微生物复垦技术在矿区生态重建中的应用

矿业开发破坏了大量的土地资源,因此,矿区复垦土壤的改良和利用是我国急需解决的问题之一。概述了微生物复垦技术在矿区土壤结构改善、养分增加和酶活性提高方面的应用,并探讨了该技术在矿区生态重建中的应用前景及对策。

西部采煤沉陷地微生物复垦植被种群自我演变规律

菌根真菌可以与陆地上80%以上的植物形成菌根共生体,促进植物在逆境的生长。采煤沉陷地在人工接种菌根真菌后复垦植被种群进行了自我修复与演变,监测采煤沉陷地复垦植物人工接种菌根真菌复垦后4 a对植被种群的自我演变规律影响。以神东矿区大柳塔采煤沉陷地人工林樟子松、沙棘和文冠果为研究对象,野外原位监测植被种类、生活型组成及植被多样性指数,并利用地统计学方法进行克里金插值,对比接种菌根真菌4 a后(+M)与同期种植的自然状态下(CK),两种处理样地内植被种类、数量及其多样性指标,揭示不同人工林在自然状态和人工接种4 a后,区域内物种个体种类、数量和群落多样性差异。研究结果表明:接菌提高樟子松人工林灌木层物种多样性,而降低草本层物种多样性;接菌提高沙棘和文冠果人工林的草本植物群落稳定性和物种多样性及其均匀度,抑制灌木层物种多样性增加。3种人工林微生物复垦4 a后多年生草本占优势地位。接菌组进入多年生草本+灌木的生态组成结构阶段,而对照组则相对滞后,处于一年生草本+多年生草本+灌木的组成结构阶段,接菌促进了生态的演变进程。综合分析植物分布特征,发现植物的最优拟合模型以高斯模型居多,阿尔泰狗娃花、地肤、猪毛蒿、白花草木樨、牛心朴子、野樱桃、油蒿及柠条的预测值精度较好。接菌可促进地稍瓜、阿尔泰狗娃花、牛心朴子、达乌里胡枝子和柠条频度和数量的增加,可能使绳虫实、糙隐子草、苦苣菜和花棒的频度和数量下降。本文为煤矿沉陷区采用微生物修复人工林促进生态群落自我演变进程奠定了初步的研究基础。

基于WebGIS的矿区微生物复垦监测与评价系统应用研究

基于J2EE技术,采用MapXtreme Java作为WebGIS发布平台,并集成Struts、Spring、Hibernate技术,构建了B/S结构的微生物复垦监测与评价系统.以神东煤矿区微生物复垦为例,讨论了系统的设计思路与功能,初步实现了微生物复垦信息的管理、统计分析、网络发布等功能.

煤矿微生物复垦区灌木林下土壤养分的空间异质性

微生物复垦技术近年来已成为矿区土地复垦新的研究方向,微生物复垦多年后,新的人工生态系统已建立,其灌木林下土壤养分的空间异质性研究成为关注的重点。选择神东大柳塔采煤沉陷地微生物复垦地为研究区,利用经典统计学、地统计学和协同克里金插值方法,研究采煤沉陷地微生物复垦区灌木林下土壤全氮、有机质和速效磷的空间异质性及其影响因素。结果表明:研究区土壤全氮、有机质和速效磷的含量均值分别为0.50 g/kg,11.93 g/kg,2.24 mg/kg,均呈现出中等强度变异,存在空间自相关性。选择能表征丛枝菌根真菌特性的关键因子土壤菌丝密度,发现土壤菌丝密度与土壤全氮、有机质和速效磷含量呈极显著正相关性。以土壤菌丝密度为协变量的土壤全氮、有机质和速效磷的最优模型分别为高斯模型、球状模型和高斯模型,决定系数分别为0.709,0.757和0.467,均高于单一变量的土壤全氮、有机质和速效磷的决定系数。以菌丝密度为辅助变量的土壤全氮、有机质和速效磷均呈现强空间自相关性,有机质的变程较长,空间连续性较好;土壤全氮空间分布呈块状分布,对空间依赖性较强;土壤速效磷呈不规则斑块状,破碎化程度高。以菌丝密度为辅助变量进行协同克里格插值能够显著提高土壤全氮、有机质和速效磷含量的预测精度。

