露天煤炭开采对矿坑周围土壤生物活性的影响
发布时间：2021-10-27 16:53
研究东部草原区大型煤田持续开采活动对采坑周边土壤微环境的影响,探索采矿时空序列梯度对生态的扰动机制,为进一步解决矿区生态环境问题提供基础数据。以宝日希勒露天煤矿北侧矿外自然草地区为研究对象,以距采坑的距离为干扰的强度梯度、开采推进的时间为干扰的时间梯度,设置距采坑最远的样点C3为对照,通过测定不同土层中的土壤微生物数量、酶活性和土壤理化,探索露天采煤扰动条件下,草原生态系统中土壤生物活性的时空异质性。结果表明:①随着扰动强度的提高,土壤中细菌、真菌和放线菌的数量,蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性,以及土壤含水量、全氮含量均减少或降低;相反土壤铵态氮和速效磷的含量提高。②随着干扰时间的延长,开采扰动对放线菌、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、土壤含水量、铵态氮、速效磷和全氮的影响增强,而对细菌和真菌数量的影响降低。③在露天煤矿开采的时间梯度与距离梯度交互影响下,土壤微生物及土壤酶活性均有一定响应,并且随着干扰时间梯度的减小,土壤生物活性的响应程度下降,而土壤因子的响应变化不同,只有个别因子与土壤生物活性具有相关性。
【文章来源】：煤炭科学技术. 2020,48(04)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
宝日希勒露天煤矿矿区外样点示意
按露天煤矿开采推进时间梯度，即A1向C1方向，分别代表矿坑采煤后回填区A1、矿坑中央区B1及矿坑东边缘正在采挖区C1和对照组C3。比较A1样地L1～L3土层的细菌数量减少了28.0%～0.6%,L1、L2差异达到显著水平(P<0.05);真菌数量减少了40.5%～52.3%，各土层均达到差异显著(P<0.05);放线菌数量则减少了43.4%～19.0%，达到显著性差异水平(P<0.05);B1样地土层L1～L3的细菌数量减少了66.9%～45.2%，且差异达极显著水平(P<0.01);真菌数量减少了17.7%～66.2%，呈显著差异水平(P<0.05);放线菌数量减少了17.0%～6.7%，仅L1层达到显著性差异水平(P<0.05)。可见，靠近露天采煤矿坑区域土壤细菌、真菌和放线菌的数量显著降低，且不同微生物的响应变化不同。随着采煤时间梯度增加，由C1到A1土壤细菌数量减幅呈现先升高后降低的趋势。真菌数量的降低幅度变化没有明显的趋势。而放线菌数量降低幅度的变化趋势为先降低后升高。可见土壤微生物会对露天煤炭开采的干扰有一定的响应。样带土壤细菌数量几乎在任何一层土壤中呈现C>A>B，而真菌数量呈现C>B>A，样带C中每层土壤真菌数量显著大于样带B和A，放线菌数量趋于呈现B>C>A，变化不显著(图3)。可见开采时间越短对矿外土壤微生物数量的影响越小。
随着采煤时间梯度增加，由C1到A1土壤细菌数量减幅呈现先升高后降低的趋势。真菌数量的降低幅度变化没有明显的趋势。而放线菌数量降低幅度的变化趋势为先降低后升高。可见土壤微生物会对露天煤炭开采的干扰有一定的响应。样带土壤细菌数量几乎在任何一层土壤中呈现C>A>B，而真菌数量呈现C>B>A，样带C中每层土壤真菌数量显著大于样带B和A，放线菌数量趋于呈现B>C>A，变化不显著(图3)。可见开采时间越短对矿外土壤微生物数量的影响越小。