苜蓿种植对矿山荒漠土微生物群落、酶活性及养分的影响

为了探究苜蓿种植对矿山荒漠土的改良效应,采用16S rRNA高通量测序、冗余分析(RDA)和相关性分析等方法,分析未种植苜蓿(M0)、种植苜蓿4 a(M4)和5 a(M5)矿山荒漠土的微生物群落特征、酶活性及养分含量等.结果表明:(1) 3种处理下土壤的微生物Sobs、Chao指数由小到大为M0<M5<M4,M5的Shannon指数最低、Simpson指数最高;M4和M5的优势菌门是放线菌门、变形菌门和绿弯菌门,M0的优势菌门是放线菌门和绿弯菌门.(2)种植苜蓿后的矿山荒漠土碱性磷酸酶和脲酶活性增强,过氧化氢酶和蔗糖酶活性减弱;碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量由小到大依次为M0 <M5 <M4.(3)种植苜蓿后土壤中放线菌门和绿弯菌门丰度降低,且与养分含量呈负相关,而变形菌门丰度增加,且与养分含量呈正相关;酸杆菌门相对丰度升高,拟杆菌门相对丰度降低;参与化能异养、光能自养及碳、氮循环过程的代谢细菌丰度增加.综上,种植苜蓿可以增加矿山荒漠土的细菌总量、改变优势菌门丰度、增强细菌代谢功能,从而有效提高土壤质量.

干旱荒漠区井工煤矿水土流失特点分析

干旱荒漠区是我国重点的生态脆弱区之一。由于煤矿开采活动的加剧,水土流失和风蚀沙化的问题变得更加严重,因此进行水土保持和生态修复的任务变得非常艰巨。文章通过实地调查以及对干旱荒漠区典型井工煤矿的现状分析和文献查询,探讨了井工煤矿在干旱荒漠区的水土流失问题。该研究从时间和空间两个维度对这一问题进行了详细的分析,旨在为干旱地区井工煤矿水土流失治理和生态文明建设提供基础依据。

荒漠化矿区地下采矿对地表土壤湿度的影响

为探索煤炭地下开采是否对地表土壤湿度产生影响,以典型的荒漠化矿区神东矿区为研究对象,在构建土壤湿度监测指数和尺度化土壤湿度监测指数的基础上,通过消除遥感数据时相差异的影响,基于矿区两期遥感影像数据,反演得到研究区土壤湿度分布图,从矿井尺度上分析地下煤炭开采对神东矿区9个矿井的地表土壤湿度的影响,并利用实地调查土壤湿度数据对其进行验证。结果表明:地下煤炭开采活动对大柳塔、活鸡兔、锦界、榆家梁、石圪台、补连塔等矿井浅层土壤湿度产生了负面影响,导致采区土壤湿度小于非采区,与实地调查结果相吻合;上湾-尔林兔、乌兰木伦、哈拉沟矿井浅层土壤湿度并未受到地下采煤活动的显著影响。实践表明,开展植被建设、加强矿井水的循环利用等手段可以部分消除采矿活动的负面影响。

采煤沉陷对植被土壤容重和水分入渗规律的影响

为研究采煤沉陷对土壤水资源的影响,针对神东补连塔矿区3种主要植物(沙柳、沙蒿、杨树)群落类型,通过野外调查、实地试验和室内测试,研究了采前、采中、采后及稳定期土壤容重的变化规律及稳定期不同植被类型水分入渗特征。结果表明,随着开采的进行,不同土层之间土壤容重的差异减小,土壤容重分层现象减弱;不同植被覆盖条件下土壤容重在不同时期表现出一定的差异性,开采期间,3种不同植被类型表层土壤容重均减小;在采煤沉陷稳定期,沙柳、沙蒿0～100 cm土层平均土壤容重增大,而杨树则减小。开采后不同植被覆盖条件下稳定入渗率从大到小表现为杨树、沙蒿、沙柳,且与土壤容重有一定相关性。

