露天煤矿剥离物不同配比表土替代材料的物理性质

[目的] 探究利用不同配比露天煤矿剥离物制备的表土替代材料物理性质特征,为露天矿表土替代材料研发及剥离物综合利用提供理论依据。[方法] 以蒙东地区某露天煤矿矿山剥离物为研究对象,使用环刀法、激光粒度仪及X射线荧光光谱测定表土替代材料容重、孔隙度、田间持水量、粒径、比表面积及其组成,运用灰色关联及主成分分析法分析了物理性质间的关系,探究影响表土替代材料物理性质的核心指标,筛选适宜的表土替代材料配比。[结果] ①影响表土替代材料物理性质的两个重要指标分别为容重和田间持水量,影响表土替代材料持水能力的重要指标是微粒比表面积和总孔隙度;②心土（钙层土）及细砂的比例增高30%,将导致表土替代材料持水能力下降22%;③影响表土替代材料容重的重要指标是粒径跨度和D₁₀;④5A（下泥岩段：上泥岩段：底板土：心土：沙=3：3：4：1：2）和7A（下泥岩段：上泥岩段：底板土：心土：沙=2：1：2：2：2）处理容重和持水能力均较好,为最优表土替代材料配比。[结论] 通过调节露天煤矿剥离物配比可以有效改善矿山表土替代材料物理性质,在表土替代材料配置过程中应提高泥岩和底板土的比例并降低钙层土比例来提高持水能力,露天煤矿剥离物表土替代材料适宜的容重配比为泥岩：生土：沙=2：2：1。     

煤基混合物对复垦土壤的改良及苜蓿增产效果

以煤基材料综合利用为目的,根据风化煤、煤矸石和粉煤灰的理化性质,按照特定质量比混合,比例为：风化煤∶煤矸石∶粉煤灰=5∶1∶4,并加入一定量的化学肥料,用于矿区复垦土壤的改良。煤基混合物含有丰富的养分。通过盆栽试验确定,复垦土壤中添加适量的煤基混合物后,养分含量有了显著提高,盆栽试验表明苜蓿生物量比对照提高约一倍,粗蛋白含量亦显著提高。利用煤基混合物改良土壤可以避免单纯施用化肥造成的土壤板结等问题,提高了矿区废弃物的综合利用率。     

基于废弃物的潞安煤矿废弃地改良土壤基质配比研究

为解决潞安矿区煤矸石山、塌陷地生态修复缺土少肥问题,本研究将粉煤灰、污泥与垃圾堆肥以5%、10%、20%体积比例正交混合配制改良土壤基质进行盆栽试验,观测不同配比土壤的理化性质、养分及重金属含量、高羊茅与紫叶小檗生长状况,并用主成分–聚类分析法筛选最优配比。结果表明:添加垃圾堆肥可以提高土壤有效养分与有机质含量,对土壤理化性质改良有明显效果;添加污泥仅提升土壤有效磷含量;添加粉煤灰在降低土壤容重、增大总孔隙度与非毛管孔隙度上效果明显,但对土壤p H、阳离子交换量(CEC)与碱解氮的改良具有显著负效应。各废弃物改良基质的碱解氮、有效磷、速效钾、有机质等含量均较高,土壤重金属含量也处在安全范围,而土壤容重、非毛管孔隙、pH、电导率(EC)与CEC等指标性质较优的处理组为粉煤灰∶污泥∶垃圾堆肥∶土=5%∶20%∶20%∶55%、10%∶10%∶20%∶60%、20%∶5%∶20%∶55%3个处理。经过综合筛选,本研究基质最优混合配比为粉煤灰∶污泥∶垃圾堆肥∶土=5%∶20%∶20%∶55%,可作为当地矿区废弃地生态修复客土材料推荐方案。     

高潜水位采煤塌陷区重构土壤水分运移规律模拟研究

以江苏省徐州市贾汪矿区为研究区,通过野外采样与室内土柱试验模拟不同土壤重构模式,对固定地下水位不同重构模式下土壤水分运移过程进行了观测。试验设置土柱上层0—50cm为土壤充填,50—80cm为不同表土替代物充填。按照下层50—80cm充填物的不同,设置4组处理,其中处理1为对照组(土壤充填),处理2(粉煤灰充填)、处理3(煤矸石充填)、处理4(煤矸石-粉煤灰混合物充填)为试验组。结果表明:(1)重构土壤上层含水率与下层相比变化明显,底层含水率临近于饱和含水率,变化微小;(2)在不同充填物的分界线处含水率变化明显,充填物类型对土壤水分垂直变化有较大影响;(3)煤矸石、粉煤灰混合物充填重构模式含水率变化规律与土壤充填模式最为一致,且饱和含水率最为接近,具有良好的保水、透气性,是高潜水位采煤塌陷区土地复垦最理想的土壤重构模式。本研究可以为高潜水位采煤塌陷区土地复垦的土壤重构以及盐渍化控制等提供一定的理论依据和技术支撑。     

