黄土高原区煤矿排土场复垦及区域生态恢复示范工程

黄土高原区资源开发后的生态恢复问题是该区城生态环境中亟待解决的重要问题，以内蒙古准格尔露天矿排土场土地复垦及区域环境生态恢复示范工程为实例，研究了在黄土高原资源开发区搞生态恢复工程的技术、方法和效果。研究结果表明，该生态恢复的技术关键是在必要的土地处理和工程措施基础上，选择适宜的植物种类，依不同的立地条件和功能划分，建立与之适应的生态结构模式。该研究中选出了６０余种适宜植物种和８种适宜生态结构类型，使其植被盖度从零增至７０％以上，农业复垦粮食产量均超过当地水平。各种经济植物的合理配置不但产生了良好的生态效益，且经济效益非常显著，为同类型研究和推广提供了理论和实际应用依据。

矿区排土场复垦区玉米根际土壤真菌遗传多样性研究

[目的]研究矿区排土场复垦区和普通种植区土壤真菌多样性的差异。[方法]以阜新海州露天矿排土场复垦区玉米田土壤(K1区)、阜新市太平区下洼子村玉米田土壤(F1区)为研究对象,分析土壤的理化性质并利用基因组测序分析复垦区和对照区真菌多样性的差异。在此基础上,对复垦区和对照区样本中的真菌进行分离、纯化和分子鉴定,并分析可培养真菌的多样性。[结果]K1区和F1区土壤有效磷、速效钾、pH呈显著性差异,碱解氮和有机质呈非显著性差异;K1区的物种丰富度和均匀度均低于F1区,K1区鉴定出19个真菌属,而F1区共鉴定出52个真菌属,真菌的预测功能K1区比F1区少11种;K1区分离鉴定的真菌以青霉属(Penicillium sp.)、镰刀菌属(Fusarium sp.)真菌为主,F1区分离鉴定的真菌以青霉属(Penicillium sp.)和木霉属(Trichoderma sp.)真菌为主。[结论]该研究为矿区生态修复、土壤改良提供理论依据和实践指导。

污水处理厂污泥在矿山排土场复垦中的应用

主要介绍了马钢六汾河污水处理站产生的脱水污泥饼,由于其内含大量养分和有机质成份的特性,按照循环经济的要求,将污泥应用到矿山废弃土地生态复垦技术工程中,解决了污泥处置难题,实现污泥处置无害化、资源化。

扎哈淖尔露天煤矿排土场复垦效果分析

扎哈淖尔露天煤矿开采近20年,排土场采取了合理有效的生态整治措施。通过对排土场复垦效果的跟踪监测,排土场植被类型、植被覆盖度、生物多样性均不断提高,植物生长状况良好,生态环境有明显改善。

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。

粉煤灰用于排土场农业复垦的试验研究

在排土场农业复垦中,使用粉煤灰改良土壤并进行田间试验。试验选择谷子作为种植作物,对施加粉煤灰后的排土场土壤进行理化性质分析,对谷子的株高、穗长、每穗粒数、千粒重、亩产量进行实测。测定结果表明,施加粉煤灰后,排土场土壤性质得到改善,土壤中有机质、全量养分含量及速效养分含量增高,阳离子代换量增高,碳酸钙含量降低。土壤中施加粉煤灰以后,有利于谷子的株高增长,粉煤灰施加量的多少对株高影响不明显;粉煤灰对谷穗长度和千粒重影响较小;粉煤灰施加量越大,每穗颗粒数越多,亩产量越高。粉煤灰、农家肥、化肥同时施入土壤中,其改善土壤肥力和农作物生长状况效果更明显;粉煤灰适量使用不会造成土壤重金属污染。