基于判别、因子分析的采煤沉陷风沙区土壤质量评价

为给沉陷风沙区土地利用规划、治理提供理论参考,主要应用典型判别分析与因子分析对内蒙古鄂尔多斯市毛乌素沙地南缘补连塔矿区沉陷于2004、2005年的2个沉陷区沉陷2～3a后的土壤质量进行了分析。结果表明,2个沉陷区的土壤含水率、硬度、全氮与全磷显著低于对照区(p<0.05);部分沉陷区内地表扰动严重的坡位体积质量显著降低(p<0.05),孔隙度显著升高(p<0.05);各沉陷区全钾与有机质无显著变化(p>0.05),速效养分整体上有活化趋势。由典型判别分析得到一个主要反映土壤养分扰动程度的判别函数,可将对照区与2004、2005年沉陷区样点分别划分入无影响、有影响与严重影响3个等级。通过因子分析将11个土壤指标概括为5个意义明显的综合因子,并以雷达图与散点图形式对沉陷区样点各综合土壤质量因子得分进行了直观表达。

采煤塌陷对风沙区土壤性质的影响

以毛乌素沙地东南缘大柳塔矿区为典型研究区,将灰色关联度模型引入土壤性质研究体系,对近20年陕北风沙区采煤塌陷造成的土壤性质变异性进行分析.结果表明：1）沉陷区坡中部位土壤含水量明显减小（P＜0.01）;坡中和坡顶部位土壤孔隙度增大（P＜0.05）;土壤粒级变粗;沉陷区土壤有机质和速效氮质量分数与未沉陷区相比差异显著（P＜0.01）;沉陷区土壤过氧化氢酶活性明显降低且在相当长的一段时间内不可修复（P＜0.01）.2）从不同土层深度上,风沙区采煤塌陷主要对表层（0 ～ 20 cm）土壤性质影响显著,对土壤养分的影响主要表现在碳和氮元素上,特别是不利于土壤中氮元素的保持与利用,同时塌陷裂缝和风蚀、水蚀作用加剧了土壤水分流失.

采煤塌陷干扰下风沙区土壤理化性质变化特征

为了探讨采煤塌陷对土壤理化性质的影响,该文以神府-东胜煤田的大柳塔矿区为研究对象,采用对比法系统分析了塌陷区和未塌陷区土壤理化性质的变化特征。结果表明：（1）采煤塌陷使土壤容重减小3.7%~27.5%,孔隙度增大13.3%~76.4%,土壤水分损失9.1%~15.8%（P〈0.05）,土壤粘粒含量减少,土壤质地砂化。（2）塌陷对土壤全氮、有机质的影响较大,对全磷、全钾的影响较小。与对照区相比,0~60 cm土壤有机质流失1.9%~56.1%,0~10 cm土壤全氮含量下降29.1%~39.1%（P〈0.05）。（3）不同坡位处,坡顶和坡中的土壤容重、孔隙度和有机质受沉陷的影响最大,坡中土壤水分损失最多（P〈0.05）。随着塌陷年限的延长,土壤容重和孔隙度有恢复趋势,塌陷后土壤水分的恢复需要较长时间。

采煤塌陷对风沙区土壤理化性质影响的研究

为了研究采煤塌陷对风沙区土壤理化性质的影响，为干旱和半干旱风沙区采煤塌陷地的复垦工作提供理论依据，本文运用土壤学基本理论和方法，测定，计算了毛乌素沙地东南缘补连塔煤矿塌陷区和非塌陷区的土壤机械组成、容重、孔隙度、田间持水量、饱和导水率和养分等指标。方差分析结果表明：与非塌陷区相比，塌陷沙丘物理性粘粒含量明显减少，尤其地表10cm处；塌陷沙丘顶部和中部土壤容重和孔隙度没有明显变化，而沙丘底部和丘间低地土壤容重明显降低，孔隙度明显增大；塌陷沙丘0～40cm内土壤容重和孔隙度无明显变化，但40～100cm内土壤容重明显减少，孔隙度明显增加；塌陷沙丘0～60cm深度内田间持水量明显降低；0～60cm内饱和导水率没有发生明显变化；0～100cm内的全氮、全磷和全钾含量无明显变化。

