唐山市露天铁矿尾矿复垦及复垦土壤的培肥

本文通过调查及定点取样分析的方法，对露天铁矿尾矿复垦工艺及复垦土壤的肥力状况与培肥途径进行了探讨．根据不同铁矿的地理特点．提出了露天铁矿尾矿复垦的４种模式；通过在复垦土壤上进行农林种植及对复垦土壤的取样分析，认为复垦土壤的肥力低；对复垦土壤应采用掺粘土、施用有机肥和进行农作物种植等措施进行培肥．

蚯蚓活动对铜尾矿复垦地土壤氮的影响

在室内恒温(20℃)培养1个月后,研究了蚯蚓活动对铜尾矿复垦地土壤碱解氮和全氮的影响。实验分别设置荩草和小飞蓬2种植被土的4种处理:①不接种蚯蚓、不添加秸秆的对照(S);②仅接种蚯蚓(E);③仅添加秸秆(O);④接种蚯蚓、添加秸秆(OE),各重复3个。试验结果显示:无论是否添加秸秆,在矿区复垦地接种蚯蚓(E,OE)可显著提高土壤中碱解氮的含量(p<0.05)。荩草接种蚯蚓(E)碱解氮含量是对照(S)的1.10倍,小飞蓬接种蚯蚓(E)碱解氮含量是对照(S)的1.06倍;在矿区复垦地接种蚯蚓(E,OE)可显著提高土壤中全氮的含量(p<0.05)。荩草接种蚯蚓(E)全氮含量是对照(S)的1.5倍,小飞蓬接种蚯蚓(E)全氮含量是对照(S)的1.04倍;接种蚯蚓后,各个处理的氮素矿化速率均为正值,并显著高于(p<0.05)原土样,蚯蚓活动在不同的植被下对土壤氮的影响不同。

铜尾矿复垦地中小型土壤动物的迁移

为了解铜尾矿复垦地土壤动物群落特征的变化规律,采用野外模拟试验,对安徽省铜陵市林冲尾矿复垦地外围不同自然生态系统下微型生境内土壤动物群落进行调查.共获得中小型土壤动物582只,隶属于2门9纲10目32科.结果表明,铜尾矿复垦地外围微型生境试验地与外围对照样多样性指数均无显著差异,相似系数S表明铜尾矿复垦地不同处理方式下中小型土壤动物群落的相似程度较高.通过对比不同时间序列下的土壤理化性质,p H值和有机质明显降低,碱解氮和有效磷从复垦地初始值到外围灌丛地、林地试验地,数值不断增加,而速效钾呈减少趋势.相关性分析表明土壤动物类群数与土壤容重有着显著的正相关(P<0.05),而土壤动物多样性指数与土壤有机质呈极其显著的负相关(P<0.01).由此可见,铜尾矿复垦地及其外围自然生境土壤动物群落之间存在着明显的差异,这为外围林地和灌丛地土壤动物迁入铜尾矿复垦地提供了证据.

铜尾矿复垦地的生态恢复程度与土壤动物指示作用研究

为改善矿区复垦地土壤生态环境,于2018年9月对铜陵市狮子山3个尾矿库复垦地和1个对照样地的土壤动物进行研究。结果表明,共捕获土壤动物24类1191只。优势类群为弹尾目、甲螨、前气门亚目、蚂蚁和鼠妇,占总数的76.99%。样地土壤动物个体数和类群数方差分析表明,香樟林获得土壤动物个体数和类群数显著高于其他样地(P<0.05),刺槐林地与其他样地的个体数无显著性差异,类群数有显著性差异,芒草地和白茅草地个体数和类群数之间无显著性差异(P>0.05)。RDA分析表明,弹尾目与土壤pH、TP显著相关;凋落物层厚度、土壤TN、TC、TOC与双尾目、蚯蚓、双翅目幼虫、鼠妇呈极显著的正相关,与鞘翅目幼虫呈显著负相关。香樟林地对照下的复垦地生态恢复综合评价表现为刺槐林地恢复效果较好,芒草地和白茅草地的恢复效果不显著。

