文摘

针对矿业荒地开垦的土壤改良问题,本文以煤矿采煤沉陷填海区的在中国的东部为研究对象。堆肥改善和绿肥改进实验研究不同生物量的影响回收土壤质量的改善方法。10土壤理化指标包括含水量、总氮、氨氮、硝酸盐氮、有效磷、有效钾、总磷、有机质、pH、电导率被选来评估土壤改良的效果。5个月的土壤改良后,结果表明,种植苜蓿再生地区和墨西哥玉米可以增加土壤有效磷、有效钾、总磷和有机质含量。香蒲,常见的水生植物在采煤沉陷区东部,是用于制造有机肥料。土壤肥料应用于再生时,可用内容的磷、钾,可以显著增加土壤总磷。使用白色香草三叶草作为绿肥回收土壤可以显著增加硝态氮的含量,有效磷、钾,总磷在土壤中。生物质改进技术可以提高煤矿复垦土壤的肥力水平在短时间内。它有利于促进土壤肥力的恢复矿业荒地,实现植物资源的可持续开发利用和土地资源。

1。介绍

有丰富的煤炭资源,中国是世界上主要的煤炭开采的国家之一。煤炭资源的不断开采导致许多煤矿的逐步关闭(1]。根据“战略研究高效和有效作用煤的抽取,在中国,“中国工程院的重要咨询项目,废弃的煤矿在中国的数量可以达到15 000 * 2030。废弃的煤矿最后生成大量的增加采矿荒地。生态修复的矿业荒地是其中一个重要的话题在开发利用废弃的煤矿(2]。

土壤是人类生存的物质基础。是基本的作物生长、食物、和动物生产,从而成为人类生存和发展的物质基础。修复的研究和利用废弃的煤矿,重建土壤和土壤质量改进和能力提高的研究热点3,4]。现有的研究结果表明,采矿荒地的土壤质量不同程度恶化,因为开采煤炭资源的长时间序列,从而导致土壤水分的变化,结构、生育、和材料成分在矿业领域。例如,魏等人发现,土壤含水量在开采沉陷地区普遍小于,nonsubsidence地区(5]。黄和罗发现的内容有机质、氮、磷和矿区土壤中只有20%∼30%,相比之下,那些在植被土壤(6]。许多研究结果表明,该结构、肥力,pH值,和其他方面的重建矿区的土壤在很大程度上不同于普通的农田,土壤生产力是很难达到同样的水平与前面或耕种土壤7- - - - - -9]。损坏的恢复非常缓慢,矿区土地和土地整治过程中利用矿业荒地、如何提高回收土壤,提高挖掘土壤的质量,和恢复土地生产力是土地复垦的关键问题之一,矿业荒地(10- - - - - -14]。

淮南煤田煤炭开采历史超过100年。14个重要的大型煤炭基地之一,六个煤电基地在中国。位于安徽省中部,北部是最好的煤田煤炭资源和最大的煤炭储量在中国的东部和南部地区。煤炭资源提供一个快速的社会和经济发展的强有力的支持淮南(15- - - - - -17]。然而,煤炭开采导致了大规模的沉降区域的形成。目前,淮南煤田的沉降面积是约240公里²(根据沉降计算的0.1米)。淮南煤田是中东平原地区煤炭、粮食、和人口高度集中。大约50%的沉陷区域变得泥泞地区和不能被培养,而在另外的50%,受季节性降雨,部分地区可能不是培养(18,19]。煤炭开采造成的一系列问题村搬迁补偿、安置,失地农民的就业、社会保障等。为了恢复耕地,整合土地资源,缓解人与土地之间的矛盾,和恢复的功能区域生态系统,已经进行了很多努力在土地复垦的沉陷区域,实现可持续发展具有重要意义的淮南煤田(20.]。在沉陷区土地复垦后,土壤结构和性能与原土(相比都发生了巨大变化21]。土地复垦和重建的土壤沉降地区经常破坏原结构和层剖面的土壤由于机械粉碎过程。重构土壤的理化性质和肥力水平都发生了巨大变化。结构、生育和重构土壤的pH值仍然是完全不同于普通的农田,土壤的生产力是很难达到同样的水平与前面或耕种土壤22]。和淮南煤田位于地区地下水位高,和沉降面积一般的深度超过1.5米,形成水区域。由于土壤毛细血管的功能和蒸发,盐积累在土壤表面导致土地盐碱化,因此,作物获得可怜的增长和低收益率。土地生产力也受到严重的影响。这带来了一个伟大的对生态环境有害影响的地区和区域生态安全威胁23]。