黄土高原露天煤矿复垦土壤−植被系统恢复力及协同/权衡关系

土壤-植被互作互馈推动受损矿山生态系统修复趋向良性循环,但目前对露天煤矿区植被恢复与土壤功能之间关联和互馈机制认识尚浅,限制了矿区植被恢复策略的科学制定。选取黄土高原黑岱沟露天煤矿4个不同时序排土场复垦区,利用野外调查、高通量测序和恢复力评估模型等方法,构建草地、灌木、针叶林、阔叶林和混交林等5类系统恢复力评估模型来探索生态恢复下土壤-植被系统功能之间权衡/协同关系。结果表明:①与未复垦裸地相比,复垦8~30 a土壤各项指标恢复介于30%~80%,植被各项指标恢复介于20%~75%;②第15年时草地和灌木土壤养分保育和生态碳汇的功能恢复速率达峰值,针叶林、阔叶林和混交林则第25年时达峰值。土壤系统恢复水平为混交林>草地>针叶林>阔叶林>灌木,植被系统恢复水平为混交林>阔叶林>针叶林>草地>灌木。③草地、灌木和阔叶林与其土壤系统功能恢复力以权衡关系为主,针叶林和混交林则以协同关系为主。黄土高原露天煤矿区植被恢复显著改善了复垦土壤物理、化学、生物性状和群落特征,复垦年限对土壤-植被系统功能恢复水平和速率有着显著的影响。随复垦年限延长,各功能恢复力之间呈现此消彼长的权衡关系。研究揭示了复垦土壤-植被系统恢复力具有强时序性,为黄土高原露天矿区生态恢复过程中适时调配植被建群策略,促进土壤-植物系统功能协同发展,科学制定和优化生态修复方案提供理论依据。

利用煤泥改良露天矿排土场覆盖土的试验研究

在分析覆盖土、煤泥的理化性质基础上，进行了盆栽试验，通过观察测试植物生长状况及分析测试种植后不同处理的覆盖土性质，对煤泥作为覆盖土改良剂的可行性做了较系统的研究。结果表明，煤泥对覆盖土有一定的改良作用，主要表现在降低覆盖土的密度、增加田间持水量方面，这将有利于露天矿排土场复垦种植。

山西平朔露天矿区复垦农用地表层土壤质量差异对比

以复垦农用地为研究对象，以原地貌未受损农用地和排土场未复垦地作为对照，共选择18个样地，对比研究复垦农用地、未复垦地及原地貌未受损农用地的土壤容重、田间持水量、pH值、有机质、全氮、全钾、有效磷、速效钾的差异，揭示复垦农用地土壤重构的过程及变异的规律。结果表明：（1）复垦农用地土壤容重、田间持水量、pH值、全钾、有效磷、速效钾的均值都略高于未受损农用地；而复垦农用地有机质、全氮的均值都略低于未受损农用地。（2）复垦农用地和未受损农用地在0-10cm的土壤容重及pH值均略低于10～20cm土层；0～10cm的土壤肥力指标均值略高于10～20em土层。（3）在0～10cm土层，复垦耕地和复垦林地的相关土壤理化性质要优于未受损耕地；在10—20cm，复垦林地土壤理化性质基本上优于未受损耕地。（4）复垦13年的耕地土壤容重、速效钾与未受损耕地差异不显著；复垦22年林地的单个土壤理化指标基本上优于复垦19年林地，复垦19年林地的单个土壤理化指标基本上优于未受损林地。

豆科植物对复垦区土壤理化性状的影响

以豆科植物复垦地作为主要的研究对象,通过对比未复垦地和未受损农用地的土壤理化指标（主要涉及到p H值和容重）和养分指标（主要是指有机质、全氮、全磷和有效磷、全钾和速效钾）,来解释豆科植物复垦地土壤成分重新构成的过程和变化规律。结果表明,未复垦地所含的养分含量低于种植豆科植物复垦地,而p H值和容重则高于复垦地;未受损农用地的p H值和容重都稍低于种植豆科植物的复垦地,而未受损农用地所含的养分有机质、全氮、有效磷量均高于种植豆科植物复垦地。豆科植物复垦地和未受损农用地的20~40 cm深层土壤理化指标量均高于0~20 cm的表层土壤;而豆科植物复垦地20~40 cm深层土壤肥力指标量均低于0~20 cm的表层土壤。苜蓿复垦地0~20 cm土壤中所含的有机质、全氮和速效钾含量均比黄芪复垦地高,但是所含的全磷、有效磷和全钾的含量则略低于黄芪复垦地;苜蓿复垦地20~40 cm深层土壤的p H值、全氮、速效钾均高于黄芪复垦地,但是容重、全钾、全磷、有效磷的含量较黄芪复垦地低。

