阜新矿区煤矸石山生境演变特征及其评价研究

发布时间：2021-06-19 11:46

　　本文以阜新矿区自然植被恢复条件下的煤矸石山为研究对象,通过野外调查、实地观测和室内分析测定,从土壤理化性状、水文特性、小气候特征、生物多样性等方面,对不同坡向、不同排矸年限矸石山生境的演变特征进行了较为系统的研究,并运用主成分分析（PCA）法首次对煤矸石山生境质量进行了综合评价,旨在为煤矸石山整治利用及生态恢复提供科学依据,指导矸石山复垦实践。主要研究结果如下:（1）土壤物理性质演变。煤矸石山土壤剖面具有明显的三个发生层次:即风化表层、弱风化亚表层和未风化矸石层,层次间过渡明显。排矸年限越长,风化层厚度越大。矸石风化物随排矸年限的增加呈逐渐细化的过程。其土壤饱和含水量、毛管持水量、田间持水量、总孔隙度、毛管孔隙度随排矸年限的增加呈同步增长的态势,非毛管孔隙度则相反,表明土壤结构趋于改善。由于阴、阳坡水分条件的差异,并由此造成了矸石风化成土进程的差异,使得阳坡的水分和孔隙度参数明显低于阴坡。土壤容重随着排矸年限的增加而减小,排矸同期的阳坡由于风化滞后,其土壤容重大于阴坡。土壤入渗率随入渗时间的变化符合i = at-b的乘幂形式,而土壤累计入渗量随入渗时间的变化符合I = a + bt +... 