复合改良剂对石墨尾矿物理性状的影响

为了解决石墨尾矿复垦过程中物理性状较差的问题,研制出一种能够改善其透气性、保水性及结构性的复合改良剂。首先,通过室内试验分别探究玉米秸秆、牛粪和风化煤3种材料对石墨尾矿物理性状的影响以及施用量范围;其次,采用响应面法(RSM)设计试验,得到复合改良剂(玉米秸秆+牛粪+风化煤)的最优配比;最后,分别从透气性、保水性和结构性上分析改良后尾矿的物理性能,并利用扫描电镜(SEM)技术探讨复合改良剂对其微观结构的影响及作用。结果表明:施用单一改良材料时,玉米秸秆对石墨尾矿透气性影响效果最为明显,牛粪对其保水性提升最为显著,风化煤对其大团聚体含量的影响效果最强。复合改良剂的最优配比为玉米秸秆4.10%、牛粪10.49%、风化煤2.94%,此时石墨尾矿的容重、田间持水量和大团聚体含量分别为1.1g/cm^(3)、61.71%和84.51%;对比改良前石墨尾矿总孔隙率和水稳性大团聚体含量分别提升了17.42%和14.48%,持水能力也得到明显改善;SEM分析显示改良后石墨尾矿表面出现明显胶结物,颗粒之间由角-面接触和边-面接触转变为直接点接触,大量颗粒凝聚在一起形成团聚结构,从微观尺度验证了复合改良剂对石墨尾矿物理性状的影响。该复合改良剂对石墨尾矿物理性状改善作用显著,对于实现石墨尾矿复垦利用具有可行性。

不同植物群丛下铜尾矿复垦地土壤线虫的分布特征

对铜陵市凤凰山铜尾矿复垦地禾本科(矛叶荩草AL、白茅IC)和豆科(野豌豆GS)等3类典型植物群丛及外围对照禾本科(毛马唐)植物群丛下的土壤线虫群落进行调查.共分离得到1277条土壤线虫,隶属于51属,平均密度590条·100 g-1干土.采用多样性指数和土壤食物网结构指数等分析铜尾矿复垦地土壤线虫群落的分布特征.结果表明:铜尾矿复垦地3类植物群丛下土壤线虫群落的类群总数和Shannon多样性指数明显小于毛马唐对照组.对比铜尾矿复垦地和邻近自然栖息地不同植物群丛下的土壤线虫群落生态指数,发现野豌豆群丛下土壤食物网结构较成熟,土壤有机质分解以细菌分解通道为主;生态系统较不稳定,低度干扰;表明该豆科植物群丛下的土壤食物网具有较大的发展潜力,从而提高铜尾矿复垦地的生态稳定性.白茅与矛叶荩草群丛下土壤食物网处于结构化状态,土壤有机质分解以真菌分解通道为主;生态系统较稳定,无干扰;表明禾本科植物群丛下的土壤食物网处于较低层次的发展状态.

接种线虫对复垦铜尾矿地碱解氮及氮素矿化的影响

在室内恒温(20℃)控制性培养1个月和2个月后,研究了土壤线虫活动对铜尾矿复垦地土壤碱解氮以及氮素矿化的影响。实验分别设置荩草、小飞蓬和茅草3种优势植被土下的3个处理:1不接种线虫的对照处理(-Nem);2培养盆内接种125条线虫处理(+125Nem);3培养盆内接种250条线虫处理(+250Nem),每个处理设置3个重复。实验结果显示:无论是1个月还是2个月为周期的室内培养,在以铜尾矿复垦地土壤为供试土壤中接种线虫处理(+125Nem,+250Nem)的土壤碱解氮含量较相应的对照处理(-Nem)有显著性提高(p<0.01)。荩草优势植被土下接种线虫(+125Nem,+250Nem)1个月周期内碱解氮含量分别是对照处理(-Nem)的4.05倍和5.72倍,2个月周期内分别是5.58倍和7.04倍;小飞蓬优势植被土下接种线虫(+125Nem,+250Nem)1个月周期内碱解氮含量分别是对照处理(-Nem)的3.01倍和4.31倍,2个月周期内分别是4.07倍和5.67倍;茅草优势植被土下接种线虫(+125Nem,+250Nem)1个月周期内碱解氮含量分别是对照处理(-Nem)的2.07倍和2.96倍,2个月周期内分别是2.90倍和3.93倍。通过相关数据计算这两个周期内土壤的氮素矿化速率发现,接种线虫后(+125Nem,+250Nem),土壤的氮素矿化速率显著高于(p<0.01)相对应的不接种线虫对照处理(-Nem),并且在2个月培养期内接种250条线虫处理(+250Nem)条件下达到最高值。