微生物复垦后土壤有机碳组分及其高光谱敏感性识别效应

微生物复垦技术是矿区环境治理的重要手段之一,对改善矿区的生态环境具有举足轻重的意义,而矿区微生物修复是一个生态持续演变过程,科学评价微生物复垦多年后采煤塌陷区的土壤质量和生态效应是目前亟待解决问题。为了探明接种丛枝菌根真菌(AMF)复垦多年后对采煤沉陷区土壤改良的生态效应,科学评价微生物复垦技术在矿区环境修复中的重要作用,以陕西神东采煤沉陷地2012年种植的紫穗槐复垦地为研究区,分析了接菌区和对照区2种不同处理下土壤基本理化性质、土壤活性有机碳、高光谱特征及其相互影响关系。研究结果表明:接种AM真菌7 a后土壤质地发生明显变化,土壤中全氮、有效磷和有机碳含量分别显著提高了48.3%,17.7%和31.2%,增加了土壤的含水率;土壤酶活性在不同处理区表现出一定的差异,接菌区土壤脲酶和磷酸酶高于对照区,分别显著提高28.6%和50.0%;土壤光谱反射率明显降低,变化最明显的为可见光655 nm波段,敏感波段为630~680 nm;土壤光谱反射率的降低主要受土壤有机碳的影响;土壤碳组分中微生物生物量碳与有机碳及土壤各相理化指标存在很高的相关性,拟合度R^2均高于0.7,显著性检验概率P均远低于0.01,达到显著水平,可作为一项指标用来分析光谱特征。

我国采煤塌陷区微生物复垦技术研究进展

我国地下煤炭资源大规模、高强度开采后,形成了大面积的地下"空洞"区域,造成了矿区地表塌陷、位移,土地资源遭到严重的破坏。当前,微生物复垦技术在治理矿区采煤塌陷土地研究方面是一大热点。简要分析了我国矿区采煤塌陷区的现状,概述了微生物复垦技术在矿区土地复垦的应用现状,并探讨了该治理技术未来的发展趋势和研究意义。

矿区微生物复垦技术综述

介绍了国内外微生物复垦技术研究现状,分析了我国矿山微生物复垦与国际先进水平存在的差距,并提出了加快我国矿区微生物复垦的几点建议.

神东矿区采煤沉陷地微生物复垦动态监测与生态效应

利用环境减灾小卫星(HJ-CCD)产品,通过归一化植被指数(NDVI)、植被覆盖度(Fg)和叶面积指数(LAI)数据动态监测神东矿区采煤沉陷地微生物复垦的效果,与同期现场统计数据(株高、地径和冠幅)的对比分析表明,接菌提高了植被覆盖度和地上植物生物量,有效恢复了地表植被。对接种丛枝菌根真菌紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)根际土壤采样进行试验分析,结果表明接菌改良了植物根际微环境,扩大了根系吸收营养的范围,有利于矿区植被的恢复和重建。

基于主成分分析的矿区微生物复垦生态效应评价

微生物复垦技术已成为国内外矿区土地复垦技术的前沿和热点,在矿区生态重建和环境修复中起到重要作用。文中利用2009-2012年7次实地监测数据,从植物生物量,土壤理化性状和菌根效率3方面选取10个监测指标采用主成分分析法对微生物复垦生态效应进行评价。结果表明,株高、地径、冠幅和菌丝密度是反映采煤沉陷区微生物复垦生态效应的主要因子,不同处理之间生态效应的大小依次为G.m、G.a和CK。

微生物促进煤矸石复垦利用研究现状与展望

利用微生物改善煤矸石理化性状的生物复垦技术成为煤矸石利用的热点新兴技术。本文从基础研究和应用研究两方面对微生物促进煤矸石复垦利用的研究现状进行了综述分析。进而针对研究现状中存在的弊端对微生物促进煤矸石复垦利用的研究前景进行了展望,以期为拓宽木霉资源的应用领域和提高煤矸石复垦利用价值提供新思路。

不同微生物作用下玉米叶片含水量高光谱定量估测

通过测定盆栽试验条件下不同微生物作用的玉米植株叶片高光谱反射率并对其叶片含水量进行差异分析,探讨不同微生物作用对植被叶片含水量的影响及其光谱特征变化,并尝试利用高光谱遥感技术对不同处理条件下玉米叶片含水量进行监测识别。结果表明,叶片含水量最佳估测模型中,CK处理预测模型Y=0.839×[exp(0.006 t)]预测精度最高,决定系数(R2)达0.851,RMSE为0.018,G.m处理预测模型Y=0.84-100.128 t-166 349.654 t2预测精度最低,决定系数(R2)为0.638,RMSE为0.013。不同处理所建模型均可实现相应叶片含水量的有效预测,为微生物复垦领域对不同微生物作用下植被叶片含水量的快速高效无损监测与评价提供了信息支持。