煤矸石对盐碱土壤绿化和土壤微生物的影响

为探究煤矸石对盐碱土壤绿化的改良效果和对土壤微生物的影响,将不同用量(0,10%,20%,30%,40%,50%)和不同粒径(小粒径1mm,中粒径1～5mm,大粒径5mm,以及小中大粒径等比例的混合粒径)煤矸石施用于盐碱土壤,进行紫花苜蓿盆栽试验,测定紫花苜蓿株高、生物量以及土壤微生物量和酶活性指标。结果表明,不同粒径煤矸石处理的土壤微生物量碳氮,土壤的脲酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性,以及紫花苜蓿株高、生物量均随着煤矸石用量的增加呈先增大后降低的趋势,混合粒径、小粒径、中粒径、大粒径煤矸石处理的盐碱土上述指标分别在20%,20%,30%,40%用量下达到峰值。其中,20%用量的混合粒径煤矸石在盐碱土壤的绿化方面应用效果最好,将紫花苜蓿株高和鲜重分别显著提高了34.86%和45.28%。因而,一定用量的煤矸石可以改善盐碱土壤的生态质量,20%用量的混合粒径煤矸石可以作为盐碱土壤绿化的改良剂。     

煤矸石风化物复垦基质改良措施初探

大颗粒、强酸性、地温高一直被认为是煤矸石复垦的主要限制因子。试验采用煤矸石和黄土、粉煤灰不同比例均匀混合的方法进行盆栽试验,通过对大豆作物出苗率、株高、根冠比等生长指标的分析,以低成本改良土壤结构特性,进而对煤矸石风化物的复垦基质进行了探讨,为煤矸石堆积区的土地复垦提供了科学依据。     

煤矸石组分与表土质地对充填重构土壤导气率的影响

研究煤矸石组分及表土质地对煤矸石重构土壤导气率的影响,探讨重构土壤这种差异显著的非均质土壤导气内在机理,为进一步研究复杂的非均质土壤导气特性提供理论基础。通过在煤矸石中掺杂不同粒径碎石来改变其组分,并利用3种不同质地的土壤在土柱内进行土壤剖面重构,采用一维瞬态法测量其导气率。结果表明:(1)不同碎石粒径和质量分数对混合基质饱和含水量影响不同,掺杂2~5mm粒径碎石,随着质量分数的增加,饱和含水量逐渐增加,从7.29%增加到12.9%;掺杂5~10mm粒径碎石,饱和含水量随着质量分数的增加先增加后减少,分别为7.28%,8.5%,6.9%。(2)煤矸石的导气率远大于土壤,并且煤矸石的导气率对水分的敏感度随质量含水量的增加而增加,而土壤的导气率对水分变化的敏感度均随质量含水量的增加而降低。(3)碎石的存在为大孔隙的产生创造条件的同时也会减少了土壤通气断面,阻隔空气传输的通道。(4)重构土壤导气率受表土质地和底部填充介质的共同影响,覆土土壤导气率决定了重构土壤的导气率大小,而充填基质导气率决定了充填介质对重构土壤导气率影响的系数(Ska)。Ska与充填介质导气率呈显著相关,可以通过指数函数进行拟合(R2=0.93)。通过充填介质及覆土土壤的导气率可以对重构土壤导气率进行估算,简化了重构土壤导气率的测定过程。     

采煤塌陷地复垦土壤质量研究进展

土地复垦是补充耕地的重要措施，同时也是改善煤矿区生态环境的主要途径。该文对复垦土壤质量进行了综述，主要对土壤重构的方法；重构土壤的物理、化学性状的变化；重构土壤生物活性等方面进行分析。目前土壤重构的方法分为充填重构和非充填重构，非充填重构包括土地平整、修筑梯田、挖深垫浅、深沟台田等方法；充填重构根据充填材料的不同分为粉煤灰、煤矸石、河湖泥和垃圾充填。重构土壤的理化性状的变化主要集中在土壤容重、含水率、结构和主要养分变化的研究上，在粉煤灰、煤矸石充填的土壤上有重金属污染的可能性。部分研究证明重构土壤的微生物     

