和速效钾含量分布呈现从西向东逐渐增加的趋势，植被种群密度在西部与东部较高、中部较低。变异系数范围为19.81%～37.62%，均为中等变异。有机质、速效磷的最佳拟合模型均为高斯模型，速效钾的最佳拟合模型为球形模型，植被种群密度的最佳拟合模型为线性模型；块金值与基台值比值范围为12.67%～94.17%。速效磷和速效钾的空间变异主要由随机性因素引起，且空间相关性较弱；有机质属中等强度的空间变异性，其空间变异由随机性因素和结构性因素共同作用引起；植被种群密度空间变异受人类活动主要是对资源的开发利用、放牧等结构性因素影响较大。在小尺度范围内，受煤炭开采与放牧干扰，草地出现不同程度退化，草地植被类型改变，土壤养分与植被种群密度呈负相关变化。     

矿区土地复垦对耕地社会价值的影响及估算

矿区耕地的复垦价值关系到复垦工程的可行性。本文以矿业城市武安市的矿区土地复垦项目为研究对象,在文献分析与实地调研的基础上,探讨土地复垦对复垦耕地社会价值的影响,分析了复垦工程提升耕地质量及价值实施的可行性,采用条件价值评估法估算了土地复垦对耕地社会价值的影响水平。结果表明,矿区土地复垦后耕地社会价值大幅提升,社会效益显著,与人们的心理预期相吻合;虽然得到的社会价值低于投资,但恢复了土地的使用价值,实现了"金山银山"愿景,而且补充了耕地,保障了粮食安全及经济建设发展。     

孝义铝矿土地复垦的实践

孝义铝矿矿区范围大，其开采占地速度快，而征地困难。为此，在露天开采的同时，进行了大量土地复垦技术研究，形成排土场和采空区的适宜复垦技术方案。经过复垦和培肥熟化，复垦土壤的肥力和主要性能达到了当地一般土壤标准，其农作物产量接近或超过了当地同种农作物的产量。     

堆积型铝土矿床采空区复垦及矿区生态重建

针对堆积型铝土矿床矿区范围大，开采该类矿床占地速度快，复垦土源缺少等特点，按照系统工程学的原理，以多学科先进的组合应用于矿山采空区复垦工程。建立剥离-采矿-复垦联合工艺系统，加速土壤熟化，缩短熟化周期，将采矿技术、生物技术、生态技术融为一体，使矿山在短时期内重新建立以农业耕地为主，林灌牧草优化的人工生态系统。     

豫东煤矿积水区水生植物复垦的可行性研究

以河南省永城市的矿区复垦农田为研究对象,分析4种不同复垦农作物（莲藕、芡实、水稻和玉米）对当地土壤质量与水质的影响,分析不同土地利用方式下的土壤养分指标,评估其土壤综合肥力指数,从环境角度比较旱生作物和水生作物两种不同复垦方式的环境生态效益,对当地采煤沉陷地复垦方式提出合理建议。结果表明,永城采煤塌陷各区域的水质均达到水田作物的灌溉水水质标准,土壤的氮素供应能力可能是限制水稻、莲藕以及芡实生长的环境因子。速效钾对水稻以及玉米的生长有限制作用。种植莲藕等水生植物促进当地复垦土地的保水保肥,固定土壤有效磷。永城市高潜水位矿区复垦土壤总体肥力水平中等偏上,其中选择水生作物进行复垦效果较为优良。     

采用煤矸石预回填技术复垦采煤塌陷地的研究

旗山煤矿本着"增加有效耕地面积,返耕于民"的思想,采用煤矸石预回填技术对部分采煤塌陷地进行复垦,取得了巨大成功。文章介绍了旗山煤矿采用煤矸石预回填技术复垦西大吴村采煤塌陷地的实践,总结了此举的诸多优点,可供今后的煤矿塌陷区土地复垦工作借鉴。     

灰色预测模型在矿区土地利用变化研究中的应用

利用平朔矿区3个时相的TM影像数据,结合矿区土地利用的实际特点,划分了耕地、林草地、工业及住宅用地、水域、交通用地、待复垦地和未利用地7种矿区土地利用类型,分析并研究了平朔矿区土地利用中灰色建模的方法以及求解过程。预测结果表明：矿区耕地逐渐下降,到2023年预计耕地面积18 173.21 hm²,占矿区总面积的45.4%;同时由塌陷地和排土场形成的待复垦地逐渐增多,预计2023年将达到3 849.62 hm²。因此,应该加大土地复垦的力度和进度,促进已复垦地尽快转为耕地,协调生产建设和生态建设对土地利用的改变速度,保证矿区各类土地的可持续利用。     

关闭矿山采煤沉陷地农业复垦路径选择

我国人多地少的国情决定了农业复垦是矿山关闭后首选的复垦方式,但是传统农业效益低、产出少,这极大地阻碍了地方政府和煤矿企业的农地复垦积极性,因此必须探索一条现代高效农业复垦的新路径。本文以东北老工业基地——辽宁沈煤集团沈北矿区采煤沉陷地为例,基于现场调查法、RS技术和GIS技术,以及极限条件法和指数和法相结合的方法,分析了辽宁沈北矿区采煤沉陷地损毁现状,指出了采煤沉陷地农业复垦制约因素,探讨了采煤沉陷地农业复垦的选择路径。结果表明,采煤沉陷地复垦为现代农业是可行的,也是必要的。浅塌陷区可以重点发展特色农业和生态观光农业,而季节性性积水区则可发展养殖、种植、加工三位一体的立体农业和生态观光农业,大面积深积水区则适宜开发为湿地农业,发展生态旅游。     

工矿废弃地复垦利用机制优化分析与思考

工矿废弃地复垦利用对于改善矿山环境、盘活存量土地资源、促进矿区经济转型具有重大意义。本文对工矿废弃地复垦利用试点过程中存在的复垦耕地质量不高、复垦资金筹集困难、部分权利人参与不积极等问题进行了分析,并针对上述问题提出以下建议:加强多部门协调;构建评估奖惩机制;建立复垦资金保障机制;完善挂钩指标激励机制;探索市场化运作方式;制定具体的项目落实考核办法;制定产权及资产认定政策;建立农民受益的复垦方式等。     

济宁北部矿区引黄河泥沙充填复垦优化分析

济宁北部矿区属于高潜水位矿区,传统的土地复垦方法耕地恢复率较低,同时该矿区地属平原,复垦时不能提供充足的充填土料。针对传统复垦方法的不足,考虑到济宁北部矿区毗邻黄河,引水取沙十分方便,提出引黄河泥沙充填复垦的新方法。首先根据煤矿产量估计不同时段沉陷面积和容积,进而测算不同时段复垦需沙量和引水量。再根据引黄河泥沙充填复垦工艺确定优化原则,包括管道布设优化原则、复垦顺序优化原则、提高管道输沙效率和输沙能力原则。根据优化原则,选择合适的管网铺设形式降低复垦成本;根据煤矿开采情况,选择沉陷稳定区域优先开采,避免重复复垦;选择合适的采沙输沙设备及其配套设备、管道管径、管材、不淤流速、最佳输水含沙量,以有效提高管道输沙能力、泥沙输送效率。优化成果可为实际引黄河泥沙充填复垦工程提供依据。