针对土壤质量差的问题挖掘荒地的开垦,堆肥改善和绿肥改进实验研究不同生物量的影响复垦土壤的质量改进方法。

2。材料和方法

2.1。土地复垦的方法

为了研究生物量的影响回收土壤质量的改善矿业荒地的填海区Xinzhuangzi煤矿淮南煤田选择学习。研究区域的地理位置如图1。Xinzhuangzi煤矿地质环境的控制面积22.87 hm治疗项目²。的方法采煤沉陷区复垦是填补煤矸石。首先,煤矸石在水涝下沉地区,然后,黄土覆盖表面的煤矸石。煤矸石填充层,每次都0.4了。大粒径的煤矸石回填沉陷区域的底部,然后小粒度的煤矸石回填,而接下来,少量的黄土被添加到煤矸石改善水肿的财产。煤矸石填充层的每一层滚超过8倍。煤矸石充填后,1.0米厚的黄土覆盖表面。的土地结构gangue-filled填海区图所示2。土地复垦过程如图3。与土壤表层土层覆盖后,木本植物,如水杉Ligustrum清明的,和桃子都种满了树。种植一段后,土壤硬化发生,水杉的存活率很低。在研究领域,现场调查、采样和室内分析,确定样本完成澄清的类型和空间分布表面土壤退化和找出主要因素影响植物群落的生存和发展在土壤退化(24]。复垦土壤的物理和化学指标和控制农田土壤表明回收土壤的pH值高于控制农田,是弱碱性。四个指标,有机质、有效磷、全钾、和总磷,低于控制农田。复垦土壤的物理和化学指标和控制农田土壤如表所示1。

2.2。土壤改良方法

为了提高土壤质量的填海区,堆肥改善和绿肥研究地区进行了改进实验,然后,提高土壤的肥力指数测定和分析研究不同生物量的影响回收土壤质量的改善方法。

2.2.1。实验设计的改进堆肥

(1)堆肥准备。煤炭开采中的水生植物香蒲填海区的主要成分是有机堆肥。堆肥可以分为4个类型根据不同的辅助材料在堆肥过程中添加。在每种类型的堆肥养分含量如表所示2。

(2)测试方案的改进堆肥。不同类型的堆肥是随机分成11组改善堆肥试验,其中8治疗组和对照组3的设计。实验设计如表所示3。每个治疗组占地面积200 m²和0.9公斤/米²有机堆肥用于实验。其他三个对照组没有施肥。紫花苜蓿和墨西哥玉米播种在土壤耕作后每组。紫花苜蓿和墨西哥玉米耐盐和贫瘠的宽容和再生的土壤适合种植的矿业荒地。与此同时,他们有改善土壤的功能,被广泛种植当地的饲草。因此,我们选择这两种植物作为实验植物对土壤改良。

2.2.2。实验设计的改进绿肥

白色香草三叶草,固氮豆科植物生长在冬季和早春,用作绿肥。土壤耕作后,白色香草苜蓿种植在土壤增加磷和有机质的含量,改善土壤结构,提高生育能力和保水能力。不同类型的绿肥对绿肥改进随机分成3组测试,其中2治疗组和对照组1的设计。实验设计如表所示4。

2.3。样品采集和处理

至于收集土壤样本,根据土壤分层抽样应当做的配置文件。在土地复垦,充填煤矸石在浸满水的区域后,1.0米厚的黄土覆盖表面。1-meter-thick黄土是均匀的,样品应收集层根据土壤环境监测技术规范的环境保护中华人民共和国行业标准。抽样层划分每20厘米的表面,和样品的每个抽样层研究土壤养分在土壤的垂直分布特征。因此,本文从三个土壤样本收集层深度的0-20厘米,20 - 40厘米,40 - 60厘米,分别。采样点的布置如图4。抽样时,马克采样部分的深度范围内的采样和取出土壤样本一层一层地从上到下。将土壤样本放在一个袋子,把前一个标签准备好,然后把他们带回实验室。样本倒在一个干净和干燥的塑料薄膜或瓷板自然风干。风干土壤样本,已筛(2毫米和0.25毫米),放置在干燥机,并储存在室温下,在树荫下,凉爽,干燥,和密封的环境25]。土壤样品的采集和处理过程如图5。