不同改良剂对叶用莴苣吸收Cd的影响

该文以叶用叶用莴苣为试验材料,种植在人工配制的Cd污染土壤上,采用温室盆栽土培的试验方法,用粉煤灰、草炭、鸡粪、硅肥、过磷酸钙、钙镁磷肥作为改良剂,观测改良剂对栽植于Cd污染土壤上叶用莴苣Cd吸收的影响,目的是探寻切实可行的改良剂及实施方案。研究结果表明：复合改良剂对叶用莴苣生物量、可食用部分Cd质量分数的改良效果明显大于对应的单一改良剂;Cd污染土壤改良剂效果由大到小排序为：粉煤灰＋过磷酸钙>过磷酸钙>粉煤灰＋鸡粪>钙镁磷肥>粉煤灰＋草炭>硅肥>鸡粪>粉煤灰>草炭。不同改良剂对叶用莴苣生物量和Cd质量分数有显著影响,而施加量对叶用莴苣生物量和Cd质量分数无显著影响。改良剂种类和施加数量对土壤pH值均无显著影响。粉煤灰与过磷酸钙质量比值为5∶1时改良效果最好。     

采石废弃地弃渣与农田土混合土壤粒径特征及水文效应

探究弃渣与农田土不同混合比例下重构土体粒径特征和水文效应的差异,对于提高采石废弃地重构土体的结构稳定、水资源高效利用以及资源利用化具有重要意义。以采石场弃渣和农田土为重构基质,以0∶10(C₁),3∶7(C₂),5∶5(C₃),7∶3(C₄),10∶0(C₅)体积比例混合,采用野外土柱模拟方法,探究不同配比下土壤粒径特征和水文效应的差异。结果表明:(1)不同配比下弃渣含量越高,砂粒比重越大、黏粒和粉粒比重越小,砂粒比重最大为61.50%,分散度、偏度、峰态等群体特征参数变化分别为降低、升高、升高,不均匀系数显著降低,曲率系数在1~3波动,分形维数呈不显著降低趋势,土体结构朝不稳定方向变化。(2)混合土壤弃渣含量增大会引起容重变大、毛管孔隙和总孔隙数量减少、非毛管孔隙数量增加等土壤孔隙方面以及田间持水、毛管持水、饱和持水三者下降等土壤持水性能方面的变化,同时,初始入渗、稳定入渗、平均入渗等速率变化以及累计入渗量基本呈增加趋势,稳渗用时呈波动式变化。不同配比下土壤入渗模型拟合R²≥0.856,RRMSE≤0.153,整体上模型拟合效果较好,灰色关联分析结果表明,C₅入渗性能最好。(3)弃渣∶农田土以3∶7体积比例混合后的土壤在粒径结构和水文效应2个方面评价结果中表现最佳。[JP]     

不同植物组合对煤矸石混合土中镉的吸收效应

煤矸石是煤炭开采和利用过程中产生的废弃物,堆放的煤矸石风化物镉含量高,易造成邻近水体和土壤污染,利用植物修复煤矸石重金属污染已成为研究热点。本文采用盆栽模拟试验方法,将煤矸石风化物与土壤以1︰1混合作为培养基质,比较黑麦草、菊苣、紫花苜蓿单作与间作条件下的生长状况,以及植株氮、磷、镉含量和吸收量等,以期筛选出适合煤矸石镉污染修复的植物组合。结果表明,单作条件下黑麦草在煤矸石混合土壤上生物量最大,但其镉吸收量与菊苣、苜蓿无显著差异;间作提高了黑麦草生物量、氮、磷和镉的吸收量,降低了菊苣的生物量、氮、磷和镉的吸收量,间作对苜蓿的影响不明显;6种植物组合中,黑麦草与苜蓿间作植物地上部生物量、氮、磷和镉吸收量均最高,其中镉吸收量是其它组合的1.29~1.76倍,可作为修复煤矸石重金属镉污染的优质组合。     

不同复垦工艺土壤物理性状研究

采用实地模拟试验,研究不同复垦机械在不同填充材料下不同的碾压次数对土壤物理性状的影响,并采用winner2000激光颗粒仪对其土壤颗粒组成进行了量测分析,研究不同机械不同填充材料复垦对物理性状的影响。结果表明:(1)经过3次碾压后,各复垦地块土壤容重变化趋势趋于平稳,但从碾压7次到碾压9次这个过程,是复垦过程中的一个敏感碾压区,碾压7次后土壤容重会有明显的上升,且在煤矸石、建筑垃圾和粉煤灰三种填充材料中,粉煤灰充填复垦地块在碾压5次后,容重明显高于煤矸石和建筑垃圾充填地块。(2)自卸汽车复垦过程碾压超过3次,其容重即超过1.5 g cm-3,碾压9次容重达到1.76 g cm-3,使土壤质地板结;履带式推土机碾压7次,其容重仍在1.44 g cm-3以下,适于作物生长。(3)经不同程度的碾压后,履带式复垦地块中,建筑垃圾、粉煤灰和煤矸石充填地块"物理性黏粒"含量的最大值分别为25.29%、26.66%和36.89%;自卸汽车复垦的地块中,建筑垃圾、粉煤灰和煤矸石填充的地块总含量的最大值分别为36.23%、32.11%和51.73%。     