紫花苜蓿对草炭改良露天矿表土替代材料的响应

为探讨添加草炭对露天矿表土替代材料的改良效果,以紫花苜蓿为试材,草炭为改良剂,研究了草炭添加量分别为0、10、30、50 g·kg-1(干土)与表土替代材料配合施用对紫花苜蓿生长性能及抗逆性能的影响。试验结果显示,添加草炭对紫花苜蓿生长期内的株高、生长率、生物量、叶片SPAD值、叶片的细胞膜透性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性及可溶性蛋白含量等指标均有显著影响(P<0.05)。草炭施用量为10 g·kg-1(干土)时,紫花苜蓿的株高、生长率、地上及地下部分的生物量、叶片SPAD峰值均高于其他处理,叶片细胞膜透性、SOD酶活性、CAT酶活性、POD酶活性及可溶性蛋白等抗逆性指标也显著优于其他处理,所以,当草炭施用量为10 g·kg-1(干土)时改良效果最佳。

紫花苜蓿对蛭石改良某煤矿表土替代材料的响应

对于环境恶劣且表土缺乏的露天矿区,选择适宜的改良剂对表土替代材料进行科学合理的改良,是实现露天矿区排土场生态恢复的关键,而作物生长性能和抗逆性能的发挥是改良剂改良效果的体现。试验目的是研究蛭石对紫花苜蓿(苗期,下同))生长性能和抗逆性能的影响,进而评价蛭石对矿区表土替代材料的改良效果。试验采用单因素随机试验设计,以当地表土作为对照组,褐土作为改良对象,蛭石对干土的添加量设置为0、10、30、50 g/kg 4个水平,每个水平3个重复。试验结果为蛭石对紫花苜蓿的叶面积、株高、根长、生物量、SOD酶活、CAT酶活、细胞膜透性等指标均有显著影响(P<0.05),对其叶绿素、POD活性无显著影响(P>0.05)。试验结果表明,在该试验设定的蛭石添加量范围内,紫花苜蓿的生长性能和抗逆性能与蛭石的添加量不存在线性关系,蛭石对干土的添加量为10 g/kg时最有利于紫花苜蓿生长和抗逆性能的发挥,此添加量对褐土改良效果最佳。

分枝期紫花苜蓿对改良露天矿表土替代材料的响应

为了探索露天矿区褐土层适宜的改良剂配方,选择蛭石、改性秸秆和腐殖酸3种改良剂,每种改良剂设置3个添加量梯度,采用正交试验设计,以当地表土为对照,进行室内盆栽试验,研究分枝期紫花苜蓿生长性能和抗逆性能对不同改良剂组合改良后褐土的响应。结果表明,空白组分枝期紫花苜蓿的各项指标均显著低于对照组;不同改良剂组合改良后褐土组分枝期紫花苜蓿叶片SPAD值没有得到显著改进,叶面积、株高、根长、生物量等生产性能和叶片SOD、POD、CAT活性等抗逆性指标均得到不同程度的改善;分枝期紫花苜蓿在m(蛭石)∶m(秸秆)∶m(腐殖酸)=10∶30∶1.5时生产性能最佳,m(蛭石)∶m(秸秆)∶m(腐殖酸)=50∶50∶0.5(质量比)时抗逆性能最佳。可见:不同改良剂组合对褐土的改良效果存在差异,m(蛭石)∶m(秸秆)∶m(腐殖酸)=50∶50∶0.5对褐土进行改良后作为表土替代材料最为有利。

改性秸秆改良褐土对苗期紫花苜蓿生长及生理特性的影响

以苗期紫花苜蓿的生长性能、抗逆性能的响应来评价改性秸秆对矿区褐土的改良效果。试验采用单因素随机区组设计,以当地表土作为对照组,褐土作为改良对象,改性秸秆添加量设置为0、10、30、50 g/kg干土4个水平,3个重复。结果显示,改性秸秆对苗期紫花苜蓿的叶面积、株高、根长、生物量、叶绿素含量、SOD活性、CAT活性、POD活性、细胞膜透性等指标均有显著影响,其中以50 g/kg改性秸秆的紫花苜蓿的生长性能和抗逆性能最佳。说明添加改性秸秆可以有效提高苗期紫花苜蓿的生长性能和抗逆性能,对褐土有明显的改良效果。

