保水剂对干旱矿区土壤改良的试验研究

发布时间：2020-07-05 05:41

【摘要】：煤矿开采引起地表变形、开裂、地下水位下降等一系列环境问题，并加剧了矿区水土流失，土壤保水保肥性能降低，耕地作物产量低下。因此，深入研究采煤影响下的土壤退化机理，开发保水保肥技术，对于矿区生态恢复、提高土壤质量具有重要意义。本文以神东矿区大柳塔煤矿采煤塌陷区为重点研究区域，研究了干旱矿区土壤理化性质的空间分布特征，进行了保水剂筛选试验，探讨了保水剂对矿区土壤的改良作用。主要成果如下：（1）对耕作区土壤理化特性进行了分析，发现矿区土壤为沙壤土，容重约为1.4g/cm3，含水率普遍低于10%，土壤含水率低可能是造成塌陷区作物减产的主要原因之一；耕作区土壤养分表层变异性强，土壤肥力水平低下，全氮为Ⅲ级，全钾Ⅳ级，全磷、碱解氮、有效磷和有机质均为Ⅴ级，速效钾为Ⅵ级。（2）对耕作区特殊地域土壤养分垂向分布特征进行分析，结果表明地裂缝对土壤养分垂向分布的影响显著，促进了表层养分向下流失；坡耕地水蚀对剖面养分分布存在一定影响，土壤养分随水蚀过程而向下渗漏。（3）保水剂室内筛选实验表明，保水剂吸水倍率与水溶液的性质密切相关，盐溶液的存在对保水剂的吸水能力有一定的抑制作用；粉末状的粒径（0.5mm）最小的保水剂吸水和释水速率最快，且具有稳定的反复吸水能力。再利用层次分析构建保水剂分析模型，得出性能最优的沃特保水剂，作为干旱矿区土壤改良材料。（4）通过室内模拟实验研究了沃特保水剂对耕作区土壤理化性质影响，结果显示保水剂处理使土壤容重降低，增加大团粒体含量，提高土壤入渗速率，抑制了土壤养分的淋失。（5）进行了保水剂野外施用实验，选择土壤容重、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和有机质这7个土壤评价指标，运用综合指数法对矿区耕地土壤综合肥力进行评价得出，耕作区土壤综合肥力指数为0.2~0.45，保水剂改良后综合肥力指数为0.45~0.6，达到中等肥力水平，且提高了作物产量。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S156.2
【图文】：

空间分布图,沟壑,地带,神府-东胜矿区

2 研究区概况2 Profile of the Study Area2.1 研究区位置（Situation of the Study Area）神府-东胜矿区位于陕西榆林市与内蒙古伊金霍洛旗的接壤地带，地层构造由南向北逐步抬升，是榆林凹陷与东胜隆起的过渡地带。其西北部构造舒缓，岩石断层不发育，产状平缓，构成了向西缓倾的单斜构造。其东南部以水蚀为主，是沟壑纵横的黄土丘陵地带，大体上集中控制着矿区的地貌轮廓。此次黄土沟壑区生态修复建设的示范基地包括神东矿区大柳塔矿井 3 盘区12304 与 12305 工作面附近的部分区域。示范区的边界主要以地形、沟壑、道路为界进行确定。大柳塔井田位于陕西省神木县城的西北约 52.5 公里处，神府东胜煤田中部，属于陕北黄土高原北缘与毛乌素沙漠过渡地带，其地理坐标在北纬39°13’53 至39°21’32 ，东经110°12’23 至110°22’54 之间，总面积约为0.67km2，如图 2-1 所示。

片蚀,沟壑

图 2-2 沟壑垂直片蚀图 2-3 矿区地裂缝Fig.2-2 Vertical Sheet Erosion Sketch of Ravines Fig.2-3 Ground Fissures of Coal Area2.4 植被资源（Vegetation Resource）神东矿区属于亚温带典型草原植被区，草原植被大多发育在栗钙土或黄绵土的梁地和黄土丘陵区域内。因受干旱胁迫、风沙侵蚀，人类采伐过度开垦等的破坏，大多数植被已被百里香或糙隐子草为主的植物群落所取代，且植物分布稀疏，种植密度小。该区的农作地大多是以前的黄土丘陵地和硬梁地，多为农作物玉米、大豆、土豆和田间杂草，以及撂荒地植被（譬如锦鸡儿、沙棘等）。矿区西部分布着沙地植被为主的流动或固定的风沙地，其中以沙地先锋植物和黑沙蒿群落占优势；而罕见的湿地植被多分布在积水的洼地、滩地和湖泊周围。总体上看，研究区植被多样性差，植被分布密度低，地广人稀，基础设施空缺，土壤养分含量缺磷、少氮、钾有余，有机质含量低，肥力低下，pH 值在 7.5~9.0 之间。区内地表覆盖类型多样，有大量农业耕作区、草本植物覆盖，也有大量开采引起的各种地裂隙、裸露地；区内植被属于干草原植被类型，以多年生草本植物占绝对优势，

【参考文献】