煤矿废弃地不同修复模式下土壤理化性质及生态化学计量学研究

发布时间：2017-05-09 23:08

  本文关键词：煤矿废弃地不同修复模式下土壤理化性质及生态化学计量学研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：长期采煤导致植被损毁、生态破坏,并形成大量矿山废弃地,如采煤废弃物-煤矸石目前堆存量达50多亿吨。由于它们含碳率高,可发生自燃,是巨大的污染源和潜在CO2排放源。对煤矸石山等矿山废弃地进行生态修复,是改善矿区环境的根本途径。本文以古交马兰煤矿为研究对象,通过野外采集与实验分析,对不同植物修复方式下不同演替阶段土壤有机碳、全氮、有效磷、速效钾、pH及土壤容重的变化进行分析,并进行生态化学计量特征研究,旨在为矿区生态修复提供参考依据。结果表明:(1)三种修复方式下,土壤性质均得到显著改善:随林龄增加,土壤有机碳储存增加,土壤固碳能力提高;土壤全氮、有效磷、速效钾均得到显著提高,且变化趋势一致;土壤pH逐渐降低,其强碱性稍微减弱;土壤容重减小,紧实度低,有利于植物生长。(2)垂直方向上,土壤中有机碳、N、P、K及有机碳密度均表现出明显的表聚性,即随土层深度的增加逐渐减少。(3)植被修复后土壤有机碳、N、P及有机碳密度均表现为为侧柏林火炬树林自然恢复,侧柏林对土壤营养元素的积累效果最优,可显著改善土壤性状。但是,三种修复方式下土壤氮、磷、钾元素均低于原生群落中的含量,说明土壤性质的改善比较有限。(4)相关性分析结果表明,三种修复方式下土壤有机碳与pH值和容重呈显著负相关性。pH的降低可增加土壤根系生物量及生长速度,有利于土壤有机碳的积累;土壤有机碳与土壤全氮、有效磷、速效钾均呈显著正相关性。全氮与有效磷的增加有利于土壤有机碳积累。三种修复模式下,土壤有机碳密度与pH值呈显著负相关性;与土壤全氮、有效磷、速效钾均呈显著正相关性。(5)对三种修复模式下不同阶段土壤C、N、P生态化学计量学研究表明,土壤C/N在不同层次间基本保持恒定,而土壤C/P和N/P均显著高于中国土壤平均值,主要由于磷素的缺乏,磷是该地区生态修复的主要限制元素。
【关键词】：生态修复 土壤有机碳 土壤有机碳密度 氮 生态化学计量比
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X171.4;X144
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 研究内容及意义13-14
• 1.3 国内外研究概况14-20
• 1.3.1 煤矿废弃地修复国内外研究概况14-16
• 1.3.2 土壤有机碳国内外研究概况16-18
• 1.3.3 生态化学计量学国内外研究概况18-20
• 第二章 研究区概况及实验设计20-25
• 2.1 研究区概况20-22
• 2.1.1 地理位置20
• 2.1.2 气候条件20
• 2.1.3 土壤植被20-21
• 2.1.4 研究区经济21
• 2.1.5 研究区背景21-22
• 2.2 技术路线与研究方法22-24
• 2.2.1 技术路线22-23
• 2.2.2 研究方法23-24
• 2.3 数据处理24-25
• 第三章 矿区土壤理化性质的研究25-40
• 3.1 矿区土壤理化性质的变化25-32
• 3.1.1 有机碳25-26
• 3.1.2 全氮26-27
• 3.1.3 有效磷27-29
• 3.1.4 速效钾29-30
• 3.1.5 pH30-31
• 3.1.6 土壤容重31-32
• 3.2 相关性分析32-36
• 3.2.1 有机碳与pH相关性分析32-33
• 3.2.2 有机碳与容重相关性分析33-34
• 3.2.3 有机碳与全氮相关性分析34-35
• 3.2.4 有机碳与有效磷相关性分析35-36
• 3.2.5 有机碳与速效钾相关性分析36
• 3.3 分析讨论36-38
• 3.4 本章小结38-40
• 第四章 土壤有机碳密度40-47
• 4.1 土壤有机碳密度40-42
• 4.2 相关性分析42-45
• 4.2.1 有机碳储量与pH相关性分析42-43
• 4.2.2 有机碳储量与全氮相关性分析43-44
• 4.2.3 有机碳储量与有效磷相关性分析44-45
• 4.2.4 有机碳储量与速效钾相关性分析45
• 4.3 分析讨论45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 生态化学计量学47-53
• 5.1 生态化学计量学47-51
• 5.1.1 C/N47-49
• 5.1.2 C/P49-50
• 5.1.3 N/P50-51
• 5.2 分析讨论51
• 5.3 本章小结51-53
• 第六章 研究结论及展望53-56
• 6.1 研究结论53-54
• 6.1.1 矿区土壤理化性质的变化53-54
• 6.1.2 土壤有机碳密度54
• 6.1.3 土壤中C、N、P生态化学计量学特征54
• 6.2 研究展望54-56
• 参考文献56-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录63

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