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干旱矿区重构土体蓄水层适宜粒径级配研究

水土保持研究 2024年第06期 290-298页

作者：张伟郭小平李文烨北京林业大学水土保持学院

[目的]探究粒径级配对重构土体蓄水层持水性能的影响，以期提高西部矿区排土场重构土体保蓄水能力。[方法]基于砂土的颗粒级配标准，将砂岩和泥岩风化物筛分成4个粒径等级(极粗砂：2～5 mm;粗砂：0.5～2 mm;中砂：0.25～0.5 mm;细砂：<0... 详细信息

[目的]探究粒径级配对重构土体蓄水层持水性能的影响，以期提高西部矿区排土场重构土体保蓄水能力。[方法]基于砂土的颗粒级配标准，将砂岩和泥岩风化物筛分成4个粒径等级(极粗砂：2～5 mm;粗砂：0.5～2 mm;中砂：0.25～0.5 mm;细砂：干旱矿区排土场适宜推广的蓄水层粒径级配结构。

关键词：干旱矿区重构土体粒径主成分分析持水能力

干旱矿区植被引导型修复中干旱阈值的生态机制

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煤炭学报 2023年第6期48卷 2550-2563页

作者：刘英雷少刚李心慧王藏姣宫传刚安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 安徽省高潜水位矿区水土资源综合利用与生态保护工程实验室安徽淮南232001 中国矿业大学矿山生态恢复教育部工程研究中心江苏徐州221116 河南财经政法大学资源与环境学院河南郑州450000 安徽理工大学空间信息与测绘工程学院安徽淮南232001

生态阈值识别是干旱矿区植被引导型修复中重要技术环节,其中干旱阈值是诸多关键生态阈值中极为重要一项。不同干旱阈值区间矿区植被结构和功能属性会发生变化,明晰不同干旱阈值下潜在生态机制对于干预合理程度及引导修复方向的判定至关... 详细信息

生态阈值识别是干旱矿区植被引导型修复中重要技术环节,其中干旱阈值是诸多关键生态阈值中极为重要一项。不同干旱阈值区间矿区植被结构和功能属性会发生变化,明晰不同干旱阈值下潜在生态机制对于干预合理程度及引导修复方向的判定至关重要,现有研究对于对引发这些变化的生态机制缺乏系统梳理。在文献调研的基础上构建干旱矿区植被系统对干旱程度的响应概念模型,将干旱矿区植被系统对干旱度的响应概括为植被衰退阶段、“土壤失调”阶段和“系统崩溃”阶段。植被衰退阶段,主要表现为植被应对极端缺水环境的光合生理适应方式和特性的改变;“土壤失调”阶段,主要涉及土壤和植物之间复杂互馈作用,通过土壤侵蚀途径、灌木入侵途径及生物地球化学途径进行传递;“系统崩溃”阶段,主要由于植物生理极限触发植物-植物和植物-大气的互馈作用,导致系统多样性急剧降低。未来可在典型植物选育、研究尺度扩展、干旱诱导的灌木性状发育机制、干旱诱导的生物地球化学循环突变机制、干旱胁迫解除后植物能够自行恢复其生理活动的时间节点、生物结皮产生机制等方面进行深入研究。综述结果为干旱矿区植被引导型修复干旱阈值潜在生态机制理解提供了一个基本框架,以期为科学判定干预合理程度及引导修复方向提供生态学基础。

关键词：干旱矿区植被修复干旱阈值恢复力矿区环境

干旱矿区采动顶板导水裂隙的演化规律及保水采煤意义

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煤炭学报 2019年第3期44卷 767-776页

作者：徐智敏孙亚军高尚张成行毕煜陈忠胜吴江峰中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 徐州矿务集团公司江苏徐州221006

随着我国煤炭资源开发重心的逐步西移,西部地区目前已成为我国煤炭的主产区。总体上,我国西部矿区降雨稀少、蒸发强烈,形成了该区极度干旱缺水、生态环境脆弱的基本特征。以新疆哈密煤田大南湖矿区为例,针对该区侏罗系含煤地层具有成岩... 详细信息

