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）。     

露天煤炭开采对矿坑周围土壤生物活性的影响

研究东部草原区大型煤田持续开采活动对采坑周边土壤微环境的影响,探索采矿时空序列梯度对生态的扰动机制,为进一步解决矿区生态环境问题提供基础数据。以宝日希勒露天煤矿北侧矿外自然草地区为研究对象,以距采坑的距离为干扰的强度梯度、开采推进的时间为干扰的时间梯度,设置距采坑最远的样点C3为对照,通过测定不同土层中的土壤微生物数量、酶活性和土壤理化,探索露天采煤扰动条件下,草原生态系统中土壤生物活性的时空异质性。结果表明:①随着扰动强度的提高,土壤中细菌、真菌和放线菌的数量,蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性,以及土壤含水量、全氮含量均减少或降低;相反土壤铵态氮和速效磷的含量提高。②随着干扰时间的延长,开采扰动对放线菌、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、土壤含水量、铵态氮、速效磷和全氮的影响增强,而对细菌和真菌数量的影响降低。③在露天煤矿开采的时间梯度与距离梯度交互影响下,土壤微生物及土壤酶活性均有一定响应,并且随着干扰时间梯度的减小,土壤生物活性的响应程度下降,而土壤因子的响应变化不同,只有个别因子与土壤生物活性具有相关性。     

接种菌根对采煤沉陷区苜蓿生长及土壤改良影响研究

采煤沉陷造成地表土壤质量下降,影响矿区植物生长和根际环境,丛枝菌根真菌作为一类有益的共生真菌对植物生长有促进作用。为评价采煤沉陷区人工接种菌根的生态效应及作用时效,以神东矿区活鸡兔矿沉陷区内接种菌根真菌的紫花苜蓿为研究对象,采用田间试验和室内分析方法,测定接种丛枝菌根真菌处理和未接菌处理植物株高、叶片绿色度(SPAD值)、生物量、菌根侵染率、菌丝密度、根际土壤性状及其相互关系,研究了较长时间内接种丛枝菌根真菌对紫花苜蓿生长及根际土壤性状的影响。结果表明:复垦4年后,与未接菌处理相比,接种菌根处理显著提高了植物株高、SPAD值、生物量,分别提高了18.2%、8.3%、10.4%。紫花苜蓿可以与丛枝菌根真菌形成良好共生关系,接种菌根真菌4年后接菌处理植物菌根侵染率和菌丝密度显著高于未接菌处理,菌根侵染率和菌丝密度较未接菌处理分别提高了35%、34.1%。接种菌根改善了根际土壤性状,有效提高了土壤含水量,较对照分别提高7.5%,同时土壤碱解氮、速效磷、有机质、磷酸酶活性较对照分别显著提高了21.4%、20.7%、22.5%、36.9%。相关性分析表明,菌根侵染率与株高、生物量、磷酸酶、速效磷含量呈显著正相关,菌丝密度与SPAD值、有机质呈显著正相关,与株高、生物量呈极显著正相关。复垦4年后,接种菌根真菌可显著促进紫花苜蓿生长,提高了植株生物量,同时有效改善了根际土壤质量,具有较好的生态效应。     

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。     

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。     

神木北部采煤塌陷区土壤与植被损害过程及机理分析

通过对神木北部矿区塌陷1,2,5,10 a和未塌陷区植物群落调查和土壤因子的测试,采用因子分析法评价不同塌陷年限下土壤质量和植被群落结构优劣,同时利用冗余和聚类分析研究植物与土壤之间的相互关系及其演变过程,并基于植被—土壤耦合模型判定不同塌陷年限土壤因子与植物群落耦合协调性。结果表明:1采煤塌陷导致土壤质量与植被群落结构退化,随塌陷时间的推移呈自然恢复趋势,但10 a后植物群落结构和土壤因子仍不能恢复至塌陷前水平;2塌陷区土壤有机质、水分和微生物是决定土壤质量和植物群落特征的关键因素,土壤硬度、速效养分和酶类是影响植物群落生产力和多样性的主要因子,而全效养分影响力相对较小;3塌陷区植物群落和土壤质量大体经过退化、改善和初步恢复3个不同的演化阶段;4植被与土壤的耦合协调性塌陷2 a后逐渐恢复,但至塌陷10 a仍未达到未塌陷地良好的耦合协调水平。神木北部矿区采煤对生态环境损害具有一定延续性,且生态系统自修复能力较弱,因此减少采动损害、实行自然与人工修复相结合应作为该区生态环境保护的指导原则。     

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...     