2.4。土样测试

为了保证测试数据的准确性,采用中国统一的测试方法进行测试。包括土壤技术分析使用的测试标准和规范标准,土壤环境质量标准和中华人民共和国农业行业标准。每个指标的测量方法和标准如表所示5。

3所示。结果和分析

经过5个月的使用肥料和绿肥改善回收土壤和种植牧草,研究区域的土壤采样,和10土壤理化指标包括含水量、总氮、氨氮、硝酸盐氮、有效磷、有效钾、总磷、有机质、pH、电导率选择评估土壤改良的影响,分析土壤改良效果。

3.1。分析土壤改良效应的草

对照组的生育测试数据1和对照组2比较分析改善的效果与草种植的土壤。如图6与对照组相比,CK,可用的磷增加了60%和55%,复垦DZ和DM,分别可用钾增加了19%和10%,总磷增加了33%和70%,有机质增加了40%和8%。

没有显著的水含量,总氮、氨氮、硝酸盐氮、土壤的pH值和电导率。结果表明,种植紫花苜蓿和墨西哥玉米在再生的土壤几乎没有影响六个索引,所以6土壤指标不分析。结果表明,种植紫花苜蓿和墨西哥玉米的填海区的内容可以增加可用P,可用K, P,和有机物。和内容可用的表层土壤中P明显增加。有机质、有效磷、全钾和总磷含量低于对照组,我们可以得出这样的结论:种植紫花苜蓿和墨西哥玉米的填海区能有效提高土壤质量。

3.2。通过应用堆肥土壤改良效应的分析

根据表4堆肥1号,4号,分别应用于治疗组,和苜蓿种植在团体被称为Z1 Z4,而墨西哥玉米种植在团体被称为M1 M4。上面的10个指标测量,分别和三个索引可用的磷、钾,和总磷有明显的增加。为了研究不同实验设计的影响可用索引的磷、钾,和回收土壤中总磷,图7创建显示的变化可用磷,钾,和总磷在团体Z1 Z4和M1 M4。

(1)种植苜蓿后应用堆肥。我们可以看到从第一块图三个盒子7与对照组相比,DZ,团体Z1 Z4的土壤中,可用的内容从123%增加到45%,磷钾可用的内容从25%增加到20%,和总磷含量从66%增加到58%后,应用四种堆肥,分别。一盒阴谋使用它的长度来描述一组数值数据的分布。根据前三个盒子的长度阴谋在图7,可用磷的盒子Z1to Z4是最长的,表明可用磷的含量变化最明显的是在土壤堆肥后,和种植苜蓿后堆肥以紫花苜蓿为主要原料的回收土壤沉降面积可以显著提高土壤有效磷的含量。

(2)应用堆肥后越来越多的墨西哥玉米。依照过去的三盒阴谋在图7与DM组相比,应用四种堆肥后,分别的内容可用磷M1to M4从114%增加到22%,可用的内容从38%增加到18%,钾和总磷含量从62%增加到19%。根据最后三盒图7可用时,可用的磷,钾和土壤中总磷M1-M4都长,表明可用的内容磷、钾,和总磷有明显变化应用堆肥后,应用堆肥后,墨西哥玉米种植香蒲为主要原料的回收土壤沉降面积能明显提高土壤有效磷含量,钾,和总磷。

(3)优化堆肥的改进方法。百分比增加内容可用的磷,钾,和总磷在土壤Z1 Z4和M1 M4,以及DZ和DM,如图所示8。从图可以看出,组织可以使用更快的增加磷Z1, M1, M2, M3和值的123%,114%,和96%,分别;组可以使用更快的增加钾是M1的值为38%;组与更快的增加总磷Z3、Z4, M1和价值的64%,66%,62%。

同时,钾,作为植物生长的必需元素,应该考虑。钾在生物物理和生物化学方面扮演着重要的角色,这是密切相关的产品运输、能量转换、和植物的酶催化反应,并能明显改善作物品质。总之,该集团与堆肥处理M1的改善效果最好,在墨西哥玉米种植在应用有机堆肥1号的改善效果最好在填海区表面土壤肥力。