风沙土机械组成、容重和孔隙度对采煤塌陷的响应

通过测定和计算毛乌素沙地东南缘补连塔煤矿塌陷区和非塌陷区风沙土机械组成、容重、孔隙度,应用空间对比法研究采煤塌陷对风沙土物理性质的影响。试验结果表明:与非塌陷区相比,塌陷区物理性粘粒含量明显减少(P<0.05),尤其地表10 cm土层最为显著;与非塌陷区相比,塌陷区风沙土容重、孔隙度在不同坡位有明显差异,其中沙丘顶部和中部容重和孔隙度变化不明显(P=0.1),而沙丘底部和丘间低地容重明显减小,孔隙度明显增大(P<0.05);从垂直剖面上看,0 cm^40 cm层容重和孔隙度无明显变化(P=0.1),40 cm^100 cm层容重明显变小,孔隙度明显增大(P<0.05);裂缝密度对风沙土容重、孔隙度的影响不明显;在采空区边界,陷落幅度对风沙土容重影响较小,在采空区内部随着陷落幅度的增大,低位陷落体容重有随机减小趋势。

西北干旱半干旱区煤炭井工开采对土壤肥力质量的影响研究进展

西北干旱半干旱区是中国典型的生态脆弱区,煤炭地下开采诱发地质结构破坏和地表形变,导致土体沉降和地裂缝的产生,进一步造成土壤砂粒含量增加,孔隙度增加,保水能力下降,土壤养分流失,微生物种群受扰动,土壤酶活性受影响,最终导致土壤肥力质量降低。以采煤沉陷的机理及土壤结构变化规律为切入点,综述煤炭开采对土壤物理、化学和生物学性质的影响,分析西北干旱半干旱区煤炭井工开采对土壤肥力质量的影响机制,这些结果对于加快矿区沉陷土壤质量的恢复、土地复垦技术的研发和生态环境保护等具有理论指导意义。

风沙区煤炭开采对土壤物理性质和结皮的影响

[目的]为了准确了解煤炭开采对脆弱生态环境造成的影响。[方法]通过样地调查和室内分析,对毛乌素风沙区超大工作面煤炭开采当年和3a后的土壤物理性质和结皮情况进行分析。[结果]开切点土壤物理性质受到采矿的影响强于开采面,开采面土壤的修复能力优于开切点,且采煤对土壤物理性质的影响3a后仍未消除;各采样点的土壤温度不仅与对照存在差异性(p<0.05),而且各土壤温度在空间和时间跨度上也存在差异性(p<0.05);20cm处的土壤容重、孔隙度和含水率与土壤温度均存在负相关,含水率与土壤温度存在显著负相关(p<0.05);结皮的厚度和覆盖度受到采煤的影响,结皮含水率和结皮持水能力在3a内均未恢复到采煤前。[结论]风沙区超大工作面采煤对土壤物理性质和结皮会造成破坏,且在无人为干扰的情况下土壤将进行自我修复,但3a的修复效果与对照组仍存在一定差异。

土壤动物对矿区废弃地复垦作用的研究

分析了矿区废弃地的状况和土壤动物的生活、生理特征,认为采用土壤动物进行矿区废弃地的恢复是改善环境的新对策。利用土壤动物的作用是矿区废弃地复垦的新策略,是废弃地生态恢复与重建的重要途径,提出了废弃地复垦的流程。

采煤塌陷对风沙土含水量的影响

摸清塌陷区土壤水分状况是采煤塌陷退化生态系统恢复和重建的前提。根据相似可比原则,应用空间对比法研究毛乌素沙地东南缘补连塔矿区0～100 cm层土壤含水量对采煤塌陷的响应,探索半干旱风沙区采煤塌陷地土壤水分退化的空间变化,为困难立地土地复垦提供理论指导。试验结果表明:采煤塌陷增大了沙丘水分损失量,塌陷程度与土壤含水量呈强负相关,相关系数为-0.73(P<0.05)。与对照区相比,塌陷区含水量在时间和空间变化上均表现出一定的规律性。从时间角度来看,不论降雨季节还是干旱季节,塌陷区含水量均低于对照区,与对照区相比,2005年和2004年塌陷区土壤含水量分别降低了16.55%和14.73%;从空间位置来讲,对照区不同深度土壤含水量均高于塌陷区相应深度;对照区不同坡位含水量均高于2个塌陷区相应位置(除了2004年塌陷区坡顶外)。