随着我国煤炭资源开发重心的逐步西移,西部地区目前已成为我国煤炭的主产区。总体上,我国西部矿区降雨稀少、蒸发强烈,形成了该区极度干旱缺水、生态环境脆弱的基本特征。以新疆哈密煤田大南湖矿区为例,针对该区侏罗系含煤地层具有成岩时间晚、物理力学强度低、遇水易泥化崩解等特征,采用相似材料模拟、数值模拟等手段,结合邻矿现场实测对比,全面研究了该区顶板采动导水裂隙的发育与演化过程、发育高度与形态特征、渗透性演化规律以及在该区进行水资源保护性开采(保水采煤)的可行性。研究结果表明:研究区侏罗系含煤地层采动导水裂隙的发育裂采比一般在13.09～15.67,整体形态呈"梯台型"特征;采动影响范围内裂隙发育、演化以及渗透系数的演化均呈现"稳定增加-波动变化-恢复稳定"变化特征,导高影响范围内含水层的渗透系数明显增大,一般达到3～5倍;研究区主采煤层顶板具有"多含水结构下的高位隔水层"结构特征,具备了保水的基本水文地质前提条件;结合保护层的稳定性、III-1上段含水层的静储量、开发潜力以及在研究区进行保水采煤可行性的综合评价,探讨了在干旱矿区水资源保护性开采的重要意义。

关键词：干旱矿区侏罗系水文地质结构导水裂隙水文地质效应保水采煤

干旱矿区废弃地重金属生境土壤种子库时空动态

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水土保持通报 2014年第4期34卷 296-300,307页

作者：张涛何明珠陈智平车克钧胡天光程斌让白龙江林业管理局林业科学研究所甘肃兰州730070 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙坡头沙漠试验研究站甘肃兰州730000 甘肃省林业调查规划院甘肃兰州730020 GEF(global environment facility)甘肃省综合生态系统管理信息中心甘肃兰州730020 甘肃省白龙江林业管理局甘肃兰州730050 金川公司园林公司甘肃金昌737100

通过不同季节野外调查取样和室外萌发试验,分析了干旱矿区重金属生境土壤种子库的时空动态。研究结果表明,该区域土壤种子库储量随季节变化存在差异。土壤种子库储量10月最高,5月份减小至最低。土壤种子库物种种类随时间的变化与土壤种... 详细信息

通过不同季节野外调查取样和室外萌发试验,分析了干旱矿区重金属生境土壤种子库的时空动态。研究结果表明,该区域土壤种子库储量随季节变化存在差异。土壤种子库储量10月最高,5月份减小至最低。土壤种子库物种种类随时间的变化与土壤种子库储量相似;土壤中种子主要分布在0—5m土层中,该层种子比例平均占种子库全部种子数量的76.5%。随着土层深度的增加,种子数量逐渐减少。5—10cm土层中种子比例平均只占种子库全部种子数量的23.5%。10cm以下土层几乎没有种子分布。

关键词：干旱矿区废弃地土壤种子库时空动态

人工沸石草本对白云鄂博干旱矿区土壤养分的影响

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中国水土保持科学 2020年第5期18卷 9-16页

作者：李文烨孙保平张文强张建锋武毅毛骁北京林业大学水土保持学院北京100083 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点试验室北京100085

针对我国矿区水土流失频发、土壤养分贫瘠等问题,开展干旱矿区土壤改良盆栽试验。试验以内蒙古白云鄂博矿区土壤为供试土壤,冰草、紫花苜蓿2种草本为研究对象,以改良剂人工沸石(设置0、5、10和20 g/kg 4个用量)为土壤修复材料,选取植物... 详细信息

针对我国矿区水土流失频发、土壤养分贫瘠等问题,开展干旱矿区土壤改良盆栽试验。试验以内蒙古白云鄂博矿区土壤为供试土壤,冰草、紫花苜蓿2种草本为研究对象,以改良剂人工沸石(设置0、5、10和20 g/kg 4个用量)为土壤修复材料,选取植物生物量、土壤微生物数量、微生物量碳氮和速效氮磷钾进行分析测定。结果表明:1)冰草联合沸石使用后,相比对照组,土壤中细菌、真菌、放线菌数量分别增加11.02%、15.25%和50.67%,土壤微生物量碳、微生物量氮分别是对照组的2.23和2.68倍;2)紫花苜蓿联合沸石使用后,微生物数量分别是对照组的1.31、2.29和9.55倍,土壤速效氮、磷和钾较施用前分别增加20.1%、97.9%和29.5%;3)主成分分析法及聚类分析法综合表明,人工沸石施用量为20、10 g/kg可分别作为冰草和紫花苜蓿改良剂的最佳用量。在同等人工沸石施用量下,栽植紫花苜蓿的土壤响应更强,紫花苜蓿可作为干旱矿区土壤改良的先锋草本植物。研究结论可以为干旱矿区改良剂施用、土地恢复提供一定依据,也为矿山绿化提供参考。

