山西省长河流域煤炭开采下土壤理化性质的空间变异性研究

发布时间：2017-07-08 05:06

  本文关键词：山西省长河流域煤炭开采下土壤理化性质的空间变异性研究

  更多相关文章： 长河流域 煤矿开采 土壤理化性质 矿区 非矿区 变异性

【摘要】：山西省长河流域位于晋东南地区,是典型的山丘区,煤炭资源丰富,煤炭开采为保障能源安全、促进经济建设和发展做出了巨大的贡献,但长时间、高强度、粗放式、大规模的采煤,特别是开采后修复不到位给本来生态就脆弱的长河流域带来了土地塌陷、水资源短缺和大气污染等一系列的问题,严重影响当地的生产生活和经济发展。土壤是人类赖以生存的基础,是人类的农业生产基地和地球表层系统自然环境的重要组成部分。矿区土壤理化性质的研究是采矿后土地复垦、农业和林业的生态环境以及煤-地-水的协调利用和发展的关键,是解决煤矿开采造成生态环境安全和区域可持续发展隐患问题的基础。本文对长河流域内煤矿开采对土壤理化性质的影响加以研究,对于矿区的土地复垦和煤-地-水的协调利用等具有非常重要的理论意义和现实意义。本论文以山西省长河流域的108km2为研究区,通过野外采样和室内分析相结合、矿区和非矿区相对照的方法,运用土壤学、地质学、生态学和统计学等理论基础,定量分析了长河流域煤炭开采下10项主要土壤理化性质的基本统计特征和相关性、空间结构特征和空间分布格局等,并对土壤饱和导水率和水分特征曲线进行模拟。本研究首次在此地区通过高密度的土壤取样,通过矿区和非矿区相对照,研究长河流域煤炭开采下土壤理化性质的空间变异性,主要得出以下结论：(1)与非矿区相比,矿区土壤孔隙度、壤粒、粘粒、有机质和速效氮磷钾含量有不同程度的降低,土壤含水量和容重含量增多,出现一定程度的土壤沙化、盐渍化和碱化。随着深度的增加,矿区和非矿区的土壤含水量和PH均增大,有机质和速效氮磷钾含量均减少,其余指标没有明显规律。(2)土壤容重、孔隙度和PH变异系数小于10%,属于弱变异,其余指标均属于中等变异；除沙粒、PH和速效磷外,其余指标矿区的变异系数大于非矿区；同一理化性质在不同深度之间有着比较显著的正相关性,不同理化性质在同一深度的相关性不显著,基本不相关。(3)矿区和非矿区大部分土壤理化性质的块金系数都小于25%,具有强烈的空间相关性,空间变异性主要由结构性因素引起；矿区和非矿区相比较,除了个别指标,呈现非矿区的块金系数大于矿区的趋势,在一定程度上矿区的煤炭开采对土壤结构造成了一定的破坏,在加上采矿后的土地复垦,综合改变了土壤类型、地形和土壤母质等等,当然还与长河流域山丘区半干旱的气候等有关,具体原因还需要更加细致的研究。(4)克里格插值的斑块性空间分布格局表明,研究区土壤理化性质具有高度的空间异质性,每项土壤理化性质随土层深度变化有较强的相似性,同时也有一定的差异性;矿区和非矿区的土壤理化性质的分布格局有显著的区别,煤炭开采改变了矿区土壤理化性质原有的空间分布格局。(5)对研究区土壤水分运动特征进行模拟,得出研究区饱和导水率和水分特征曲线;并提出矿区土地复垦和土壤改良的可行性措施。矿区土壤复垦重构主以农业复垦、林牧复垦为主;土壤改良主要运用物理生物方法。
【关键词】：长河流域 煤矿开采 土壤理化性质 矿区 非矿区 变异性
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S153
【目录】：

• 摘要7-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 选题背景及研究意义9-10
• 1.2 研究进展10-12
• 1.3 研究内容12-13
• 1.4 技术路线13-14
• 2 材料与方法14-22
• 2.1. 研究区概述14-15
• 2.1.1 地理位置14
• 2.1.2 自然条件14-15
• 2.2 试验概述15-19
• 2.2.1 野外采样15-18
• 2.2.2 室内测定18-19
• 2.3 地统计学原理19-22
• 2.3.1 理论基础20
• 2.3.2 方法模型20-22
• 3 土壤理化性质的描述性统计和相关性分析22-29
• 3.1 数据预处理22
• 3.1.1 特异值处理22
• 3.1.2 正态分布检验22
• 3.2 描述性统计分析22-26
• 3.3 相关性分析26-29
• 3.3.1 同一理化性质在不同深度间的相关性26-27
• 3.3.2 不同理化性质在同一深度间的相关性27-29
• 4 土壤理化性质空间结构和分布格局29-43
• 4.1 空间结构特征29-33
• 4.1.1 变异函数的拟合29-32
• 4.1.2 结构分析32-33
• 4.2 空间分布格局及成因分析33-43
• 4.2.1 土壤质地的分布格局与成因34-36
• 4.2.2 土壤含水量、容重、孔隙度的分布格局与成因36-38
• 4.2.3 土壤有机质、PH、电导率的分布格局与成因38-40
• 4.2.4 土壤速效氮、磷、钾的分布格局与成因40-43
• 5 土壤水分运动特征43-49
• 5.1 土壤饱和导水率43-46
• 5.1.1 定义43
• 5.1.2 研究区土壤饱和导水率模拟43-46
• 5.2 土壤水分特征曲线46-49
• 5.2.1 定义46
• 5.2.2 研究区土壤水分特征曲线的模拟46-49
• 6 研究区土壤复垦和土壤改良措施49-53
• 6.1 矿区土壤复垦重构49-50
• 6.1.1 农业复垦49-50
• 6.1.2 林牧复垦50
• 6.2 土壤改良措施50-53
• 6.2.1 物理方法51
• 6.2.2 生物方法51-53
• 7 结论与讨论53-55
• 7.1 主要结论53-54
• 7.2 研究特色与创新54
• 7.3 讨论与展望54-55
• 参考文献55-59
• Abstract59-61
• 致谢61

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本文编号：533103