矿区土壤裂隙优先流对土壤铵态氮迁移及土壤结构的影响

针对煤矿地下开采对矿区土壤土壤质量的影响问题,采用构建原状土壤二维模型的物理模拟试验研究方法,模拟研究煤矿开采过程中,由降水引起土壤铵态氮迁移及土壤结构的变化特征。结果表明,煤矿地下开采过程不仅引起地表沉陷,改变地面坡度,加剧了地表径流对土壤铵态氮养分的水平方向和剖面方向的运移强度,同时因沉陷作用伴生的土壤裂隙而加剧了铵态氮由表层向深部的迁移流失。在试验区地面沉陷长度为1.2 m的范围、坡度为2.1°,模拟降水强度60 mm/h,总降水122 mm的试验条件下,坡地表层土壤铵态氮含量平均降低了14%;在剖面上,表层铵态氮质量分数8.8 mg/kg的峰值迁移至30 cm深度,含量峰值深度下移;沉陷区不同部位的土壤颗粒结构组分发生变化。其中坡顶的细颗粒组分黏粒(≤2μm)含量减少,粗颗粒砂粒组分增加。位于沉陷坡地坡顶的土壤黏粒组分由原来的2.5%下降到2.1%,在沉陷坡地1.2 m的距离范围内,土壤黏粒含量平均流失率为16%。而粗颗粒组分(≥50μm)的砂粒组分由原来的3.2%变为3.8%,砂粒组分含量增加率为3.6%。与此同时,位于坡底土壤黏粒由原来2.5%增加到2.8%,黏粒含量累计增加率为12%。土壤裂隙优先流成为煤矿开采沉陷区水土流失重要的驱动因素。该研究可为提高矿区耕地质量和利用效率提供参考。

聚丙烯酰胺施用对铵态氮地表径流迁移的影响及解析模拟

地表氮素迁移至径流的水平对氮素流失有重要影响。该研究在人工模拟降雨条件下,主要考察高分子有机化合物聚丙烯酰胺(PAM)施用对铵态氮地表径流迁移效应。试验结果表明,PAM的施用降低了径流运移氮素的能力,表现为铵态氮初始流失浓度极大降低,且氮素流失过程更趋平稳。基于土壤混合层理论和氮素平衡原理建立了PAM施用下铵态氮地表迁移不完全混合模型,并求得了解析解,证实了地表铵态氮径流迁移符合指数型衰减过程,模拟结果与实测值拟合较好。

离子型稀土闭矿区土壤铵态氮富集特征

离子型稀土开采使用的浸矿剂(硫酸铵)造成土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)残留,带来严重的氮污染,危及生态环境和人体健康,导致稀土矿开采受限。为明确已开采矿区土壤中NH_(4)^(+)-N的富集特征及其影响因素,选择江西省赣州市龙南县一个已闭矿4年的原地浸矿离子型稀土矿山,在山体不同坡位布点,自土表至矿体底板(土体与基岩交界处,深度为5.5~9.7 m)分层采样,并测定了土体中的NH_(4)^(+)-N及其相关的土壤性质。结果表明,矿区土壤NH_(4)^(+)-N含量范围为2.32~1056.44 mg·kg^(-1)(263.12±301.59 mg·kg^(-1)),是自然和农田土壤的数倍甚至上百倍。从土体分布来看,矿体部分土壤NH_(4)^(+)-N含量高于其上部土壤,不同土层间差异显著。从不同地形部位来看,NH_(4)^(+)-N的平均含量坡顶>坡底>坡中。由于土体中铵过饱和,不同于自然土壤,NH_(4)^(+)-N的分布不受常规土壤理化性质的直接影响,主要受控于浸矿液直接输入的深度、输入量和土体结构带来的渗透性能变化。在降雨的淋洗作用下,开采矿区土体中大量的NH_(4)^(+)-N会不断向周边土壤和水体迁移,对生态环境带来长期的危害。本研究结果对完善离子型稀土矿区土壤氮化物的迁移过程、指导氨氮污染的治理具有重要意义。