矿井水对荒漠草原土壤微生物群落结构及多样性的影响

为探究矿井水排放对荒漠草原土壤微生物群落结构及多样性的影响,以宁夏干旱风沙区矿井水排放地的荒漠草原为研究对象,通过高通量测序分析矿井水排放湖泊沿岸水滨区域(MJTA)、近岸陆域(MJTB)和自然区域(MJTC)土壤中0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm土层中细菌和真菌群落组成,结合土壤理化因子等生境因素,揭示矿井水干扰对土壤微生物群落结构组成及多样性影响的主要因素。结果表明:(1)矿井水排放显著改变了土壤细菌和真菌的群落组成,对土壤细菌和真菌群落门水平相对丰度差异影响显著。(2)水滨区域、近岸陆域和自然区域中主要优势细菌门均为放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria),主要优势细菌属均为:norank_f__norank_o__norank_c__MB-A2-108;水滨区域、近岸陆域和自然区域中主要优势真菌门均为子囊菌门(Ascomycota),水滨区域主要优势真菌属为unclassified_c__Sordariomycetes,近岸陆域和自然区域主要优势真菌属为光黑壳属(Preussia)。(3)矿井水外排导致荒漠草原水滨区域土壤盐分、水分显著高于近岸陆域和自然区域,盐分抑制了土壤细菌和真菌的生长,但同时促进了研究区嗜盐碱细菌的富集。(4)水滨区域土壤细菌和真菌多样性与丰富度均显著低于自然区域,进一步说明矿井水对土壤细菌和真菌丰富度与多样性影响显著;不同土层土壤细菌和真菌的丰富度与多样性差异较小;土壤环境因子与土壤细菌和真菌多样性分析表明土壤盐分、含水量、有机碳和p H是影响荒漠草原土壤细菌和真菌群落多样性的主要影响因子。

基于干旱区煤矿废弃物利用的土壤配置及其对苏丹草生长的影响

新疆干旱区煤矿开采利用过程中产生大量废弃物,如粉煤灰、火烧石等,且原生态环境恶劣,不利于植物生长。本文以粉煤灰、火烧石为试验材料,结合当地荒漠土设置土壤配方,并通过小区试验种植苏丹草(Sorghum sudanense(Piper)Stapf.)来验证其效果。结果表明:在荒漠土中添加10%粉煤灰其土壤硬度降低5.94 kg·cm^(-2),土壤速效磷含量增加5.19 mg·kg^(-1);土壤表面覆盖火烧石可降低土壤水分的蒸发,覆石处理组总失水率仅为未覆石处理组的43.8%~58.8%。2019年4—8月通过小区试验种植苏丹草,在夏季高温干旱期,“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”处理于灌溉后1~3 d,15∶30 TM时,石缝中地表温度显著低于荒漠土(CK)裸地温度,降低了2.07℃~12.57℃,昼夜温差减少4.54℃~14.17℃,含水率高于荒漠土(CK)裸地5.93%~10.84%。在“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”的配土方式下,苏丹草长势显著好于荒漠土(CK)(p<0.05),其株高是CK的1.9倍,地上生物量是CK的5.9倍,地下生物量是CK的2.7倍。“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”是一种有效的保水、促苗配土方式。

陕西大柳塔煤矿复垦地植被群落与土壤因子的关系

以陕北风沙区大柳塔煤矿的复垦地为研究对象,通过样方调查与土壤采集,调查复垦地人工植被的种类与多样性,并运用典范对应分析（CCA）探讨了物种分布与土壤因子之间的关系。结果表明：（1）研究区内共发现植被11科20属21种。草本植被在区内占优势,其中豆科、菊科和藜科植被占种数的47.63%;草本植被以多年生为主,占调查种数的52.38%。（2）物种多样性测度表明,Simpon多样性指数、Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数均是草地〉灌丛〉林地;Simpon优势度指数的变化则是林地〉灌丛〉草地,说明人工草地的物种多样性最高,其次为灌丛,林地最低。（3）CCA排序结果显示,土壤有机质和粗沙含量是制约研究区人工植被分布的主要因子。此外,土壤中0-20 cm粘粉粒含量影响草本植被的分布;而40-60cm的土壤含水量对乔、灌木的分布影响显著。