采煤沉陷对沙地土壤水分运移的影响

为研究采煤沉陷对风沙区土壤水分生态环境的影响,对毛乌素沙地南缘补连塔矿采煤沉陷后风沙土土壤水分时空变化规律及土壤密度、土壤机械组成和水分运移过程(水分入渗、土壤蒸发)进行了研究。结果表明:沉陷使得水分恢复期土壤水分条件发生变化,增加了60~80 cm深度处土壤水分的变异性,但沉陷区与对照区之间差异未达显著性水平。在采煤沉陷后1 a的相对稳定期,与对照区相比,沉陷区粗粉粒(0.01~0.05 mm)含量明显增加,而细黏粒(0.001 mm)含量减小;在初始入渗率上,表现为沉陷区较高,在稳定入渗率上,表现为对照区较高,但差异较小,而沉陷明显增加了水分的垂直入渗深度,减小了表层土壤持水能力;同时,沉陷区土壤蒸发量明显增大,不利于土壤水分的保持。经相关性分析,沉陷使得土壤水分与影响因素之间的相关性增强。     

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。     

不同种植年限香根草对煤矸石山基质中重金属分布的影响

为研究不同种植年限香根草对煤矸石山基质中重金属分布的影响,以贵州省六盘水大河煤矿为例,对2013年、2009年、2007年、2005年和2002年种植香根草的煤矸石山基质中的Cu,Zn,Cd,Pb,As共5种重金属含量进行测定。结果表明:随着香根草种植年限的增加,煤矸石基质中Cu,Zn,Cd,Pb,As五种重金属含量减小的趋势各不相同,Cu,Zn,Cd含量在煤矸石山剖面表现为0~10 cm10~30 cm30~50 cm,Pb和As含量表现为30~50 cm10~30 cm0~10 cm。Zn和As随着香根草种植年限的增加减小的趋势较为明显,Cu和Cd随着香根草种植年限增加呈现出先快后慢的趋势,Pb含量在香根草种植6 a后急剧减小,之后变化不显著。试验结果可以为煤矸石基质的生态恢复和治理以及土壤再利用提供详实的理论依据和较为准确的评价体系。     

基于显微CT研究不同复垦年限土壤孔隙的微结构特征

不同复垦年限下土壤孔隙微结构特征及其与复垦年限的关系尚未明确。为了探明矿区不同复垦年限土壤孔隙的微结构特征,选取河南省辉县市赵固煤矿复垦3 a(FK3)和10 a(FK10)土壤处理,并以原状地貌(CK)为对照。利用显微CT技术扫描200 mm田间原状土柱,结合Image J软件及其插件对土壤孔隙结构进行三维重建及分析。结果表明,复垦土壤孔隙结构稳定具有空间和时间的层次性和顺序性。随着复垦年限的增加,土壤孔隙度、孔隙数量、成圆率、分形维数和欧拉值总体呈逐渐增加趋势。从土壤剖面来看,0~30 mm土壤孔隙结构尚处于紊乱状态,孔隙数量表现为FK3＞CK＞FK10,而40~80 mm土层趋于稳定,孔隙数量呈现为CK>FK3>FK10。土壤剖面孔隙度与孔隙数量变化趋势基本一致。与FK3相比,CK和FK10的分形维数分别显著(P<0.05)增加了16.1%和12.3%,但FK10与CK间无显著差异(P<0.05)。相关分析表明,分形维数能综合表征土壤孔隙数量和形态特征,可作为沉陷区复垦土壤结构恢复状况的定量评价指标。本研究表明,复垦年限对沉陷区土壤结构修复具有较大影响,土壤结构达到稳定状态需经过10 a左右的时间。     

煤矿塌陷区不同复垦年限土壤颗粒组成分形特征

土壤的颗粒组成在某种程度上决定了土壤的结构和性质,为探究不同复垦年限下土壤理化性质的变化规律,以土壤颗粒分形理论为基础,选取邹城市典型采煤塌陷地作为研究对象,统计分析了煤矿塌陷区土壤颗粒分形特征及其与土壤不同粒径含量和土壤养分状况间的关系。结果表明:①随复垦年限增加,土壤理化性质变好,土壤颗粒分形维数增大。②在垂直剖面尺度上,土壤颗粒分形维数与黏粒、粉粒、密度、有机质含量呈极显著正相关关系(p0.01),而与砂粒含量、孔隙度呈极显著负相关(p0.01),与碱解氮、速效磷、速效钾含量相关性很小。③在时间尺度上,土壤颗粒体积分形维数与黏粒、粉粒、有机质含量、密度存在极显著正相关关系,与土壤碱解氮、速效钾、速效磷呈显著正相关,与砂粒含量、孔隙度呈极显著负相关关系。     

煤炭开采对农田土壤碳储量的影响研究

以徐州九里矿区为研究区,选取典型煤炭开采沉陷盆地,通过设计沉陷盆地土壤有机碳库采样方案、实验室土壤有机碳含量测定、构建沉陷盆地土壤有机碳库储量模型以及煤炭开采沉陷前后沉陷盆地内农田土壤有机碳库储量变化的分析,研究了煤炭开采对农田土壤碳储量的影响。研究发现：在煤炭开采沉陷未扰动状况下,沉陷盆地各坡面区土壤有机碳密度均与对照区土壤的有机碳密度相同,煤炭开采沉陷后沉陷盆地各沉陷坡面区土壤有机碳密度随沉陷深度呈现先减小后增大的变化趋势：煤炭开采沉陷前沉陷盆地所在区域内土壤碳库有机碳储量是560.4 t,开采沉陷扰动后沉陷盆地内土壤碳库有机碳储量为530.9 t,比沉陷扰动前减少了5.3%,由此可知,煤炭开采对农田土壤碳储量影响为失碳（碳源）效应。