不同基质配比对澳洲坚果容器苗的影响

为了筛选出适宜澳洲坚果容器苗生长的基质配比,提高育苗质量和效率。将不同基质和表土按一定体积比混合组成不同基质配比进行容器育苗,以表土为对照(CK),分析不同基质配比对澳洲坚果容器苗生长的影响。结果表明,与CK相比,A1～A5处理对土壤的容重、植株总干物质含量、株高和地径的影响均达到显著水平,对总孔隙度和EC值具有一定的改善作用。A1～A5处理均有效促进澳洲坚果幼苗的生长,其中A3处理的土壤容重、总孔隙度和EC值均符合理想基质的要求,植株总干物质含量、株高及地径均最大。因此,A3处理为培育澳洲坚果幼苗的最佳基质配比,即V(国产基质):V(表土)=3∶1。     

室内混合藻种荒漠藻结皮培养条件优化研究

为了探索促进荒漠藻结皮形成的最优条件,以民勤地区优势藻具鞘微鞘藻和爪哇伪枝藻为材料,通过室内控制试验,研究了混合藻比例、土壤含水量和接种量对藻结皮培植与发育的影响。结果表明:混合藻种荒漠藻结皮中藻类生物量随接种量和土壤含水量的增加而增加,一定比例的爪哇伪枝藻可显著地促进藻类生物量的积累;混合藻种荒漠藻结皮中藻类生物量积累的最优条件是混合藻比例为8∶2(具鞘微鞘藻∶爪哇伪枝藻)、土壤含水量为10%、接种量为10μg/cm~2(以叶绿素a含量计)。     

晋陕蒙地区土壤质地重构对土壤水力性质的影响

[目的] 探究晋陕蒙地区土壤质地重构对土壤水力性质的影响,评价砒砂岩不同添加量对砂黄土的改良效果,为该区沙化土地修复工作提供理论依据。[方法] 将砒砂岩与砂黄土按照不同配比进行重构,研究其饱和导水率、土壤水分特征曲线、土壤有效持水量等指标。[结果] ①随着砒砂岩比例的增加(0%～100%),重构土中砂粒(0.05～2 mm)含量下降8.1%～33.5%,粉粒(0.002～0.05 mm)和黏粒(＜0.002 mm)含量分别增加5.2%～21.0%,2.9%～12.5%。当砒砂岩与砂黄土比例达到75∶25时,重构土壤质地由砂壤土转变为壤土;当砒砂岩与砂黄土按照25∶75比例混合时,该处理在10 ℃时的K_s为4.07×10^-6 m/s,与黄土高原地区典型的黄绵土田间自然状态下的K_s值相近; ②砒砂岩添加量对土壤水分特征曲线的影响主要在高吸力段,当砒砂岩与砂黄土的比例为25∶75时,土壤水分有效性相对较高; ③随着砒砂岩含量增加土壤保水性能呈现上升趋势,砒砂岩的添加比例越高,重构土壤饱和含水量(θ_s)和残余含水量(θ_r)越大。[结论] 砒砂岩与砂黄土按25∶75比例重构(土壤容重1.41 g/cm³)土壤有效持水量显著高于其他处理,是晋陕蒙地区土壤改良的有效方法。     

煤矸石山防自燃隔离层的构建及其效果

露天堆放的煤矸石山极易自燃引发严重的地质灾害和环境污染。为改善传统的土壤覆盖治理方法,结合阳泉自燃煤矸石山综合治理现场,在黄土覆盖前以当地黏土和粉煤灰为原料构建不同设计构型的隔离层,并动态测量隔离层渗透率以及治理1a后试验区覆盖层的地温、紧实度,探讨在煤矸石与覆盖土壤之间添加隔离层防治自燃的效果。结果表明:利用黏土和粉煤灰构建隔离层,改善了传统的覆盖层结构,土壤紧实度随土层深度增加呈逐渐增大趋势,形成"上松下紧"利于植被生长的理想剖面;隔离层可有效阻隔空气,效果为粉煤灰与黏土混合黏土粉煤灰,试验以粉煤灰∶黏土=1∶2(体积比)比例充分混合构成的隔离层效果最佳,监测期间渗透率一直保持在低于50×10-12 m2的水平,地温从表入深基本平稳,在土层深度10~30 cm处温度大致稳定在10~15℃之间。该研究可为自燃煤矸石山综合治理中隔离层的构建提供参考数据及思路。     