关键词：水肥保持土壤养分干旱矿区植物生长

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干旱矿区耕地保水剂的筛选

江苏农业科学 2014年第1期42卷 343-346页

作者：吉林孟庆俊中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

通过室内试验比较分析了5种不同类型保水剂的吸水倍率、吸水速率、反复吸水能力和释水速率等指标,借助层次分析法辅助软件(yaahp)对各种类型的保水剂进行评价与筛选。结果表明:沃特保水剂在纯水中的吸水倍率达413 g/g,高于其他保水剂;... 详细信息

通过室内试验比较分析了5种不同类型保水剂的吸水倍率、吸水速率、反复吸水能力和释水速率等指标,借助层次分析法辅助软件(yaahp)对各种类型的保水剂进行评价与筛选。结果表明:沃特保水剂在纯水中的吸水倍率达413 g/g,高于其他保水剂;吸水能力和释水速率也优于其他类型保水剂,前3次反复吸水能力稳定,呈线性规律。基于层次分析法建立合理的层次分析模型和判断矩阵,最终筛选出沃特保水剂进行塌陷区贫瘠耕地土壤改良的实地应用。

关键词：干旱矿区保水剂类型评价筛选层次分析

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干旱矿区废弃地土壤种子库特征研究

干旱矿区废弃地土壤种子库特征研究

作者：张涛甘肃农业大学

学位级别：硕士

干旱地区矿业废弃地生态修复的理论和技术研究是目前的热点问题。由于水资源相对匮乏、重金属胁迫、拟选植物有限,使得该区域生态环境治理的难度较大。对干旱矿山地区现有的植物资源进行研究,筛选,寻求可用于大面积矿山废弃地治理的优... 详细信息

干旱地区矿业废弃地生态修复的理论和技术研究是目前的热点问题。由于水资源相对匮乏、重金属胁迫、拟选植物有限,使得该区域生态环境治理的难度较大。对干旱矿山地区现有的植物资源进行研究,筛选,寻求可用于大面积矿山废弃地治理的优势种质资源、以及生态修复技术,是该区域生态恢复的基本思路。本文通过对重金属胁迫环境下土壤种子库特征进行研究,来探讨矿业废弃地自然修复的能力。选取金川矿区三个典型样地对矿区废弃地的植被进行实地调查,分析了植物组成特征;并对不同重金属环境下相应的地区土壤种子库的组成、大小、季节动态变化以及多样性的影响进行分析,在此基础上,研究了土壤种子库与地上植被间的关系及土壤种子库对矿区废弃地的植被恢复中所作的贡献。主要结论如下:1)不同样地平均土壤种子库储量相差较大,其储量大小依次为:试验地(847粒/m2)>龙首矿绿化区(460粒/m2)>龙首矿开采废弃地(362粒/m2)>老尾矿砾石区(347粒/m2)>新尾矿自然植被区(336粒/m2)>龙首矿自然植被区(261粒/m2)>供暖公司柽柳林地(254粒/m2)。与其它荒漠地区比较,土壤种子库储量偏低。2)土壤种子库的Simpson多样性指数大小依次为:新尾矿周边自然植被区>龙首矿自然植被区>龙首矿开采废弃地>供暖公司柽柳林地。Shannon-Wiener多样性指数所表现出的趋势相同。Peilow均匀性指数依次为:新尾矿周边自然植被区>龙首矿自然植被区>龙首矿开采废弃地>老尾矿预试验地>龙首矿绿化区>老尾矿砾石区>供暖公司柽柳林地。而土壤种子库的Margalef指数则略有所不同。3)不同样地土壤种子库储量随季节变化趋势大致相似。除龙首矿绿化区外,其他样地的土壤种子库储量10月最高,随后开始减小,5月份减小至最低,随后开始增加。这与地上植被生长结实规律基本一致。种子主要是分布在0～5cm土层中,该层种子比例平均占到种子库全部种子数量的76.5%,随着土壤深度的增加,种子数量逐渐减少,5～10cm土层中种子比例是总数的23.5%,10cm以下几乎没有种子分布。4)不同重金属环境样地土壤种子库之间具有一定的差异性。3月、5月、7月和10月不同矿业废弃地土壤种子库之间的相似系数分别在0.1143～0.7273、0～0.3333、0.1538～0.6667和0.0690～0.5000范围内。5)分析了金昌不同矿业废弃地土壤中Ni、Cu和Cd含量,结果表明:土壤中Ni含量从大到小顺序为:龙首矿自然植被区(LZ)>龙首矿矿业废弃地(LK)>供暖公司柽柳林地(GH)>老尾矿砾石区(LS)>新尾矿周边自然植被区(GZ)>龙首矿绿化区(LL)>预试验地黄土(SY),其含量分别是背景值的1.5～12.91倍;土壤中Cu含量:GH>LK>LZ>LS>LL>GZ>SY,其含量是背景值的2.36～18.24倍;土壤中Cd含量:GH>LZ>LS>GZ>LL>LK>SY,其含量是背景值的5.7～113.28倍。6)在研究金昌尾矿重金属含量的基础上,分别对土壤中重金属含量与土壤中的种子库相关性分析,结果表明,二者呈显著的负相关性。7)不同重金属胁迫下,不同季节矿区地上植被与土壤种子库之间的相似性系数在0.11～0.52之间,表明地上植被与土壤种子库有一定程度的关联;进一步对地上植被密度与土壤种子库储量之间的相关性分析表明,地上植被密度与土壤种子库储量具有较高的正相关。8)从土壤种子库物种组成和密度特征来看,金昌不同矿区土壤种子库对地上植被恢复具有良好的潜力指标,物种相对丰富;土壤种子库种子以一年生草木和多年生草本为主,土壤种子库储量属于中等水平。结合幼苗调查,认为金昌不同矿区重金属环境中土壤种子库储量为中等水平,并具有一定的萌发能力,能够为该区植被恢复提供基本条件。

