基于不同重构土壤材料配比的草木樨生物量差异分析

为揭示不同重构土壤材料对草木樨生物量影响的差异,探寻最适宜草木樨生长的重构土壤材料配比。以内蒙古胜利矿区的表土、煤矸石、粉煤灰及岩土剥离物为原料,在温室大棚内按照不同的配比进行分层和混合盆栽试验,并采用方差分析法对盆栽试验中的草木樨地上生物量进行差异性分析。结果表明:材料间不同的组合、不同的比例都会对草木樨生物量造成影响,且差异显著;表土、煤矸石及岩土剥离物以3∶3∶4的比例混合时,草木樨生物量较纯表土盆栽生物量提高近30%;煤矸石含量控制在20%~30%、粉煤灰含量控制在10%以下时,重构土壤条件对草木樨生物量促进作用明显。研究表明,煤矸石、岩土剥离物、粉煤灰等可作为表土替代材料,表土替代材料的不同配比会对草木樨生物量产生不同的影响,且当表土∶煤矸石∶岩土剥离物=3∶3∶4时,重构效果最佳。

秸秆生物炭对草原矿区重构土苜蓿生长状况的影响

表土稀缺和土壤贫瘠是制约草原矿区生态修复的重要因素,生物炭作为提高土壤质量、促进作物生长的有效手段已被广泛证实,但对于重构土植被生长状况影响的研究较少。以内蒙古草原矿区表土(T)、煤矸石(C)、岩土剥离物(W)及粉煤灰(F)等材料重构的五种表层土壤为研究对象,材料配比分别为T=1(D1)、T∶C∶W∶F=2∶1∶6∶1(H3)、T∶C∶W=2∶2∶1(H10)、T∶C∶W=3∶3∶4(H11)、T∶F=2∶3(H15),分析了不同热解温度(300℃、400℃和500℃)、不同施用量(0、6、12和24 g/盆,即0、7.5、15和30 t/hm^(2))的秸秆生物炭对重构土苜蓿生长状况的影响。结果表明:1)秸秆生物炭对原表土和重构土壤的苜蓿出苗均存在不同程度的抑制作用,而对于苜蓿株高、叶面积及地上生物量基本呈现正激发效应。2)促进几类重构土苜蓿生长的生物炭最佳处理方式分别为D1\H3\H10-500-24(30 t/hm^(2))、H11-400-6(7.5 t/hm^(2))、H15-500-12(15 t/hm^(2)),并非生物炭热解温度和施用量越高对苜蓿改良的效果越好。3)在相同生物炭处理下,因重构表层土壤理化性质的异质性,秸秆生物炭对苜蓿苗期生长的影响程度不同,重构土苜蓿出苗率和地上生物量均难以超越原表土水平,而苜蓿株高和叶面积可达到原表土水平。

草原露天矿区复垦地与未损毁地土壤物理性质对比

以草原露天矿区为例,对比神华北电胜利露天煤矿南、北排土场复垦地和原地貌未损毁地土壤容重、土壤含水率、土壤砾石含量和土壤质地等物理指标,采用方差分析和拟合分析方法,研究复垦地与未损毁地土壤物理性质的差异性及其产生原因。结果表明:(1)复垦8 a的北排土场与复垦4 a的南排土场土壤容重、土壤含水率和土壤砾石含量均高于未损毁地土壤,而南排土场与未损毁地均为砂质壤土,北排土场为砂质黏壤土,拟合分析发现土壤砾石含量与土壤质地影响土壤容重和土壤含水率。(2)随着复垦年限延长,重构土壤容重、土壤砾石含量和砂粒含量呈现降低趋势,而土壤含水率、粉粒和黏粒含量呈现升高趋势;随着土层深度的增加,重构土壤容重、土壤含水率、粉粒和黏粒含量呈现升高趋势,而土壤砾石含量和砂粒含量呈现降低趋势。(3)总的来说,复垦8 a的北排土场土壤物理性质优于复垦4 a的南排土场,与未损毁地更为接近,其>20~40 cm土层土壤含水率明显高于0~20 cm土层,这可能是因为煤矸石具有良好保水性能,利用表土和煤矸石分层构建土壤剖面可能是表土稀缺的草原矿区土地复垦较理想的土壤重构模式。