随着垂直采坑边缘的距离梯度的增加，土壤细菌数量的降低幅度表现为:A样带由A1的28.0%～0.6%升高到A3的59.5%～39.2%,B样带中表现为降低的趋势，下降幅度范围土层L1为66.9%～20.0%、L2为62.1%～17.4%,L3为45.2%～-1.2%,C样带降低幅度变化趋势不明;真菌数量降低幅度表现出:样带A中先降低后升高，L1的降低幅度为31.5%～64.6%、L2的降低幅度为30.2%～76.4%、L3的降低幅度为46.3%～72.8%，样带B中降幅呈下降趋势，由B1降幅17.7%～66.2%至B3的-34.5%～41.2%，样带C的降低幅度没有明显的变化趋势;放线菌数量降低幅度变化表现为:A样带由A1降幅43.4%～19.0%升高至A3的50.2%～33.3%，样带B中降低幅度变化趋势不明，样带C中有降低趋势，由C1到C2降幅43.8%～14.3%至33.6%～14.3%。由上可见，研究区土壤微生物数量在采矿的时间梯度和强度梯度(距离矿坑近为高强度)呈不同变化趋势。可见，微生物自恢复效应和露天采煤干扰效应表现出随着干扰强度梯度的降低而降低的趋势。在时间梯度上，B样带土壤细菌数量呈现最低且降低幅度最大;在距离梯度上，B1样点土壤细菌数量降幅在整个样带上最大，推测露天煤矿开采中央区对矿外土壤微生物数量的影响最大。而样带A开采时间早加之填埋完成，具有一定的自恢复效应。对于样带C，土壤微生物的数量几乎无变化，加之土壤微生物数量整体上大于其他2条样带，可能是开采扰动时间短所致。
【参考文献】：
期刊论文
[1]北电胜利煤矿排土场土壤AM真菌与土壤理化性状相关性研究[J]. 包玉英,莫莉,陈金,王宝杰,张晓东,马晓丹,戴雁峰. 煤炭学报. 2019(12)
[2]草原煤电基地景观生态恢复技术策略[J]. 雷少刚,张周爱,陈航,吴振华,宫传刚,卞正富. 煤炭学报. 2019(12)
[3]东部草原区大型煤电基地开发的生态影响与修复技术[J]. 李全生. 煤炭学报. 2019(12)
[4]我国东部草原区露天矿排土场仿自然地貌土地整形方法[J]. 李树志,郭孝理,李学良,孙忠祥,闫建成. 煤炭学报. 2019(12)
[5]东部草原区露天煤矿开采对地下水系统影响与帷幕保护分析[J]. 赵春虎,王强民,王皓,杨建,刘基,张雁. 煤炭学报. 2019(12)
[6]呼伦贝尔典型草原群落退化对其物种多样性及生物量的影响[J]. 王百竹,朱媛君,山丹,刘艳书,杨晓晖. 植物资源与环境学报. 2019(04)
[7]草原区露天煤矿开采对土壤性质和植物群落的影响[J]. 韩煜,王琦,赵伟,史娜娜,肖能文,张周爱,全占军. 生态学杂志. 2019(11)
[8]解决矿山环境问题的“九节鞭”[J]. 武强,刘宏磊,赵海卿,张萌,刘守强,曾一凡. 煤炭学报. 2019(01)
[9]西部采煤沉陷地微生物复垦植被种群自我演变规律[J]. 毕银丽,申慧慧. 煤炭学报. 2019(01)
[10]锡林浩特市胜利矿区近30 a植被覆盖度变化研究[J]. 邢龙飞,黄赳,雷少刚,曹志国. 河南理工大学学报(自然科学版). 2019(03)
本文编号：3462007
【文章来源】：煤炭科学技术. 2020,48(04)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
宝日希勒露天煤矿矿区外样点示意
按露天煤矿开采推进时间梯度，即A1向C1方向，分别代表矿坑采煤后回填区A1、矿坑中央区B1及矿坑东边缘正在采挖区C1和对照组C3。比较A1样地L1～L3土层的细菌数量减少了28.0%～0.6%,L1、L2差异达到显著水平(P<0.05);真菌数量减少了40.5%～52.3%，各土层均达到差异显著(P<0.05);放线菌数量则减少了43.4%～19.0%，达到显著性差异水平(P<0.05);B1样地土层L1～L3的细菌数量减少了66.9%～45.2%，且差异达极显著水平(P<0.01);真菌数量减少了17.7%～66.2%，呈显著差异水平(P<0.05);放线菌数量减少了17.0%～6.7%，仅L1层达到显著性差异水平(P<0.05)。