接菌对根土复合体抗剪拉作用机理及其矿山生态修复潜力

煤炭开采形成了露天排土场和井工沉陷地,改变了原始地貌和生态。露天排土场边坡不稳易水土流失造成滑坡剪切植被根系,井工沉陷致使地裂缝发育拉伤植物根系,因而矿山生态修复的关键之一是增强植物根系的抗剪切和抗拉伤性能。微生物复垦具有改善土壤理化性状、促进植物根系发育和抗逆境等功能,接菌对根土复合体抗剪切和拉伤的作用对于揭示其矿山生态修复机理奠定了基础。人工修复后,植物根系与土壤形成根土复合体,可大幅增加土体的抗剪强度,增强浅层土体的稳定性,有效降低了露天排土场边坡水土流失和缓解了根系拉伤。丛枝菌根真菌(AMF)和深色有隔内生真菌(DSE)两种微生物在根际普遍存在,与根系形成的菌根共生体和根际土壤黏结在一起成为根菌土复合体,其抗剪切作用机理及影响因素目前研究较少。因此,本文针对根土复合体的力学特性及影响因素、接菌后对根土复合体抗剪切影响及在煤矿区生态修复潜力进行综述,同时结合试验数据分析得出,联合接种AMF和DSE可显著提高了植物地下生物量、土壤黏聚力、根土复合土体的抗剪强度。微生物复垦技术不仅提高人工修复植被成活率及抗逆性,还可增强抗剪切或抗拉伤等力学特性,对于矿区生态修复具有重要的应用潜力。

基于高光谱的微生物作用下玉米叶片叶绿素含量估算研究

利用盆栽试验,对不同微生物作用下的玉米植株叶片叶绿素含量和高光谱反射率进行测定,探讨不同微生物作用对植被叶片叶绿素含量的影响及其光谱特征变化,并尝试利用高光谱遥感技术对不同处理条件下玉米叶片叶绿素含量进行监测识别。四种不同处理,按照CK组、CR组、G.m组、G.m+CR组的顺序所选特征变量依次为Sa/Sc、Sb_((658-670))、Sd_((691-709))、SDb,四种处理均以指数模型预测效果最佳,CR组模型Y=54.4(exp(-7.5t))预测精度最高,CK组模型Y=36.0(exp(1.1t))预测精度最低,决定系数分别为0.938和0.600。所建模型预测精度理想,证实了高光谱遥感技术植被监测的可行性,为微生物复垦领域对不同微生物作用下植被叶片叶绿素含量的高效无损监测与评价提供了新的方法与途径。

丛枝菌根在矿区生态重建中的应用及其前景分析

目前国内外矿山复垦研究的新热点是应用现代微生物工艺技术加速新覆盖土的改性与熟化。在总结分析国内外微生物复垦技术研究现状的基础上,对丛枝菌根应用于矿区复垦的前景进行了展望。加快这项技术的应用研究,对拓宽我国科学复垦技术研究领域、提高土地复垦率具有重要意义。

采煤塌陷区综合治理的有效措施

针对煤炭井工开采造成矿区塌陷带来的一系列环境问题,在了解当前塌陷区治理情况的基础上,分析采煤塌陷区治理存在的问题,提出了加强采煤塌陷区治理的统筹规划、调整煤炭开发布局、多方筹措治理资金、创新塌陷区治理利用模式四项治理措施,对推动采煤塌陷区综合治理具有一定的指导意义。

Biology Migration and Distribution Characteristics of Trace Elements in Reconstructed Soil with Coal Gangue Filling

With mixed gangue,coarse gangue and washed gangue as well as the maize in the reclaimed land in Luling Mine of Huaibei as the research object,the biology migration and distribution characteristics of trace elements in the reconstructed soil with different types of coal gangue filling were studied,the contents of Cu,Pb,Zn,Sn,Hg,Cd and Cr were determined,and the distribution characteristics of the trace elements in the coal gangue and different organs of the maize were analyzed.The results showed that the contents of trace elements were the highest in washed gangue and the least in coarse gangue in the gangue used for the reclamation,and there were significant differences in the enrichment ability of trace elements in different organs of maizes that were planted in reclamation land,of which fruit was weaker than other organs,while leaf presented strong absorption ability.

那一抹新绿——记中国青年科技奖获得者、中国矿业大学(北京)教授毕银丽

走进位于蒙陕交界毛乌素沙漠边缘的神东矿区,映入眼帘的是水碧天蓝、绿草如茵,除了高耸的井架、疾驰的运煤卡车,在沙棘丛中偶尔也能看到蹦跳的野兔、蹿飞的野鸡,一派人与自然和谐相处、相融共生的景象。然而在三十多年前神东矿区开采之初,当地却流传着这样一段民谣：＂抬头是荒山,低头是河滩,有风沙一片,无风一片沙。＂

用汗水与生命守护碧水蓝天

近代著名学者梁启超说过:'人生于天地间,各有责任。知责任者,大丈夫之始也;行责任者,大丈夫之终也。'生态环境优美,是每个人的愿景,也是全体国民的责任。要维护、建设美好的生态环境,往往并不容易,要走过艰难的历程。