黄土露天矿区重构土壤典型物理性质差异及对植被生长状况的影响

为研究重构土壤典型物理性质对植被生长状况的影响,以中煤平朔安太堡露天矿南排土场为研究对象,采用典型剖面采样法、室内测试法、方差分析法、拟合分析法等,分析土壤不同深度典型物理性质(土壤容重、土壤质量含水量)对植被生长指标的影响。结果表明,随着土层深度的增加,土壤容重均值呈现出先增加后减少的趋势,土壤质量含水量总体上随着土壤剖面深度的增加而降低。土壤容重介于0.87～2.00 g·cm^(-3)之间,土壤质量含水量的范围为1.19%～20.97%。各个土层之间土壤容重、土壤质量含水量均有较明显差异,且土壤容重在30～60 cm土层差异最明显,土壤质量含水量在0～30 cm土层差异最明显。研究区植被生长状况较好的样地土壤容重均值为1.47 g·cm^(-3),土壤质量含水量随深度增加趋于10%土层土壤质量含水量是影响植被生长的关键因素。研究区内重构土壤的容重、质量含水量在不同剖面以及不同土层之间存在较显著差异,表层土壤物理性质是影响植被生长的重要因素。

黄土露天矿区排土场重构土壤质地空间特征研究

矿山复垦地土壤质地及其颗粒含量的研究已经成为土地复垦与生态恢复的主要关注点之一,但分析其空间特征的研究成果较少。以地处黄土区的中煤平朔安太堡露天煤矿南排土场为研究对象,采用典型剖面采样法、克里金空间插值分析法、多重分形分析等方法,分析露天煤矿排土场重构土壤质地的空间分异特征。结果表明:1)土壤各粒级含量与土层深度相关性较小,各土层中土壤砂粒、粉粒和黏粒含量比例大致为2∶2∶1。2)研究区内主要土壤质地类型为壤土、粉壤土和砂壤土。3)浅土层中砂粒含量由中心向南北两侧或四周递增、粉粒则递减,深土层中砂粒、粉粒含量多呈由西向东递减,各土层黏粒均由西向东递增。4)各土层土壤质地空间变异程度大小依次为20~30 cm土层>40~50 cm土层>50~60 cm土层>30~40 cm土层>10~20 cm土层>0~10 cm土层。本研究成果可以明确黄土露天煤矿区重构土壤质地及其各机械组成的状况,反应各处重构土壤的通气、保水肥状况,指导该区域后期的重构土壤改良和管理措施;其他未复垦区可以结合本次研究区的土地复垦措施及对应的土壤质地状况,来调整复垦措施,使得重构土壤利于当地植被生长。

黄土露天矿区重构土壤体积含水率表征与反演

以中煤平朔安太堡露天矿南排土场为研究对象,采用环刀采样称重法、探地雷达(GPR)探测法、方差分析法、拟合分析法和对比分析法等方法揭示复垦地重构土壤剖面土壤体积含水率的深度差异在GPR信号图中的特征,并建立土壤体积含水率和介电常数的耦合关系模型。研究结果表明:(1)矿区排土场不同位置及同一剖面不同深度处重构土壤剖面体积含水率差异明显。(2)P2剖面在10～20和50～60 cm深度处呈现2个明显的峰值,P5剖面0～20 cm深度内土壤体积含水率较高,标准偏差达4. 84%。(3)通过对比发现Topp模型计算出的土壤体积含水率略高于采样实测出的土壤体积含水率。采样实测和Topp模型计算出的土壤体积含水率差值的绝对值最大为3. 20%,最小为0. 13%,平均偏差率为13. 42%。(4)拟合关系模型反演出的土壤体积含水率略低于采样实测出的土壤体积含水率。2种方式测量出的土壤体积含水率差值的绝对值最大为3. 11%,最小为0. 23%,平均偏差率为9. 83%。因此,GPR可用于分析矿区重构土壤的体积含水率差异。该研究成果不仅可丰富矿区土壤重构的基本原理,也为采用GPR技术进行无损探测土壤体积含水率提供了有力支撑。

内蒙古草原露天矿区复垦地重构土壤碳氮比差异及影响因素研究

为了揭示草原露天矿区未损毁地与复垦地重构土壤碳氮比之间的差异及造成差异的原因,以国家能源集团北电胜利露天煤矿为例,采用方差分析和相关分析的方法,研究未损毁地与复垦地土壤碳氮比的变化及影响因素。结果表明:矿区北排土场土壤碳氮比与未损毁地差异显著;矿区土壤碳氮比与土壤含水率和土壤有机质呈极显著正相关,与速效钾呈显著正相关;随着复垦年限的增加,实际复垦8年的北排土场土壤碳氮比要高于复垦4年的南排土场。