盆栽条件下不同氮磷钾养分配比的水溶性肥料对油菜产量、品质及养分吸收的影响

水溶性肥料的氮磷钾养分比例是影响作物产量与品质的关键因素。采用盆栽方法,研究了不同氮磷钾养分配比的水溶性肥料配方对油菜产量、品质、养分吸收及肥料回收率的影响。试验结果表明,与不施肥对照(清水)相比,水溶性肥料能将油菜的产量提高3.55~4.56倍。在不同养分配比中,配比T3(1∶0.4∶0.8)油菜产量最高,比传统配比T2(1∶0.5∶1)提高4.24%,硝酸盐含量比传统配比降低27.38%,肥料养分的回收率最高,为本次盆栽试验条件下的最佳水溶性肥料配比。     

矿化垃圾腐殖土替代泥炭作仙客来栽培基质的研究

为保护泥炭资源、实现矿化垃圾资源化利用,探讨矿化垃圾腐殖土替代泥炭作盆花栽培基质的可行性,应用盆栽试验将矿化垃圾腐殖土与泥炭、椰糠、蛭石混配,观测不同配比基质物理和化学性质,结合仙客来生长发育状况得出混配基质最佳配比组合。结果表明,添加20%~40%的矿化垃圾腐殖土与泥炭混配栽培效果接近泥炭对照组;配比以草炭∶垃圾腐殖土∶蛭石为5∶2∶3时,基质理化性质更适合仙客来生长发育。添加垃圾腐殖土部分替代泥炭作仙客来盆花栽培基质具有可行性。     

3种固沙材料与风沙土复配后土壤改良效应及其质量评价

揭示风沙土复配其他固沙材料后的土壤质量变化及改良效应对研发防沙固沙新材料具有重要的指导意义。以乌兰布和沙漠风沙土为对照(CK),采用粉煤灰、脱硫石膏、牛粪3种固沙材料按干质量比15%,25%与风沙土进行复配,研究了不同材料与配比复配土壤对机械组成、养分含量、金属含量的改良效应,运用最小数据集构建、隶属度计算与土壤质量指数计算等方法评价了复配土壤质量。结果表明:(1)不同复配土壤的机械组成均发生了改变,粉粒、粗砂等难蚀、较难蚀颗粒体积分数增加,易蚀的细砂体积分数降低。(2)除石膏复配土壤各养分指标与CK相近外,其余复配土壤有机碳含量较对照提高1.2～10.4倍,牛粪复配土壤在提高养分含量方面显著高于其他材料; 以牛粪和石膏为材料的复配土则分别增加或降低了沙土中的金属含量,而粉煤灰复配土的Cr,As较CK下降。(3)不同复配土对土壤理化性质作用影响各异,粉煤灰在粒径改良方面较优,牛粪在养分提升方面效果显著,石膏在重金属含量降低方面作用明显,粉煤灰石膏混合复配则综合了二者的优势。(4)3种固沙材料均在不同程度上提高了复配土壤的质量,但复配土壤质量仍处于较低水平。综上,不同复配比例组合中,15%粉煤灰复配土壤质量得分指数最高为0.545,对风沙土的改良效果最好,其次为15%脱硫石膏(0.537),15%牛粪(0.506)和25%粉煤灰与脱硫石膏(0.484)复配组合。     

黄褐土、潮土中不同氮素形态配比对烤烟根际土壤微生物数量的影响

试验采用盆栽控雨栽培和根网袋的方法 ,在两种土壤类型上初步研究了不同氮素形态配比与芝麻饼肥互作对烤烟不同生育时期根际土壤微生物数量的影响。结果表明 :在黄褐土中 ,当施入 40 %饼肥、NO-3 ∶NH+ 4为 1∶1时 ,土壤中真菌、氨化细菌和好气性纤维素分解菌数量最多 ,促进根系的生长发育。在潮土中 ,当施入 40 %饼肥、NO-3 :NH+ 4为 3∶1时 ,土壤中好气性纤维素分解菌、氨化细菌在移栽后 3 8天迅速上升 ,促进了根系对氮素的吸收利用