中小型土壤动物组成对复垦铜尾地土壤养分的影响

通过盆钵生物试验研究了中小型土壤动物不同类群的组成对复垦铜尾矿废弃地土壤养分的影响。整个培养试验根据需求对不同中小型土壤动物组合设置四个处理措施,每种措施分为有无凋落物两种水平,即:(1)无土壤动物(Re),无土壤动物+凋落物(Re+Li)(2)跳虫(Co),跳虫+凋落物(Co+Li)(3)跳虫+蜱螨类(Co+Ac),跳虫+蜱螨类+凋落物(Co+Ac+Li)(4)中小型土壤动物(剔除大型土壤动物Me),中小型土壤动物+凋落物(Me+Li)。另设一组对照(CK)处理,并于培养实验开始前完成测定,作为本底值。分析表明,土壤p H随着中小型土壤动物类群的增加而降低,最低值出现在Me和Me+Li处理,且二者之间无显著性差异;对照(CK)处理下的各养分含量均显著低于其他各处理,各处理中有机质、有效磷和水解性氮的含量的最大值均出现Me+Li处理,且与其他各处理呈极显著差异(P<0.01);土壤全磷含量最大值出现在Re和Me+Li处理,最低值出现在Co+Li处理且之间呈显著差异(P<0.05);土壤全氮含量最大值出现在Co+Ac和Me+Li处理,最低值出现在Co+Ac+Li处理且彼此间也呈显著差异(P<0.05)。相关分析表明,有机质与有效磷以及全氮与水解性氮之间相关性达到极显著正相关关系(r=0.886,r=0.898),有机质与全氮及水解性氮分别呈现显著正相关关系(r=0.735,r=0.780),全氮与有效磷(r=0.782)以及有效磷与水解性氮(r=0.755)也呈现显著正相关关系。p H与有机质呈现显著负相关关系(r=-0.782),全磷与有机质、全氮、有效磷、水解性氮均无相关关系。

不同自然植被处理下铜尾矿土壤动物群落的恢复比较

为了解尾矿土壤基质在不同植被处理下土壤动物群落恢复状况,在灌草地和林地自然背景下移植尾矿库复垦土,于2015年4月29日和2017年4月21日对试验样地分别进行2次采样,观察土壤动物群落的变化。结果表明:在不同试验周期处理下,试验处理335d后样地获得土壤动物541只,隶属于6纲10目,1065d后获得土壤动物1047只,隶属于6纲13目。此外试验1065d寡毛纲数量增加,节肢动物(蜱螨目、鞘翅目、双翅目)数量明显下降;不同自然植被处理下,灌草地试验样地土壤动物个体数相比于自然植被急剧减少,林地试验样地个体数急剧增加。独立样本t检验显示林地试验样地土壤动物个体数显著多于灌草地试验样地(P<0.05)。土壤动物群落结构特征与土壤环境因子相关性分析表明,灌草地处理土壤动物个体数、类群数、多样性指数与有效磷有着较高的相关性,而林地处理土壤动物群落结构与土壤理化性状无显著相关,说明土壤动物群落恢复与选择的植被相关。

特软质可压缩性尾矿堆干式覆盖技术述评(一)

评述了与特软质可压缩性尾矿堆采用干土覆盖技术有关的主要问题。在复垦期间 ,尾矿尚未固结 ,其抗剪强度低 ,通行条件差 ,沉降量大 ,因此这种尾矿堆的干土覆盖层的设计与施工往往向岩土工程师和环保工程师提出难以应付的挑战。所需考虑的岩土工程问题包括 :1)靠近表面的尾矿层的固结 ,以提高强度 ,改善行车状况 ,以便安全地铺筑初始分层 ;2 )尾矿池排水和 (或 )铺筑覆盖层期间尾矿堆坡面的稳定性 ;3)尾矿堆的长期沉降量及其对覆盖层整体性和最终地表形状的影响。所需考虑的环境保护问题包括 :1)尾矿池污水 (游离水 )的管理 ;2 )尾矿固结过程中排出的受污染孔隙水的管理 ;3)覆盖层上部 (未受污染 )地表水的管理。综述了一座大型铀矿尾矿坝复垦工程中近年取得的实践经验。结论是 :在工程规划的各个阶段 。

愈伤组织悬浮培养法研究长喙田菁(Sesbania rostrata)根、茎、叶的重金属抗性

通过悬浮培养长喙田菁 (Sesbaniarostrata)愈伤组织 ,分别研究长喙田菁根、茎、叶各器官对重金属胁迫的反应 ,并量化各器官的重金属抗性 .研究结果表明 ,愈伤组织悬浮培养方法能够有效测定植物根、茎、叶的重金属抗性 ;长喙田菁根愈伤组织对Pb、Zn、Cu和Cd的抗性远高于茎和叶愈伤组织 ,叶愈伤组织则对各重金属较为敏感 ,其抗性只有根的 1/ 8～ 1/ 4.Pb对根、茎、叶的半抑制质量浓度分别为 80 ,40和 15mg/L ,Zn则分别为 80 ,30和 10mg/L ,Cu分别为 2 0 ,8和 4mg/L ,Cd分别 15 ,8和 6mg/L .