不同植被复垦对露天矿土壤水热环境的影响

以黑岱沟煤矿不同植被复垦地为基础,研究黑岱沟露天煤矿排土场不同植被复垦条件下土壤水热变化情况,旨在为该区域选择合理的复垦植被类型奠定理论依据。结果表明:不同植被类型土壤含水量随着土层深度增加呈先增加后降低;不同植被均提高了土壤贮水量,以杨树、松树、山杏、苜蓿及柠条混交模式总贮水量最高,较对照增加了1.91倍。不同植被复垦在30 cm深度范围内土壤温度均低于对照(裸地),在10 cm处不同植被间差异最大,且以松树、披肩草和苜蓿混作模式温度最低。说明乔灌牧草混作模式复垦后土壤具有较好的水热环境。     

黑岱沟露天煤矿不同复垦模式效益分析与评价

本研究以黑岱沟露天煤矿为研究对象,通过研究草灌乔结合、草灌、灌木、牧草和农田复垦模式,对不同复垦模式进行了投资效益分析与评价。结果表明:牧草复垦模式投资成本最低,草灌乔复垦模式和欧李复垦模式投资成本较高;对不同复垦模式综合分析对比,不同复垦模式各具特点;综合分析生态效果、投资成本、土地条件要求、生物价值和财务能力,认为牧草复垦模式和欧李复垦模式优势明显,农作物复垦模式劣势明显;考虑到在可利用耕地的作用效果,农作物复垦模式优势明显,直接增加了可利用耕地面积;草灌乔复垦模式提升复垦区生态系统稳定性上效果最佳。因此,各种复垦模式优缺点明显,需要根据实际情况斟酌使用。     

复垦年限及植被模式对矿区土壤质量的影响

理解复垦年限和植被模式对煤矿复垦土壤质量的影响机制,对评估生态系统恢复程度极为重要。本文以安太堡露天煤矿复垦区土壤为研究对象,基于相关系数法和经验模型确定指标权重和隶属度,采用综合指数法建立土壤质量评价模型,分析复垦年限和复垦植被模式对土壤质量的影响。结果表明:露天矿的开采对表土的破坏十分严重;随着人为复垦措施的实施,土壤质量逐渐恢复,复垦区的土壤综合质量甚至可以超过原地貌;但土壤质量恢复需要较长时间,复垦措施的实施有助于恢复土壤质量,且复垦时长是其恢复的重要保障。油松纯林是该研究区较优的单一植被复垦模式,刺槐×榆树混交模式复垦更适合在研究区内推广使用。研究结果将为露天煤矿区复垦和绿色矿山建设等提供理论参考。     

不同植被对黑岱沟露天煤矿复垦土壤微生物数量的影响

土壤微生物数量是评价土壤微生物重要的调控功能参数。通过研究不同复垦年限的土壤微生物数量,分析在不同年限下不同植被对土壤微生物数量的影响,探讨不同植被对土壤微生物的作用特点。研究结果表明,灌木混交林为提升露天煤矿土壤质量的最佳手段。     

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。     

露天煤矿排土场不同复垦植被土壤大孔隙特征

排土场复垦植被土壤存在直径可达数厘米的大孔隙或管状通道和植物根系,是形成土壤大孔隙及土壤优先流的主要原因。根据水分穿透曲线法和Poiseulle方程,系统地研究排土场不同复垦植被类型下(刺槐林地、榆树林地、混交林地、灌木林地、农地和荒草地)土壤大孔隙的半径范围、个数及分布情况。结果表明:不同样地土壤水分穿透曲线存在差异,6个样地0~5 cm土层稳定出流速率在0.019 3~0.031 5 mm/s,表现为乔木大于灌木大于草本;土壤水分穿透曲线呈现先快速增大后稳定的趋势,不同时期(活跃期、波动期、稳定期)具有不同的变化特征,砾石和植被根系是造成土壤穿透曲线波动的主要原因;土壤稳定出流速率随土层深度的增加而减小,0~5 cm土层的稳定出流速率最大(0.019 3~0.031 5 mm/s),50~60 cm土层最小(0.002 8~0.0 035 mm/s);排土场不同复垦植被土壤大孔隙半径介于0.03~4.71 mm,土壤大孔隙率为0.03%~16.58%,决定稳定出流速率65%的变异和饱和导水率42%的变异。     

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%。     

基于CT扫描的露天煤矿排土场重构土壤孔隙三维重建及定量表征

土壤孔隙对水分、养分的运移起着重要作用,重构土壤孔隙状况反映着复垦土壤质量的高低。通过对安太堡露天煤矿不同复垦年限排土场重构土壤(23,20,0 a)以及原地貌土壤进行CT扫描,获取土壤孔隙信息,基于Matlab平台进行土壤孔隙分布的三维重建,并搜索土壤孔隙团的个数及每个孔隙团的体积大小,计算土壤孔隙度,实现了重构土壤孔隙状况的定量表征。结果表明：随着复垦年限的增加,重构土壤孔隙度、连通性得到显著性提高,其中复垦23 a土壤孔隙状况最好,50~75 cm土层孔隙度最大,为23.92%,其次为复垦20 a土壤,25~50 cm土层孔隙度最大,为14.58%,未复垦土壤因受大型机械的压实作用,孔隙连通性最差,3个土层孔隙分布比较均一,孔隙度都接近于3%;孔隙团个数、最大孔隙团体积与孔隙度都符合较好的线性关系,随着孔隙度的增加,孔隙团的个数呈减小的趋势,最大孔隙团体积呈递增趋势;每个重建区域除最大孔隙团外,其余团的体积非常小。为了改善未复垦排土场土壤孔隙状况,应尽快进行植被恢复。     

露天煤矿复垦中生物多样性响应研究进展（增刊）

生物多样性为人类提供了必要的生活资源和生存环境。露天煤矿开采造成矿区生态系统破坏和生物多样性丧失。本文总结了国内外表土复垦阶段生物多样性恢复对复垦中关键技术的响应。研究结果表明：地貌重塑阶段,生物多样性分布随坡度、坡向、坡位等因子有显著差异;土壤重构阶段,重构工艺、土壤种子库、表土存放方式、复垦年限及施肥等对矿区生物多样性造成不同的影响;植被重建阶段会随即带来野生物种、大型土壤动物及土壤微生物,进而丰富矿区生物多样性。该研究可为露天煤矿土地复垦中生物多样性恢复提供一定参考,同时为基于生物多样性恢复的土地复垦提供一定借鉴。     

铜矿尾矿库无土植被与有土覆盖农作物种植研究

研究五公里铜矿尾矿库无土覆盖建立植被和毛家湾铜矿尾矿库有土覆盖农作物种植。结果表明,铜矿尾砂上直接种植是一种经济有效的复垦方法,草、灌木和 乔木相结合可以形成很好的植被覆盖,大大改善库区的生态环境。用少量黄土与尾砂混合覆盖,复垦投入少、作物产量高、作物可以食用,是一种经济有效的复垦方法。