关键词：干旱矿区金昌矿业废弃地生态修复土壤种子库重金属胁迫

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微生物菌肥对干旱矿区土壤的改良效果

水土保持学报 2019年第2期33卷 201-206页

作者：毛骁孙保平张建锋武毅李文烨北京林业大学水土保持学院北京100083

为了提高干旱矿区土壤肥力,丰富植被重建及生态修复理论,通过盆栽试验,种植紫花苜蓿、披碱草和冰草3种干旱矿区常见草本植物,并结合施用不同浓度的微生物菌肥处理,利用双因素方差分析揭示施肥水平和植物种类对土壤生物及理化性质的影响... 详细信息

为了提高干旱矿区土壤肥力,丰富植被重建及生态修复理论,通过盆栽试验,种植紫花苜蓿、披碱草和冰草3种干旱矿区常见草本植物,并结合施用不同浓度的微生物菌肥处理,利用双因素方差分析揭示施肥水平和植物种类对土壤生物及理化性质的影响,采用因子分析和聚类分析进行综合评价,以筛选土壤改良效果的最佳组合。结果表明:(1)试验组较对照组土壤中细菌、真菌、放线菌、微生物总数量、微生物量碳、氮、有机质和速效氮磷钾均显著增加(p干旱矿区土壤,随着微生物菌肥施用量的增加,土壤的改良效果逐步提升。

关键词：土壤改良微生物菌肥干旱矿区因子分析聚类分析

八种抗旱材料组合对干旱矿区油松抗旱性的影响

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北方园艺 2014年第9期 63-66页

作者：涂永成裴宗平周江余莉琳孔静江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 贵阳市生态环境科学研究院贵州贵阳550007

以50-80cm高油松幼苗为试材，选择保水剂、植物生长调节剂（GGR）、茵根剂、有机肥等抗旱材料，组成了保水剂（1#）、保水剂＋有机肥（2#）、保水剂＋GGR（3#）、保水剂＋GGR＋有机肥（4#）、保水剂＋茵根（5#）、保水剂＋茵根＋有机肥... 详细信息

以50-80cm高油松幼苗为试材，选择保水剂、植物生长调节剂（GGR）、茵根剂、有机肥等抗旱材料，组成了保水剂（1#）、保水剂＋有机肥（2#）、保水剂＋GGR（3#）、保水剂＋GGR＋有机肥（4#）、保水剂＋茵根（5#）、保水剂＋茵根＋有机肥（6#）、保水剂＋GGR＋茵根（7#）、保水剂＋GGR＋茵根＋有机肥（8#）等8种抗旱材料组合，以空白处理为对照（CK），在山西大同某煤矸石山上进行现场栽植试验，研究测定了抗旱材料组合对土壤含水量、油松叶片相对含水量、叶片水分饱和亏、叶绿素含量、相对电导率、油松存活率和保存率以及油松株高生长量等指标的影响。结果表明：与CK相比，各材料组合均能使油松的保存率、株高生长量得到明显的提高；在控水条件下，土壤含水量、叶片相对含水量以及叶绿素含量均有明显的上升，叶片水分饱和亏、叶片相对电导率分别比CK有不同程度的降低，都显示了一定的抗旱效果；其中，保水剂＋GGR＋菌根＋有机肥（8#）抗旱组合的抗旱效果最好，保水剂＋有机肥（2#）组合次之。

关键词：干旱矿区油松抗旱材料组合抗旱效果