基于探地雷达的典型土壤物理性质探测研究进展

探地雷达(GPR)作为一种新型的无损探测工具,具有探测速度快、探测过程连续、操作简单,探测费用低等优点.探地雷达在工程勘探方面应用广泛,但在探测典型土壤物理性质,尤其是在探测矿区典型土壤物理性质方面的应用研究较少.本文在介绍GPR基本工作原理、发展历程及其图像处理研究进展的基础上,对基于GPR的典型土壤物理性质探测研究进展作详尽文献分析,最后阐述基于GPR的矿区复垦土壤典型物理性质的研究进展,并对探地雷达探测典型土壤物理性质进行了展望,指出基于GPR对典型土壤物理性质的研究应主要集中于GPR图像处理技术、GPR的分辨率及探测效果评价等方面.

基于生物炭施用的土壤改良研究进展

生物炭已经被证实在土壤改良、温室气体减排、环境治理以及农业环境修复等相关领域发挥着重大作用。文章采用文献分析法、分类统计法和比较分析法,归纳了2008~2019年生物炭研究文献的数量特征,总结了生物炭在土壤改良作用层面的机理与效果,并展望了生物炭在土壤改良方面的应用。主要研究结果如下:生物炭相关论文发表数量逐年增加,研究内容和方向趋于多元化;生物炭的研究国内与国外基本同步,在2008年以后刊文数量呈现出急剧上升的趋势;生物炭土壤改良机理表现为施用到土壤后通过自身理化性质对土壤物理、化学、生物学特性产生影响。通过分析生物炭施用对土壤改良的研究进展,对已有的研究成果做出概括总结,指出下一步发展的趋势,为生物炭应用与创新发展提供参考。

生态系统恢复力评价研究进展

当前全球危机频发,环境变化、气候变化等使生态系统面临巨大威胁,影响生态系统的可持续发展。生态系统如何应对这些威胁,维持其结构与功能的稳定性引起了国内外学者的广泛关注。生态系统恢复力理论提供了解决问题的思路,但目前对生态系统恢复力的研究还处于起步阶段。本文主要采用文献分析法,对生态系统恢复力的内涵、影响因素、评价指标、评价方法做出总结。关于生态系统恢复力的研究大多为概念研究与案例分析,相关概念在大量的实证研究中不断得到丰富与完善;针对不同类型的生态系统,根据其影响因素选择合适的指标构建指标体系开展恢复力评价是案例研究中普遍应用的方法,遥感为获取指标数据提供了技术上的支持,地理信息系统的空间分析等功能在评价过程中也具有重要作用。生态系统恢复力评价研究中的尺度问题、定量化问题、指标的选取、指标权重的确定等问题需要进一步的研究。

基于SD模型的三峡库区快速城镇化地区耕地利用模拟研究

对引起耕地变化的驱动因素进行研究,有利于解决当下人口、经济和社会发展与耕地资源的矛盾。基于对耕地变化相关因素的线性分析,提出改进基于时间序列对耕地变化驱动力静态研究的模式,利用系统动力学模型从动态的耕地变化仿真模拟过程中对长寿区耕地变化趋势进行预测研究,为快速城镇化地区耕地资源的合理利用与保护提供借鉴。结果表明:(1)长寿区耕地面积25 a间共减少9 535 hm2,在数量上总体呈现波动下降趋势;(2)长寿区耕地变化的主要驱动力与社会经济发展、人口与城市发展、农业结构调整与科技进步密切相关;(3)利用SD模型在不同情景设定下的模拟发现,区内城镇化率对耕地面积的影响>GDP对耕地面积的影响>人口增长对耕地面积的影响;(4)耕地利用变化在不同社会经济发展模式下的差异较大,而GDP和城镇化率的缓速增长发展模式最为理想,对区内耕地资源保护有一定的促进作用。由此可以得出,为减轻未来长寿区耕地保护工作压力,必须转变以牺牲耕地作为代价的经济发展模式,通过集约节约用地、积极开展农村建设用地复垦等工作来协调城镇化的快速发展与耕地保护之间的矛盾。