可见，靠近露天采煤矿坑区域土壤细菌、真菌和放线菌的数量显著降低，且不同微生物的响应变化不同。随着采煤时间梯度增加，由C1到A1土壤细菌数量减幅呈现先升高后降低的趋势。真菌数量的降低幅度变化没有明显的趋势。而放线菌数量降低幅度的变化趋势为先降低后升高。可见土壤微生物会对露天煤炭开采的干扰有一定的响应。样带土壤细菌数量几乎在任何一层土壤中呈现C>A>B，而真菌数量呈现C>B>A，样带C中每层土壤真菌数量显著大于样带B和A，放线菌数量趋于呈现B>C>A，变化不显著(图3)。可见开采时间越短对矿外土壤微生物数量的影响越小。
随着采煤时间梯度增加，由C1到A1土壤细菌数量减幅呈现先升高后降低的趋势。真菌数量的降低幅度变化没有明显的趋势。而放线菌数量降低幅度的变化趋势为先降低后升高。可见土壤微生物会对露天煤炭开采的干扰有一定的响应。样带土壤细菌数量几乎在任何一层土壤中呈现C>A>B，而真菌数量呈现C>B>A，样带C中每层土壤真菌数量显著大于样带B和A，放线菌数量趋于呈现B>C>A，变化不显著(图3)。可见开采时间越短对矿外土壤微生物数量的影响越小。随着垂直采坑边缘的距离梯度的增加，土壤细菌数量的降低幅度表现为:A样带由A1的28.0%～0.6%升高到A3的59.5%～39.2%,B样带中表现为降低的趋势，下降幅度范围土层L1为66.9%～20.0%、L2为62.1%～17.4%,L3为45.2%～-1.2%,C样带降低幅度变化趋势不明;真菌数量降低幅度表现出:样带A中先降低后升高，L1的降低幅度为31.5%～64.6%、L2的降低幅度为30.2%～76.4%、L3的降低幅度为46.3%～72.8%，样带B中降幅呈下降趋势，由B1降幅17.7%～66.2%至B3的-34.5%～41.2%，样带C的降低幅度没有明显的变化趋势;放线菌数量降低幅度变化表现为:A样带由A1降幅43.4%～19.0%升高至A3的50.2%～33.3%，样带B中降低幅度变化趋势不明，样带C中有降低趋势，由C1到C2降幅43.8%～14.3%至33.6%～14.3%。由上可见，研究区土壤微生物数量在采矿的时间梯度和强度梯度(距离矿坑近为高强度)呈不同变化趋势。可见，微生物自恢复效应和露天采煤干扰效应表现出随着干扰强度梯度的降低而降低的趋势。在时间梯度上，B样带土壤细菌数量呈现最低且降低幅度最大;在距离梯度上，B1样点土壤细菌数量降幅在整个样带上最大，推测露天煤矿开采中央区对矿外土壤微生物数量的影响最大。而样带A开采时间早加之填埋完成，具有一定的自恢复效应。对于样带C，土壤微生物的数量几乎无变化，加之土壤微生物数量整体上大于其他2条样带，可能是开采扰动时间短所致。
【参考文献】：
期刊论文
[1]北电胜利煤矿排土场土壤AM真菌与土壤理化性状相关性研究[J]. 包玉英,莫莉,陈金,王宝杰,张晓东,马晓丹,戴雁峰. 煤炭学报. 2019(12)
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[8]解决矿山环境问题的“九节鞭”[J]. 武强,刘宏磊,赵海卿,张萌,刘守强,曾一凡. 煤炭学报. 2019(01)
[9]西部采煤沉陷地微生物复垦植被种群自我演变规律[J]. 毕银丽,申慧慧. 煤炭学报. 2019(01)
[10]锡林浩特市胜利矿区近30 a植被覆盖度变化研究[J]. 邢龙飞,黄赳,雷少刚,曹志国. 河南理工大学学报(自然科学版). 2019(03)
本文编号：3462007
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