覆土厚度和边坡形态对排土场边坡稳定性的影响

复垦排土场边坡中覆土厚度和边坡形态严重影响矿山排土场边坡的稳定性及复垦效果。以国家电力投资集团内蒙古公司南露天矿排土场边坡为研究对象,利用数值模拟并结合现场监测研究了覆土厚度、台阶高度和坡面角对于边坡稳定性的影响。研究表明,排土场覆土厚度越厚,台阶坡面角越大,以及台阶高度越高,排土场边坡稳定性越差;在保证边坡整体形态不变且满足复垦施工工艺的要求下,将单级台阶坡面改为多级台阶坡面,可提高整体边坡的稳定性;综合考虑排土场复垦效果、容量、施工作业安全以及复垦成本等因素,建议台阶高度为20 m,局部台阶坡面角为24°~28°,最终边坡角为26°,覆土厚度为0.5 m。研究结果对于复垦排土场边坡设计与施工具有一定的指导意义。

复垦造林 废石荒原变绿洲

在几近无土的废石堆上造林,这在古往今来恐怕还是没有过的事。但在今天,这已成为事实。湖北武钢矿业公司大冶铁矿的硬岩排土场,经复垦造林,目前已种活刺槐、旱柳、侧柏、火棘、榆树等十多个树种,面积达88万平方米。昔日的废石荒原,今日处处绿浪翻滚,一派生机。要说清这个变化,首先得从矿石的开采说起。 开矿时,矿石与岩石往往是附生在一起的,因此,要取得矿石就先得剥离岩石。采铁矿时,

半干旱煤矿排土场边坡侵蚀与植物配置关系

煤矿排土场进行生态修复要考虑复垦成本,为探究水土保持效益最高的植物配置模式,以胜利矿区南排土场复垦区内不同植物配置的3个代表性区域为监测对象.采用无人机遥感技术,掌握监测区的植被高度、植被盖度及叶面积指数等参数信息,并提取监测区的土壤侵蚀量,得到边坡侵蚀与植物配置的关系.结果表明:边坡植被盖度与土壤侵蚀模数有很强的负相关性,R=0.843,抗土壤侵蚀边际效益最高的区间为30%~40%植被覆盖度,侵蚀控制能力与灌木和多年生草本的比例呈正相关关系,由此得出监测区的最优植被配置,从而为确定合适的优势物种及植被覆盖度、排土场水土流失防治提供理论依据.

露天煤矿区复垦土壤碳库研究进展

土壤是地球陆地生态系统中碳的重要贮藏库。露天煤矿区既是“碳源”,也是“碳汇”,研究其土壤碳的变化对区域碳平衡具有重要意义。本文梳理了当前世界范围内对露天煤矿区土壤碳库的构成、土壤有机碳库的区分测定方法、积累、转化和时空分布的研究。已有研究成果表明:(1)复垦与未复垦排土场中土壤无机碳含量无显著差异。(2)土壤有机碳的含量受复垦植被、年限、地形及土壤理化性质的影响。(3)不同因素通过影响土壤中的矿质态氮和微生物活性而影响有机碳的分解矿化率。(4)不同类型有机碳在土壤剖面中的分布呈不同规律,生物成因有机碳主要积累在土壤表层和亚表层,而地球成因有机碳积累在土壤底层。在此基础上提出深入研究方向:土壤无机碳和有机碳的相互转化关系、土壤碳循环与氮、磷、水循环的耦合关系及与生态系统生物多样性之间的内在联系。

扎哈淖尔露天煤矿生态环境综合整治措施

扎哈淖尔露天煤矿开采近20年间,采取积极有效的生态整治措施,汇总了生态整治工作中存在的问题并总结了成功经验。露天煤矿还将继续开采33年,后续生态整治重点区域包括内排土场和最终采坑,本文提出对后续影响区合理的生态环境整治措施。