福建省福州市叶蜡石矿区废弃地土壤肥力状况分析

福州市叶蜡石矿的保有储量居全国首位,矿山开发使得矿区地质环境遭受破坏,地被几乎丧失殆尽。对福州市晋安区宦溪镇峨嵋叶蜡石矿区进行土壤和植被调查、试验分析,结果表明:矿区废弃地土壤酸性较强,土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量都较自然植被下土壤有非常明显地降低,矿区废弃地有一定的自然恢复能力,但相当缓慢,后期需要采取人工干预措施。

荒漠戈壁区某煤矿矿井建设工程新增水土流失预测及防治对策

该煤矿井田面积46 km2,工程建设过程中将扰动损坏原地貌植被并产生弃土弃渣,可能形成煤矿塌陷区。经分析计算,煤矿建设过程中,损坏以天然稀疏草地为主体的水保设施面积85.86 hm2,产生弃土弃渣3.78×106t,煤矿塌陷区面积为540.24 hm2,煤矿建设新增土壤流失总量为22 667 t。根据水土流失预测结果,将水土流失防治区分为选煤厂工业场地及生活办公防治区等五个防治区,依据各自水土流失特点对位配置防治措施,达到工程建设与生态环境保护相协调的目的。

采煤沉陷区林下植物多样性与土壤因子的关系

为了研究荒漠草原采煤沉陷区生态恢复效果和影响草本层物种多样性的土壤因子,采用时空替代法,选择人工恢复5,7年的区域作为研究样地,并将未种植样地(C)作为对照组。通过野外植物群落调查和土壤采样,研究了不同恢复年限的物种多样性及其与土壤因子间的关系。结果表明:(1)相较于对照区,人工恢复增加了菊科(Compositae)、苋科(Amaranthaceae)的数量,减少了禾本科(Gramineae)的数量;人工恢复5年后物种数增加,7年后物种数减少,且多年生草本植物的比例逐渐减少;人工恢复提升了灌木层物种丰富度。(2)人工恢复7年后显著增加了草本层的Shannon-Wiener多样性指数(P<0.05),优势种由以华虫实(Corispermum stauntonii)为主的单优群落逐渐转变为以刺藜(Dysphania aristata)、大赖草(Leymus racemosus)、草木樨状黄耆(Astragalus melilotoides)、狗尾草(Setaria viridis)等为主的多优群落。(3)在采煤沉陷区进行植被的人工恢复可以提高土壤含水量和全氮含量,且对土壤全氮的影响更显著(P<0.05)。相关性分析表明,土壤含水量是对沉陷区草本层Shannon-Wiener、Simpson和Pielou指数影响最大的环境因子,土壤全氮对Shannon-Wiener指数也有影响。研究结果表明,在采煤沉陷区进行植被的人工恢复对提高土壤含水量、土壤全氮,以及改善研究区植被群落结构、提高植物物种多样性具有积极意义。

风沙区采煤沉陷裂缝对不同坡位土壤养分的影响

为探究风积沙区采煤沉陷裂缝在不同坡位下土壤养分的变化特征,以鄂尔多斯李家塔煤矿采煤沉陷坡地为研究对象,分析了采煤沉陷坡地不同坡位裂缝带和非裂缝带土壤养分指标的纵向变化规律。结果表明:采煤沉陷坡地各土壤指标均从坡顶至坡底不断增加,坡顶土壤含水率维持在10.61%,裂缝带较非裂缝带土壤有机质减少了28.61%;坡中和坡底裂缝带的土壤含水率、土壤有机质较非裂缝带分别减少了7.32%、102.59%和21.76%、149.06%;各坡位裂缝带土壤速效养分较非裂缝带增加了0.03%~14.00%。研究表明:煤炭开采引起的采煤沉陷裂缝对土壤养分造成了不同程度的影响,随着坡度下降,沉陷裂缝对土壤养分的影响逐渐增大;沉陷裂缝加快了土壤水分的蒸散量和土壤有机质的分解速度,使土壤速效养分多富集于裂缝表层土壤,为采煤沉陷地土壤改良、实现矿区生态修复奠定了理论和实践基础。