3.3。改善绿肥对土壤肥力的影响

根据表4,实验对绿肥对治疗组改善作用并进行了设计,以上10个生育指标测量得出以下结论。

固氮豆类白色香草三叶草后用作绿肥填海区改善土壤,与对照组相比,CK,硝态氮的内容,磷,钾,和总磷在土壤表面组的LZ增加155%,58%,30%,和61%,分别而LM集团增加了13%,34%,20%,29%。测试结果如图9。在两组LZ和LM,其余的生育指标没有明显改善。结果表明,Melilotus Baixiang绿肥可以显著增加硝态氮的内容,磷,钾,总磷在土壤表面的填海区。

3.4。生物质改进方案对土壤养分的影响

通过以上研究,发现三种方法包括种植牧草,应用堆肥和绿肥改善再生的土壤挖掘荒地可以改善土壤。由于矿业废物地区贫瘠的土壤,土壤有更大需求提供可用可用磷和钾等营养物质。因此,土壤改良方案选择提供更多的增加营养的影响来研究土壤改良土壤理化项目索引。因此,6个土壤改良方案DZ, DM, Z1, M1, LZ, LM选中。与控制方案CK相比,10百分比的增加土壤理化指标包括含水量、总氮、氨氮、硝酸盐氮、有效磷、有效钾、总磷、有机质、pH、电导率计算。计算结果如图所示10。

回收后土壤矿业荒地的改善,改善效果如图10。LZ对含水量的影响最大,pH值,M1可用的最大影响总氮和钾。Z1最大的增加对氨氮的影响,谷氨酸的氮、磷和可用的土壤,而DM最大的增加对土壤中总磷的影响。DZ最大影响提高土壤中有机质和电导率。这是有助于土壤改良方案的选择。

4所示。讨论

采矿复垦土壤的荒地属于人工重建土壤,土壤结构已经完全改变了,这是不同于原始的土壤,并意识到作为土壤质量恶化和生产力下降,主要原因是再生的物理和化学性质(土壤大大改变了8]。生物质改进方法应用于回收土壤能有效地恢复土地的土壤生产力10]。在这项研究中,复垦土壤的土壤质量是有效地提高了种植紫花苜蓿和墨西哥玉米。香蒲、水生植物作为原料,使有机堆肥和用于回收采矿荒地的土壤。墨西哥玉米种植后,可用内容的磷、钾,土壤中全钾显著增加。白色香草苜蓿制成绿色肥料和应用于采矿复垦土壤荒地,显著增加硝态氮的内容,磷,钾,总磷在土壤表面的填海区。生物技术可以改善提高煤矿复垦土壤的肥力水平在短时间内。它有利于促进土壤肥力的恢复矿业荒地,实现植物资源的可持续开发利用和土地资源。一般来说,这些生物质改进方法回收土壤可以为土地复垦采矿荒地提供参考。

5。结论

(1)种植苜蓿和墨西哥玉米后回收土壤,土壤中的磷可用的内容增加了60%和55%,分别可用钾的内容增加了19%和10%,总磷增加by33%和70%的内容,和有机物的内容增加了40%和8%。因此,我们可以得出结论,在回收土壤种植紫花苜蓿和墨西哥玉米可以有效地提高土壤质量。(2)香蒲,常见的水生植物,主要原料制作有机肥料。堆肥后应用于回收土壤,种植紫花苜蓿可以显著提高土壤有效磷的含量,而墨西哥玉米种植可以显著提高土壤的内容可用的磷、钾,和总磷。结果表明,实验设计集团M1的土壤改良效果最好,这意味着填海区的改进对土壤的影响与墨西哥玉米种植在应用有机堆肥第一是最好的。(3)地表土壤与固氮豆类白了香草三叶草绿肥。土壤改良后,紫花苜蓿和墨西哥玉米种植,分别之后,土壤中硝态氮的内容增加了155%和13%,磷可用的内容增加了58%和34%,提供的内容增加了30%和20%,钾和总磷的内容增加了61%和29%。白色香草苜蓿可以作为好的绿肥改善回收土壤挖掘废墟。

数据可用性

数据可从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者也欣然承认淮南的金融支持科技计划项目(2021 a261),国家重点研究和开发计划(2016 yfc0501105),和湖南省自然科学基金(2021 jj40211)。