【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：164 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究的目的和意义
    1.2 煤矸石的组成特征
        1.2.1 煤矸石的一般组成特征
            1.2.1.1 煤矸石的岩石组成
            1.2.1.2 煤矸石的矿物组成
            1.2.1.3 煤矸石的化学组成
            1.2.1.4 发热量
            1.2.1.5 煤矸石活性
        1.2.2 阜新矿区煤矸石的组成特征
            1.2.2.1 岩石组成特征
            1.2.2.2 矿物及化学组成特征
    1.3 国内外煤矸石山生境演变特征及其评价研究现状
        1.3.1 煤矸石风化物的理化性质及污染特性研究
            1.3.1.1 煤矸石风化特征及其风化物机械组成
            1.3.1.2 煤矸石风化物水分特性
            1.3.1.3 煤矸石风化物盐分状况和酸碱度
            1.3.1.4 煤矸石风化物养分状况
            1.3.1.5 煤矸石风化物中重金属的活动性
            1.3.1.6 煤矸石废弃地水污染研究
        1.3.2 植被对煤矸石风化物特性影响的研究
            1.3.2.1 植被对风化物理化性质的影响
            1.3.2.2 植被对风化物中微生物活性的影响
            1.3.2.3 植被对风化物中重金属的影响
            1.3.2.4 煤矸石山复垦植物种选择研究
        1.3.3 煤矸石山植被演替研究
        1.3.4 煤矸石山生境质量演变评价研究
    1.4 研究内容及技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究方法
        1.4.3 技术路线
2 研究区概况
    2.1 研究区自然概况
        2.1.1 地质
            2.1.1.1 地质基础
            2.1.1.2 矿区地质背景
        2.1.2 地貌
        2.1.3 气候
            2.1.3.1 降水
            2.1.3.2 日照
            2.1.3.3 气温
            2.1.3.4 风
            2.1.3.5 农业气象灾害
        2.1.4 水文
            2.1.4.1 河流水系
            2.1.4.2 水文地质
        2.1.5 土壤
            2.1.5.1 褐土
            2.1.5.2 潮土
            2.1.5.3 风沙土
            2.1.5.4 盐渍土
            2.1.5.5 草甸土
        2.1.6 植被
        2.1.7 矿产资源
    2.2 研究区社会经济状况
        2.2.1 人口与劳力
        2.2.2 土地利用现状
        2.2.3 社会经济状况
    2.3 试验地布设
3 煤矸石山土壤物理性质演变研究
    3.1 研究内容与方法
        3.1.1 煤矸石山剖面特征及风化程度调查
        3.1.2 土壤物理性质测定
            3.1.2.1 土壤机械组成测定
            3.1.2.2 土壤自然含水量测定
            3.1.2.3 土壤容重测定
            3.1.2.4 土壤水分物理性质参数测定
            3.1.2.5 土壤孔隙度的计算
            3.1.2.6 数据处理
    3.2 结果与分析
        3.2.1 煤矸石山土壤剖面特征
        3.2.2 煤矸石山土壤机械组成演变
            3.2.2.1 煤矸石山阴坡土壤机械组成演变
            3.2.2.2 煤矸石山阳坡土壤机械组成演变
        3.2.3 煤矸石山土壤水分物理性质演变
            3.2.3.1 煤矸石山阴坡土壤水分物理性质演变
            3.2.3.2 煤矸石山阳坡土壤水分物理性质演变
        3.2.4 煤矸石山土壤孔隙度演变
            3.2.4.1 煤矸石山阴坡土壤孔隙度演变
            3.2.4.2 煤矸石山阳坡土壤孔隙度演变
        3.2.5 煤矸石山土壤容重演变
            3.2.5.1 煤矸石山阴坡土壤容重演变
            3.2.5.2 煤矸石山阳坡土壤容重演变
    3.3 小结
4 煤矸石山土壤化学性质演变研究
    4.1 研究内容与方法
        4.1.1 取样方法
        4.1.2 分析内容和方法
        4.1.3 数据处理
    4.2 结果与分析
        4.2.1 煤矸石山土壤有机质演变
            4.2.1.1 煤矸石山阴坡土壤有机质演变
            4.2.1.2 煤矸石山阳坡土壤有机质演变
        4.2.2 煤矸石山土壤速效养分演变
            4.2.2.1 煤矸石山土壤水解N 演变
            4.2.2.2 煤矸石山土壤速效P 演变
            4.2.2.3 煤矸石山土壤速效K 演变
        4.2.3 煤矸石山土壤酸碱度演变
            4.2.3.1 煤矸石山阴坡土壤酸碱度演变
            4.2.3.2 煤矸石山阳坡土壤酸碱度演变
        4.2.4 煤矸石山土壤电导率演变
            4.2.4.1 煤矸石山阴坡土壤电导率演变
            4.2.4.2 煤矸石山阳坡土壤电导率演变
    4.3 小结
5 煤矸石山土壤入渗性能演变研究
    5.1 研究内容与方法
        5.1.1 野外土壤入渗观测方法
        5.1.2 数据处理
    5.2 结果与分析
        5.2.1 煤矸石山阴坡土壤入渗性能演变
            5.2.1.1 土壤入渗速率
            5.2.1.2 土壤累计入渗量
        5.2.2 煤矸石山阳坡土壤入渗性能演变
            5.2.2.1 土壤入渗速率
            5.2.2.2 土壤累计入渗量
    5.3 小结
6 煤矸石山生境小气候演变研究
    6.1 研究内容与方法
        6.1.1 野外观测
            6.1.1.1 地温观测
            6.1.1.2 气温和空气相对湿度观测
            6.1.1.3 水面蒸发量观测
            6.1.1.4 风速观测
        6.1.2 数据处理
    6.2 结果与分析
        6.2.1 煤矸石山空气温度变化
            6.2.1.1 煤矸石山阴坡气温变化
            6.2.1.2 煤矸石山阳坡气温变化
        6.2.2 煤矸石山空气相对湿度变化
            6.2.2.1 煤矸石山阴坡空气相对湿度变化
            6.2.2.2 煤矸石山阳坡空气相对湿度变化
        6.2.3 煤矸石山风速变化
            6.2.3.1 煤矸石山阴坡风速变化
            6.2.3.2 煤矸石山阳坡风速变化
        6.2.4 煤矸石山水面蒸发变化
            6.2.4.1 煤矸石山阴坡水面蒸发变化
            6.2.4.2 煤矸石山阳坡水面蒸发变化
        6.2.5 煤矸石山地温变化
            6.2.5.1 煤矸石山阴坡地温变化
            6.2.5.2 煤矸石山阳坡地温变化
    6.3 小结
7 煤矸石山植被演替过程中物种多样性变化研究
    7.1 研究内容与方法
        7.1.1 样地调查
        7.1.2 分析计算
            7.1.2.1 群落重要值
            7.1.2.2 α多样性指数
    7.2 结果与分析
        7.2.1 煤矸石山阴坡物种多样性变化
            7.2.1.1 阴坡不同样地植物群落组成变化
            7.2.1.2 阴坡不同样地草本层α多样性变化
        7.2.2 煤矸石山阳坡物种多样性变化
            7.2.2.1 阳坡不同样地植物群落组成变化
            7.2.2.2 阳坡不同样地草本层α多样性变化
    7.3 小结
8 煤矸石山生境质量演变综合评价
    8.1 研究方法
        8.1.1 评价指标体系
        8.1.2 主成分分析法的步骤
        8.1.3 数据分析
    8.2 结果与分析
    8.3 小结
9 结论与建议
    9.1 结论
    9.2 建议
图版
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录清单（2003-2006）
致谢
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【参考文献】：
期刊论文
[1]岷江上游山地森林生态气候效应[J]. 张一平,何云玲,钟水新,刘玉洪,窦军霞.  山地学报. 2005(03)
[2]矿山地质环境问题及防治对策[J]. 汤中立,李小虎,焦建刚,闫海卿.  地球科学与环境学报. 2005(02)
[3]南水北调中线水源区弃耕地草本植被演替初步研究[J]. 张海峰,彭鸿,陈存根,张小林,廖纯艳.  西北植物学报. 2005(05)
[4]景观破碎化对生物多样性的影响[J]. 刘建锋,肖文发,江泽平,冯霞,李秀英.  林业科学研究. 2005(02)
[5]影响土壤浸提液电导率的盐分化学性质要素及其强度研究[J]. 刘广明,杨劲松,姚荣江.  土壤学报. 2005(02)
[6]我国煤矿区土地复垦与生态重建研究[J]. 卞正富.  资源·产业. 2005(02)
[7]矿山美容师——胡振琪[J]. 张立红.  中国科技奖励. 2005(04)
[8]矿山环境质量评价指标体系及层次分析法评价[J]. 罗娟,陈守余.  安全与环境工程. 2005(01)
[9]腾格里沙漠沙坡头地区固沙植被对生物多样性恢复的长期影响[J]. 李新荣,肖洪浪,刘立超,张景光,王新平.  中国沙漠. 2005(02)
[10]主成分方法在综合评价中的应用[J]. 蔡艺.  中国统计. 2005(02)

硕士论文
[1]煤矿矸石山植被恢复机理研究——以鸡西市滴道矿区和城子河矿区为例[D]. 谷金锋.东北林业大学 2004
[2]绿化造林改善矸石山生态环境效应的研究[D]. 蒋文琼.北京林业大学 2004
[3]植被恢复下矸石山土壤改良效益研究[D]. 苏强平.北京林业大学 2004



本文编号：3237749